(57)【要約】【課題】機械的強度およびパッケージ構造の低背化に優れた電子装置を提供する。【解決手段】本発明の電子装置は、貫通電極基板を備える電子装置であって、貫通電極基板は、有機絶縁層と、有機絶縁層の上面から下面を貫通する複数の貫通電極と、有機絶縁層の内部に埋め込まれた半導体チップと、有機絶縁層の下面に設けられた下層配線層と、有機絶縁層の上面に設けられた上層配線層と、を有しており、貫通電極は、上面から下面に向かって縮径となるテーパー形状を有し、かつ、下層配線層と上層配線層とを電気的に接続するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通電極基板を備える電子装置であって、
前記貫通電極基板は、
有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面から下面を貫通する複数の貫通電極と、
前記有機絶縁層の内部に埋め込まれた半導体チップと、
前記有機絶縁層の前記下面に設けられた下層配線層と、
前記有機絶縁層の前記上面に設けられた上層配線層と、を有しており、
前記貫通電極は、前記上面から前記下面に向かって縮径となるテーパー形状を有し、かつ、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するように構成されている、電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置であって、
前記有機絶縁層は、感光性樹脂組成物の硬化物で構成される、電子装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子装置であって、
前有機絶縁層の膜厚が、５０μｍ以上３００μｍ以下である、電子装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記貫通電極のアスペクト比（高さ／直径）が、２．０以上である、電子装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記貫通電極のテーパー角度が、９０度より小さく４５度以上である、電子装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記半導体チップの天面と前記上層配線層の下面との間が前記有機絶縁層によって埋設されている、電子装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記有機絶縁層中に、平面内に互いに離間するように複数の前記半導体チップが埋め込まれており、
隣接する前記半導体チップの間隙が前記有機絶縁層によって埋設されている、電子装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記有機絶縁層を構成する感光性樹脂組成物は、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
感光剤と、を含む、電子装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記貫通電極基板の前記下層配線層の下面に設けられた半田バンプを備える、電子装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記下層配線層を構成する配線は、断面視において、前記半導体チップの外側まで形成されている、電子装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記貫通電極基板の前記上層配線層の上に実装された半導体パッケージをさらに備える、電子装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の電子装置であって、
前記貫通電極基板の前記下層配線層に接続されたマザーボードをさらに備える、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでパッケージオンパッケージ構造を有する電子装置を製造する技術について、様々な開発がなされてきた。この種の技術として、特許文献１に記載のものがある。同文献には、下部半導体パッケージ上に上部半導体パッケージを積層した積層パッケージ構造が開示されている。同文献によれば、下部半導体パッケージにおいて、下部パッケージ用基板上に形成された半導体チップが下部成形材料で埋め込まれており、下部成形材料を貫通するパッケージ接続部（ビア）が形成されることが記載されている。また、下部パッケージ用基板はパッケージ用基板であり（段落００２１）、下部成形材料はエポキシモールディングコンパウンドまたはポリイミドであり（段落００２４）、ビア形成用の開口はレーザー穴あけプロセスが使用されることが記載されている（段落００９１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発明者が検討したところ、上記文献に記載の電子装置においては、厚みがあるパッケージ用基板を使用しているために、パッケージ構造の低背化の点で改善の余地を有していることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記パッケージ用基板は、一般的に知られているプリント回路基板（ＰＣＢ）のように、コア層の両面にビルドアップ層が形成された構造を有している。
本発明者は、このような厚みがあるパッケージ用基板を使用しないパッケージ構造を鋭意検討した結果、パッケージ用基板を使用しない貫通電極基板を使用することにより、電子装置におけるパッケージ構造の低背化を実現できることを見出した。
このような当該貫通電極基板において、有機絶縁層の上面と下面とにそれぞれ上層配線層および下層配線層を形成すること、有機絶縁層中に半導体チップ、配線層間を電気的に接続する貫通電極が内部に埋設することにより、これらを有しない構造と比べて基板全体の機械的強度を向上させることができる。また、貫通電極をテーパー形状で構成することにより、貫通電極と上層配線層と設置面積を増大させて密着力を高めることによって、基板全体の機械的強度を高めることができる。
このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、パッケージ用基板を使用しないで、上記のような貫通電極基板を使用することにより、当該貫通電極基板の機械的強度を向上させつつも、パッケージ構造の低背化を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明によれば、
貫通電極基板を備える電子装置であって、
前記貫通電極基板は、
有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上面から下面を貫通する複数の貫通電極と、
前記有機絶縁層の内部に埋め込まれた半導体チップと、
前記有機絶縁層の前記下面に設けられた下層配線層と、
前記有機絶縁層の前記上面に設けられた上層配線層と、を有しており、
前記貫通電極は、前記上面から前記下面に向かって縮径となるテーパー形状を有し、かつ、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するように構成されている、電子装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、機械的強度およびパッケージ構造の低背化に優れた電子装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。
【図２】本実施形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。
【図３】本実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００１０】
本実施形態の電子装置の概要を説明する。
実施形態の電子装置は、次のような貫通電極基板を備えるものである。この貫通電極基板は、有機絶縁層と、有機絶縁層の上面から下面を貫通する複数の貫通電極と、有機絶縁層の内部に埋め込まれた半導体チップと、有機絶縁層の下面に設けられた下層配線層と、有機絶縁層の前記上面に設けられた上層配線層と、を有することができる。また、貫通電極は、有機絶縁層の上面から下面に向かって縮径となるテーパー形状を有し、かつ、下層配線層と上層配線層とを電気的に接続するように構成することができる。
【００１１】
本実施形態の電子装置は、上記貫通電極基板上に他の半導体パッケージが積層したパッケージオンパッケージ構造を有することができる。
【００１２】
本実施形態の貫通電極基板を用いることにより、コア層やビルドアップ層を有するような厚膜構造のパッケージ用基板を使用しないでパッケージオンパッケージを構成できる。このため、パッケージ構造全体の低背化を実現できる、すなわち、電子装置の高さを低減できることが可能になる。
【００１３】
本実施形態の貫通電極基板においては、有機絶縁層の上面と下面とにそれぞれ上層配線層および下層配線層が形成された構造に加え、有機絶縁層中に半導体チップ、配線層間を電気的に接続する貫通電極が内部に埋設された構造を有するため、これらを有しない構造と比べて、優れた機械的強度を発揮することができる。
【００１４】
本実施形態の貫通電極基板中の貫通電極は、テーパー形状で構成されているため、貫通電極と上層配線層と設置面積を増大させて下地密着力を高めることによって、基板全体の機械的強度を高めることができる。また、貫通電極がテーパー形状に構成されているため、貫通電極を構成する金属が埋設する開口部において、当該開口部の側壁にスパッタ等によって金属が付着しやすくなるため、金属埋め込み性を高めることができる。これにより、貫通電極基板の接続信頼性を向上させることができる。
【００１５】
以上より、本実施形態の貫通電極基板を採用することによって、機械的強度に優れており、低背化したパッケージオンパッケージ構造を備える電子装置を実現することができる。
【００１６】
以下、本実施形態の電子装置について、製造方法を説明した後、構造を詳細に説明する。
図２は、本実施形態の電子装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。図１は、図２に示す電子装置の製造プロセス一部を具体的に説明するための図である。図３（ａ）は、本実施形態の電子装置の構成を示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す電子装置の一部の拡大図である。
【００１７】
本実施形態の電子装置１００の製造工程の概要を説明する。
本実施形態の電子装置１００は、支持基材（基板２０２）を準備する工程と（図２（ａ））、基板２０２上に半導体チップ２１０を設置する工程と（図２（ｂ））、半導体チップ２１０を埋め込むように、基板２０２上に感光性樹脂層２２０を配置する工程と（図２（ｃ））、感光性樹脂層２２０中に貫通電極（ビア２４２）を形成する工程と（図２（ｄ））、感光性樹脂層２２０の上面側に上層配線層２５０を形成する工程と（図２（ｅ））、基板２０２を分離する工程と（図２（ｆ））、感光性樹脂層２２０の下面側に下層配線層２５２を形成する工程と（図２（ｇ））、を含むことができる。これにより、図２（ｇ）に示すような貫通電極基板２００を得ることができる。
【００１８】
その後、本実施形態の電子装置１００は、貫通電極基板２００を複数に分割する工程と（図２（ｈ））、個片化された貫通電極基板２００上に半導体パッケージ３００を搭載する工程と、を含む。これにより、図３（ａ）に示すような、パッケージオンパッケージ構造を有する半導体パッケージ３００を得ることができる。
【００１９】
次に、本実施形態の電子装置１００の製造工程について詳述する。
上記図２（ａ）から図２（ｄ）に示す工程について、図１を用いて具体的に説明する。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、支持基材として、基板２０２を準備する。支持基材は、基板２０２を単独で使用してもよいが、基板２０２上に接着層２０４を介して、インターポーザー（シリコンインターポーザー２０６）や半導体ウェハが形成されていてもよい。また、基板２０２を単独で使用する場合、基板２０２の表面に、半導体チップ２１０を接着するための、不図示のへ熱剥離性粘着層が形成されていてもよい。
【００２１】
また、インターポーザーとしては、配線のみを有する基板を用いることができ、半導体チップ２１０の再配線手段として用いられる。つまり、半導体チップ２１０のパッド間隔を、処理に適したパッド間隔やピン並びに変換できる。これにより、ＴＳＶを利用した三次元実装を効率的に利用することができる。例えば、メモリーリップやロジックチップ等のチップの電極配線設計を、過度に変更することなく適用することも可能である。設計の負担が軽減されるので、生産性の効率を高めることができる。
【００２２】
上記のインターポーザーとしては、特に限定されないが、有機樹脂基板、セラミック基板、シリコン基板、およびガラス基板などが用いられる。低コストや、高周波領域での特性に優れる観点から、ガラス基板が好ましい。高密度化、高速化、省電力、および放熱性等に優れる観点から、シリコン基板が好ましい。本実施形態のインターポーザーは、シリコン（シリコンインターポーザー２０６）またはガラスで構成されることが好ましい。
【００２３】
また、半導体ウェハとしては、複数の半導体素子が形成されていてもよい。半導体ウェハを用いる場合、半導体ウェハの表面に、半導体素子の電極間隔を調整するための配線層（再配線層）や半導体素子と電気的に接続する電極パッドが形成されていてもよい。
【００２４】
また、上記接着層２０４としては、公知の接着剤を用いることができるが、例えば、エポキシ系接着剤を用いることができる。
【００２５】
続いて、基板２０２上に半導体チップ２１０を設置する（図２（ｂ））。このとき、基板２０２上に複数の半導体チップ２１０を面内方向に設置してもよい。複数の半導体チップ２１０を互いに離間して配置することができる。これにより、半導体チップ２１０の上面および側面や半導体チップ２１０の間の離間部を感光性樹脂層２２０で埋設することができる。なお、２以上の半導体チップ２１０は、同一または異なる種類の半導体チップを用いてもよい。なお、図２（ｂ）中、半導体チップ２１０は、外部接続用の電極を有していてもよい。半導体チップ２１０の電極が形成された面を基板２０２の一面側に対向するように配置してもよい。
【００２６】
続いて、図１（ａ）に示すように、基板２０２上に設置された半導体チップ２１０を埋め込むように、基板２０２上に感光性樹脂層２２０を配置する。感光性樹脂層２２０として、感光性樹脂フィルムを用いることができる（図２（ｃ））。
【００２７】
本実施形態において、半導体チップ２１０は、ロジックチップやメモリチップでもよく、メモリ回路とロジック回路が混成されたＬＳＩチップでもよい。また、ロジックチップ上に、メモリチップが積層されていてもよい。また、半導体チップ２１０は、ＡＤＣおよびＤＡＣ回路を有するＦＰＧＡチップ、またはデータ変換器チップなどの集積回路チップでもよい。半導体チップ２１０に代えて、その他の各種電子部品を用いてもよい。
【００２８】
本実施形態において、基板２０２は、例えば、円形形状または四角形形状を有するウェハ状の基板を用いることができる。ウェハ状の基板を使用することで、大面積化によって、生産性を高めることができる。基板の材料としては、例えば、金属、ガラス、半導体、有機樹脂等が挙げられる。また、四角形形状の基板２０２は、パネルレベルパッケージ（ＰＬＰ）に用いられる基板であってもよい。ＰＬＰプロセスは、円形形状のウェハ以上の大面積を有するパネルサイズパッケージを得ることができる。ＰＬＰプロセスを使用することにより、ウエハレベルプロセスよりも半導体パッケージの生産性を効率的に向上させることができる。
【００２９】
また、基板２０２に感光性樹脂層２２０を配置する配置工程は、フィルム状の感光性樹脂層２２０を基板２０２に貼り付ける貼付工程またはワニス状の感光性樹脂組成物を塗布乾燥してなる感光性樹脂層２２０を基板２０２上に形成する塗布工程を含むことができる。貼り付ける貼付工程を使用することにより、電子装置の製造方法の生産性を高めることができる。また、感光性樹脂層２２０の厚膜化を実現することもできる。
【００３０】
上記貼付工程は、不図示のキャリア基材上に感光性樹脂層２２０を形成する工程と、キャリア基材が付いた感光性樹脂層２２０を基板２０２上に貼り付けた後、当該キャリア基材を分離する工程と、を含むことができる。これにより、感光性樹脂層２２０の取り扱い性を高め、電子装置の製造効率を高めることができる。
【００３１】
上記キャリア基材上に感光性樹脂層２２０を形成する工程は、例えば、後述の感光性樹脂組成物を溶剤などに溶解・分散させて樹脂ワニスを調製して、各種コーター装置を用いて樹脂ワニスをキャリア基材に塗工した後、これを乾燥する方法、スプレー装置を用いて樹脂ワニスをキャリア基材に噴霧塗工した後、これを乾燥する方法、などが挙げられる。これらの中でも、スピンコーター、コンマコーター、ダイコーターなどの各種コーター装置を用いて、樹脂ワニスをキャリア基材に塗工した後、これを乾燥する方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な厚みを有するキャリア基材付き感光性樹脂層２２０（感光性樹脂フィルム）を効率よく製造することができる。なお、上記塗布工程は、上述のような各種のコーター装置やスプレー装置を用いた塗工方法を用いることができる。
【００３２】
上記感光性樹脂フィルムは、たとえばワニス状の感光性樹脂組成物を塗布して得られた塗布膜（樹脂膜）に対して、溶剤除去処理を行うことにより得ることができる。上記感光性樹脂フィルムは、溶剤含有率が感光性樹脂組成物全体に対して１０重量％以下とすることができる。たとえば８０℃〜１５０℃、５分間〜３０分間の条件で溶剤除去処理を行うことができる。これにより、感光性樹脂組成物の硬化が進行することを抑制しつつ、十分に溶剤を除去することが可能となる。
【００３３】
上記キャリア基材付き感光性樹脂層２２０は、シート形状でもよく、巻き取り可能なロール形状でもよい。
【００３４】
また、本実施形態において、上記キャリア基材としては、例えば、高分子フィルムや金属箔などを用いることができる。当該高分子フィルムとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、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などのポリエステル、ポリカーボネート、シリコーンシート等の離型紙、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性を有した熱可塑性樹脂シート等が挙げられる。当該金属箔としては、特に限定されないが、例えば、銅および／または銅系合金、アルミおよび／またはアルミ系合金、鉄および／または鉄系合金、銀および／または銀系合金、金および金系合金、亜鉛および亜鉛系合金、ニッケルおよびニッケル系合金、錫および錫系合金などが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートで構成されるシートが安価および剥離強度の調節が簡便なため最も好ましい。これにより、キャリア基材付き感光性樹脂層２２０から、キャリア基材を適度な強度で剥離することが容易となる。
【００３５】
感光性樹脂層２２０の膜厚は、最終的な硬化膜の膜厚に応じて設計することができる。感光性樹脂層２２０の膜厚の下限値は、例えば、５０μｍ以上であり、好ましくは６０μｍ以上であり、より好ましくは７０μｍ以上である。これにより、厚膜の感光性樹脂層２２０を形成することができる。感光性樹脂層２２０の半導体チップ２１０の埋め込み性を高め、また機械的強度を向上させることができる。一方で、上記感光性樹脂層２２０の膜厚の上限値は、特に限定されないが、例えば、３００μｍ以下としてもよく、２５０μｍ以下としてもよく、２００μｍ以下としてもよい。これにより、電子装置の薄層化を実現することができる。
【００３６】
上記感光性樹脂層２２０を貼り付ける工程は、公知のラミネート方法を用いることができる。例えば、真空ラミネーターを用いることができる。例えば、所定真空度の真空チャンバー内において、所定の圧力の貼り付けロールを用いて、所定の温度のテーブル上で、ラミネートを実施することができる。
なお、ラミネート方法としては、とくに限定されないが、例えばバッチ式であってもよいし、感光性樹脂層２２０を連続的に供給して、真空ラミネート装置、真空ベクレル装置などを用いて連続的に基板２０２に積層してもよい。
【００３７】
本実施形態の電子装置１００の製造方法は、感光性樹脂フィルムである感光性樹脂層２２０を半導体チップ２１０上にラミネートするラミネート工程中、感光性樹脂層２２０を加熱する加熱処理（加熱ラミネート工程）を行ってもよい。
【００３８】
また、加熱処理する時間は用いる樹脂の種類などにより異なるため、とくに限定されないが、例えば、１０秒以上６０秒以下処理することにより実施することができる。
また、加圧する圧力は、とくに限定されないが、例えば、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下が好ましく、０．４ＭＰａ以上１ＭＰａ以下がより好ましい。
【００３９】
本実施形態に係る加熱ラミネート工程における温度の下限値は、例えば、４０℃以上であり、好ましくは５０℃以上であり、より好ましくは６０℃以上である。これにより、感光性樹脂層２２０の埋め込み性を高めることができる。一方で、上記加熱ラミネート工程における温度の上限値は、例えば、後述の硬化工程における硬化温度よりも低く設定できる。具体的には、上記加熱ラミネート工程における温度の上限値は、例えば、１５０℃以下であり、好ましくは１４０℃以下であり、より好ましくは１３０℃以下である。これにより、感光性樹脂層２２０を硬化の進行を抑制し、プロセス保管性を向上させることができる。
したがって、本実施形態の感光性樹脂フィルムは、例えば、４０℃以上１５０℃以下の加熱ラミネート工程に用いる段差埋設用感光性樹脂フィルムに適する。
【００４０】
次いで、図２（ｄ）に示す電子装置１００の製造方法は、図１（ｂ）〜図１（ｄ）に示すように、上記配置工程の後、感光性樹脂層２２０に露光処理を行う露光工程、を含むことができる。
【００４１】
すなわち、上記露光工程において、図１（ｂ）に示すように、感光性樹脂層２２０上の所定の領域にマスク２３０を配置する。マスク２３０を通して、感光性樹脂層２２０に対して、露光処理を行う。
【００４２】
本実施形態において、感光性樹脂層２２０を、ネガ型の感光性樹脂組成物で構成することができるが、この場合、マスク形成領域（露光照射されない光遮断領域）における感光性樹脂層２２０に、（図１（ｃ）に示す様な）開口部２４０を形成することができる。このようなフォトレジスト方法によって開口する方法を採用することにより、レーザー照射で開口する方法の場合と比べて、開口径をより小さくすることができるので、半導体パッケージの高密度化を図ることができる。また、ウェハプロセスやパネルプロセスにおいてフォトレジスト方法を採用することにより、ウェハなどの大面積の基板上に形成された感光性樹脂層２２０に対して、一括で開口部２４０などのパターン形成を行うことが可能になる。これにより、製造プロセスの生産性を高めることができる。
【００４３】
本実施形態において、上記フォトレジスト方法における露光処理の露光条件の一例として、次のような条件を用いることができる。
まず、露光処理前の感光性樹脂層２２０を準備する。例えば、上記貼付工程の場合、キャリア基材付感光性樹脂シートから、キャリア基材を剥離して、膜厚５０μｍの感光性樹脂層２２０を準備する。また塗布工程の場合、感光性樹脂組成物のワニスをシリコンウエハ上にスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて１２０℃、５分間の温度条件でプリベークし、膜厚５０μｍの塗布膜（感光性樹脂層２２０）を得る。このようにして準備した感光性樹脂層２２０に対して、露光時間を一定とした上で、Ｉ線ステッパーで５０〜１２５０ｍＪ／ｃｍ２でステップ露光する。その後、ホットプレートにて８０℃で５分間、露光後加熱を行う。この感光性樹脂層２２０に対して、ＰＧＭＥＡ等の有機溶剤を使用して現像処理を行う。その後、２００℃、９０分間の温度条件で硬化することにより、パターンが形成された硬化膜を得る。本実施形態において、上記露光条件における開口部のアスペクト比（開口高さ／開口幅）を３としてもよい。また、当該開口部の開口幅を５０μｍとしてもよい。なお、本実施形態において、上記ステップ露光における露光の照射間隔は、例えば、２０［ｍＪ／ｃｍ２］としてもよいが、任意の数値とすることが可能である。上記開口幅は、図１中の開口部の最小開口幅としてもよい。
感光性樹脂層２２０の硬化膜の底面と開口部２４０の側面とがなす平均角度が、直角（９０度）に最も近くなる露光条件を満たす露光量を、最適露光量とする。
そして、最適露光量よりも大きな露光量である過露光の露光条件を採用することにより、テーパー形状の開口部２４０を形成することができる。
露光波長としては、例えば、３６５ｎｍの紫外線を用いることができる。
【００４４】
本実施形態において、露光量の上限値を、例えば、１２５０ｍＪ／ｃｍ２以下に設定することにより、感光性樹脂層２２０のパターニング性を低下させない範囲内において、テーパー形状を有する開口部２４０を形成することができる。したがって、本実施形態によれば、過露光によりパターンが潰れるようなパターニング性の低下を抑制することができる。
【００４５】
本実施形態において、上記過露光における露光量（過露光量）は、最適露光量よりも大きく１２５０ｍＪ／ｃｍ２以下であれば、特に限定されない。最適露光量に対する過露光量の露光量比（過露露光量／最適露光量）において、その下限値は、例えば、１．１以上でもよく、１．２以上でもよく、１．３以上でもよく、一方、その上限値は、例えば、３．０以下でもよく、２．５以下でもよく、２．０以下でもよい。過露光量を上記の露光量範囲内とすることにより、テーパー角度を小さく制御することができる。また、感光性樹脂層２２０のパターニング性を高めることもできる。
【００４６】
次いで、本実施形態の電子装置の製造方法は、露光工程の後、感光性樹脂層２２０に露光後加熱処理を行う、露光後加熱工程と、露光後加熱工程の後、感光性樹脂層２２０に現像処理を行う現像工程と、現像工程の後、感光性樹脂層２２０に硬化処理を行う硬化工程と、を含むことができる。
【００４７】
本実施形態において、感光性樹脂層２２０に対して、所定の条件で露光後加熱処理を行ってもよい。露光後加熱処理の温度は、特に限定されないが、例えば、５０℃以上１５０℃以下としてもよく、好ましくは８０℃以上１２０℃以下としてもよい。露光後加熱処理の時間は、例えば、１分間以上１０分間以下とすることができる。露光後加熱処理により、完全硬化させないが、感光性樹脂層２２０の硬化の進行度を制御することができる。
【００４８】
続いて、感光性樹脂層２２０に対して現像処理する。現像液として、例えば、有機溶剤や水溶性現像液を用いることができる。これにより、図１（ｃ）に示すように、感光性樹脂層２２０に複数の開口部２４０をパターニング形成することができる。開口部２４０は、感光性樹脂層２２０の表面から裏面を貫通する貫通孔とすることができる。開口部２４０は、半導体チップ２１０の周囲に設けてもよいが、半導体チップ２１０の天面に開口を構成するように設けてもよい。
【００４９】
続いて、開口部２４０を形成した後、所定の加熱条件で硬化処理することにより感光性樹脂層２２０を硬化する。感光性樹脂層２２０の硬化処理の温度は、特に限定されないが、例えば、１６０℃以上２５０℃以下としてもよく、好ましくは１８０℃以上２３０℃以下としてもよい。硬化処理の時間は、例えば、３０分間以上１２０分間以下とすることができる。例えば、低温で硬化させることにより、反りを抑制することができる。例えば、硬化温度は、半導体チップの耐熱性にあわせて設定してもよい。硬化処理により、露光後加熱処理で硬化していない樹脂系の硬化反応を十分に進めることができる。
【００５０】
本実施形態において、感光性樹脂層２２０中の開口部２４０の形状としては、図１（ｃ）に示すように、テーパー形状または矩形形状とすることができる。例えば、開口部２４０は、露光処理における露光の照射方向に向かって、縮径するようなテーパー形状でもよい。すなわち、半導体チップ２１０が基板２０２に設置された面を設置面とし、当該設置面とは反対側の面を天面としたとき、開口部２４０の天面側の開口径が大きく、設置面側の開口径が小さくなるように、開口部２４０のテーパー形状を構成することができる。これにより、半導体チップ２１０を高密度に配置することができるため、実装密度を高めることができる。
【００５１】
次いで、本実施形態の電子装置１００の製造方法は、図１（ｄ）に示すように、感光性樹脂層２２０に形成された貫通孔（開口部２４０）にビア２４２を形成するビア形成工程を含むことができる。
【００５２】
上記ビア形成工程は、例えば、次のような工程で行うことができる。まず、パターニングされた感光性樹脂層２２０の表面上に、不図示のシード層を形成する。シード層は、感光性樹脂層２２０の開口部２４０の内部（側壁および底面）とともに、その上面に形成される。シード層は、例えば、スパッタなどの方法により形成できる。
上記シード層を構成する金属としては、例えば、銅、金、銀、ニッケル等が用いられる。これらを１種または２種以上用いてもよい。
上記シード層の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜５０００ｎｍでもよく、３００ｎｍ〜３０００ｎｍでもよい。
【００５３】
シード層は、ビア２４２（貫通電極）と同種の金属で構成されてもよいが、ビア２４２と良好な密着性がある異種の金属で構成されていてもよい。シード層として、例えば、銅シード層が形成されてもよい。
【００５４】
続いて、感光性樹脂層２２０の上のシード層の表面上に、所定の開口が形成されたパターン状のレジスト層を形成する。すなわち、開口部２４０を除いた領域の感光性樹脂層２２０の上にレジスト層を形成する。レジスト層の開口は、感光性樹脂層２２０の開口部２４０と連通するように構成されてる。例えば、フィルム状のレジスト層を使用できる。あらかじめパターニングされたフィルム状のレジスト層をラミネートしてもよいし、フィルム状のレジスト層をラミネートした後に、ドリルやレーザーまたはフォトリソグラフィー法等を用いて当該レジスト層に開口形状をパターニングしてもよい。
【００５５】
続いて、開口部２４０（貫通部）を金属層で埋設する。例えば、電解メッキ方法を用いることができる。金属層を構成する材料としては、例えば、銅、金、銀、ニッケル等が用いられる。これらを１種または２種以上用いてもよい。これにより、開口部２４０内部にビア２４２（貫通電極）を形成できる。ビア２４２は、例えば、銅で構成することができる。
【００５６】
上記ビア２４２（めっき金属層）の膜厚としては、感光性樹脂層２２０を貫通する場合、例えば、１μｍ〜１５０μｍでもよく、３μｍ〜１００μｍでもよく、５μｍ〜５０μｍでもよい。また、半導体チップ２１０の天面から感光性樹脂層２２０の上面まで延在するビアの膜厚としては、例えば、３０μｍ〜２００μｍでもよく、４０μｍ〜１５０μｍでもよく、５０μｍ〜１２０μｍでもよい。
【００５７】
その後、レジスト層を剥離などによって除去する。その後、感光性樹脂層２２０上のシード層を除去する。例えば、フラッシュエッチングなどを用いることができる。
【００５８】
以上により、図１（ｄ）に示すように、感光性樹脂層２２０中にビア２４２を形成することができる。
【００５９】
本実施形態において、テーパー形状とは、露光方向に対して開口部２４０が先細りになる形状である。つまり、当該開口部２４０において、その下端部の横幅は上端部の横幅よりも狭く形成されている。
【００６０】
本実施形態において、テーパー形状を有する開口部２４０のテーパー角度の下限値は、例えば、４５度以上でもよく、７０度以上とすることができ、より好ましくは７５度以上であり、さらに好ましくは８０度以上である。これにより、ビア２４２同士の間隔を狭めることができるので、ビア２４２の実装密度を高めることができる。一方、上記テーパー角度の上限値は、例えば、９０度より小さくてもよく、８９度以下としてもよく、さらには８８度以下としてもよい。これにより、開口部２４０の中の側壁にもスパッタが付着しやすくなるため、ビア２４２中にボイドが発生することを抑制することができる。また、感光性樹脂層２２０と上層（例えば、層間絶縁層、上層配線層など）との接触面積を増加させることができるので、上層との密着性を高めることができる。
【００６１】
本実施形態では、たとえば感光性樹脂層２２０を構成する感光性樹脂組成物中に含まれる各成分の種類や配合量、感光性樹脂組成物の調製方法、露光条件等を適切に選択することにより、上記テーパー角度を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、反応性の高いエポキシ樹脂を採用すること、最適露光量よりも高い露光量である過露光量を採用すること等が、感光性樹脂層２２０を厚膜としつつも、開口部２４０の形状をテーパー形状とすることができ、さらにテーパー角度を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。
【００６２】
また、本実施形態において、上記ビア形成工程は、半導体チップ２１０の上に不図示のビアを形成する工程を含むことができる。すなわち、半導体チップ２１０の天面上の感光性樹脂層２２０に開口部２４０を形成し、当該開口部２４０に金属層を埋設する工程を行ってもよい。これにより、感光性樹脂層２２０中に、埋設された半導体チップ２１０と接続する接続ビアを形成することができる。
【００６３】
以上により、感光性樹脂層２２０の内部に、半導体チップ２１０、接続ビア、貫通電極（ビア２４２）などが埋設された構造を実現することができる。
【００６４】
ここで、本実施形態の感光性樹脂フィルム（感光性樹脂層２２０）を構成する感光性樹脂組成物について説明する。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、および感光剤を含むことができる。また、本実施形態の感光性樹脂組成物としては、高アスペクトな開口構造の実現の観点から、ネガ型の感光性樹脂組成物が好ましい。本実施形態の感光性樹脂組成物の硬化物は、電子装置１００が備える貫通電極基板２００の有機絶縁層を構成することができる。
【００６５】
本実施形態の感光性樹脂組成物の各成分について説明する。
【００６６】
（エポキシ樹脂）
上記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個以上であるものを使用することができる。たとえば、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、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などが挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。
【００６７】
また、上記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を含むことができる。
上記多官能エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、２−［４−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル］−２−［４−［１，１−ビス［４−（［２，３−エポキシプロポキシ］フェニル）エチル］フェニル］プロパン、フェノールノボラック型エポキシ、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、α−２，３−エポキシプロポキシフェニル−ω−ヒドロポリ（ｎ＝１〜７）｛２−（２，３−エポキシプロポキシ）ベンジリデン−２，３−エポキシプロポキシフェニレン｝、１−クロロ−２，３エポキシプロパン・ホルムアルデヒド・２，７−ナフタレンジオール重縮合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などが用いられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。
【００６８】
本実施形態において、エポキシ樹脂の含有量の下限値は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、４０重量％以上であり、好ましくは４５重量％以上であり、より好ましくは５０重量％以上である。これにより、感光性樹脂組成物の硬化物において、耐熱性や機械的強度を向上させることができる。一方で、上記エポキシ樹脂の含有量の上限値は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、８０重量％以下であり、好ましくは７５重量％以下であり、より好ましくは７０重量％以下である。これにより、感光性樹脂組成物において、パターニング性を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態において、「感光性樹脂組成物の固形分」とは、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、感光性樹脂組成物の口径分全体に対する含有量とは、溶媒を含む場合には、感光性樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。
【００７０】
（硬化剤）
硬化剤としては、エポキシ樹脂の重合反応を促進させるものであればとくに限定されないが、例えば、フェノール性水酸基を有する硬化剤を含むことができる。具体的には、フェノール樹脂を用いることができる。フェノール樹脂としては、公知のもののなかから適宜選択することができるが、たとえばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂を用いることができる。良好な現像特性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。
【００７１】
本実施形態において、硬化剤としては、良好な現像特性を有するノボラック型フェノール樹脂が好ましい。また、配合量としては、エポキシ樹脂全体を１００重量部とした時に、フェノール樹脂の含有量は、例えば、２５重量部以上１００重量部以下であり、好ましくは３０重量部以上９０重量部以下であり、より好ましくは３５重量部以上８０重量部以下である。上記の範囲内で配合することで硬化物の耐熱性や強度が向上する。
【００７２】
（感光剤）
感光剤としては、光酸発生剤を用いることができる。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光酸発生剤を含有する。光酸発生剤として、オニウム塩化合物を挙げることができ、例えば、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等のスルホニウム塩、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などカチオン型光重合開始剤を挙げることができる。感光剤としては、感光性組成物が金属に接するため、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ものが好ましい。
【００７３】
本実施形態において、感光剤の含有量の下限値は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、０．３重量％以上であり、好ましくは０．５重量％以上であり、より好ましくは１重量％以上である。これにより、感光性樹脂組成物において、パターニング性を向上させることができる。一方で、上記硬化剤の含有量の上限値は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、５重量％以下であり、好ましくは４．５重量％以下であり、より好ましくは４重量％以下である。これにより、感光性樹脂組成物の硬化前の長期保管性を向上させることができる。
【００７４】
（その他の添加剤）
本実施形態の感光性樹脂組成物には、上記の成分に加えて、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。このその他の添加剤としては、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、密着助剤等が挙げられる。
【００７５】
上記界面活性剤は、たとえば、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、およびアクリル系界面活性剤等が挙げられる。
【００７６】
上記密着助剤は、とくに限定されないが、たとえばアミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン、ウレイドシラン、またはスルフィドシラン等のシランカップリング剤を用いることができる。これらは、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。これらの中でも、他の部材に対する密着性を効果的に向上させる観点からは、エポキシシランを用いることがより好ましい。
アミノシランとしては、たとえばビス（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、または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。エポキシシランとしては、たとえば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、または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。アクリルシランとしては、たとえば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、または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。メルカプトシランとしては、たとえば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。ビニルシランとしては、たとえばビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、またはビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。ウレイドシランとしては、たとえば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。スルフィドシランとしては、たとえばビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、またはビス（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。
【００７７】
（溶剤）
本実施形態の感光性樹脂組成物は溶剤を含むことができる。この溶剤としては、感光性樹脂組成物の各構成成分を溶解可能なもので、且つ、各構成成分と反応しないものであれば特に制限なく用いることができる。
上記溶剤の一例としては、たとえばアセトン、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等の有機溶剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。
【００７８】
本実施形態の感光性樹脂組成物の調製方法は特に限定されず、一般的に公知の方法により製造することができる。例えば、以下の方法が挙げられる。原料と溶剤を配合して均一に混合することにより、感光性樹脂組成物が得られる。
【００７９】
続いて、図１（ｄ）から図２（ｅ）に戻り、感光性樹脂層２２０の上面側に上層配線層２５０を形成する。上層配線層２５０は、複数の半導体チップ２１０が設置された領域を覆うように形成されていてもよく、感光性樹脂層２２０の上面全体を覆うように形成されていてもよい。上層配線層２５０は、配線ピッチを適切な幅に変更できる再配線層として機能することができ、具体的には、絶縁層、配線層および接続ビアで構成することができる。上層配線層２５０は単層でもよく複数層でもよい。上層配線層２５０は、例えば、フォトリソグラフィー法および金属めっき法を用いて形成することができる。
【００８０】
続いて、図２（ｆ）に示すように、支持基材（基板２０２）を分離する。例えば、熱剥離性粘着層を介して、基板２０２上に半導体チップ２１０を設置する工程の場合には、加熱処理することにより、感光性樹脂層２２０および半導体チップ２１０から、熱剥離性粘着層および基板２０２を剥離することができる。また、基板２０２に、インターポーザー（シリコンインターポーザー２０６）や半導体ウェハを介して半導体チップ２１０を設置する工程の場合には、加熱処理や物理的手段によって、インターポーザーや半導体ウェハから、接着層２０４および基板２０２を剥離することができる。これにより、感光性樹脂層２２０の下面側が露出する。
【００８１】
続いて、図２（ｇ）に示すように、感光性樹脂層２２０の下面側（例えば、感光性樹脂層２２０の下面またはインターポーザーの下面）に下層配線層２５２を形成する。下層配線層２５２は、上層配線層２５０と同様にして形成することができる。
【００８２】
以上により、図２（ｇ）に示すような貫通電極基板２００が得られる。貫通電極基板２００において、貫通電極（ビア２４２）によって、上層配線層２５０および下層配線層２５２が電気的に接続されている。
【００８３】
その後、図２（ｈ）に示すように、貫通電極基板２００の下層配線層２５２に、外部端子として半田バンプ２６０を形成する。また、上層配線層２５０や、下層配線層２５２の導電回路パターンおよび半田バンプ２６０の一部を覆うように、不図示のソルダーレジスト層を形成してもよい。一方で、貫通電極基板２００において、感光性樹脂層２２０の下面側に配線層を介して半導体ウェハが形成されている場合、上層配線層２５０に半田バンプを形成してもよい。
【００８４】
続いて、図２（ｈ）に示すように、貫通電極基板２００を、複数に分割することによって、個片化することができる。分割手段として、例えば、ダイシングを用いることができる。
【００８５】
その後、個片化した貫通電極基板２００の上層配線層２５０に、半導体パッケージ３００を実装することができる。
以上により、図３（ａ）に示すような、パッケージオンパッケージ構造を有する電子装置１００を得ることができる。
【００８６】
実施形態の電子装置１００の製造方法によれば、プリント回路基板（ＰＣＢ）のような厚膜のパッケージ用基板を使用しないため、高さが低減された貫通電極基板２００の構造を実現することができる。このような貫通電極基板２００を用いることにより、パッケージオンパッケージ構造の低背化を図ることができる。
【００８７】
また、本実施形態の電子装置１００の製造方法は、大面積の基板を用いたウエハ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。
【００８８】
また、本実施形態において、感光性樹脂組成物で構成された感光性樹脂層２２０を採用することによって、半導体チップ２１０の配置工程、半導体チップ２１０の埋め込み工程、ビア２４２の形成工程、上層配線層２５０および上層配線層２５０の配線形成工程までの製造プロセスを、一括して、ウエハレベルやパネルレベル工程で実施できる。これにより、プロセス生産性を非常に高めることができる。また、コストを低減することが可能になる。
【００８９】
［電子装置］
本実施形態の電子装置１００の構造について説明する。
【００９０】
本実施形態の電子装置１００は、図３（ａ）に示すように、貫通電極基板２００を備えるものである。貫通電極基板２００は、有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）と、有機絶縁層の上面から下面を貫通する複数の貫通電極（ビア２４２）と、有機絶縁層の内部に埋め込まれた半導体チップ２１０と、有機絶縁層の下面に設けられた下層配線層２５２と、有機絶縁層の上面に設けられた上層配線層２５０と、を有することができる。
【００９１】
本実施形態の電子装置１００は、コア層やビルドアップ層を有するような厚膜構造のパッケージ用基板を使用しないで、上記の貫通電極基板２００によってパッケージオンパッケージ等のパッケージ構造が構成される。このため、電子装置１００において、パッケージ構造全体の低背化を実現できる。
【００９２】
また、本実施形態の電子装置１００は、図３（ａ）に示すように、貫通電極基板２００上に半導体パッケージ３００が実装されたパッケージオンパッケージ構造を有することができる。例えば、本実施形態の電子装置１００は、貫通電極基板２００の上層配線層２５０の上に実装された半導体パッケージ３００をさらに備えることができる。これにより、電子装置１００の多機能化を実現することができる。また、電子装置１００の実装密度を高くすることができる。
【００９３】
上記半導体パッケージ３００としては、公知のパッケージ構造を用いることでき、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）等を用いることができる。
【００９４】
本実施形態において、半導体パッケージ３００は、例えば、図３（ａ）に示すように、基板３２０上に半導体チップ３１０が実装されており、ボンディングワイヤ３３０を介して基板３２０および半導体チップ３１０がボンディング接続する構造を有してもよい。半導体パッケージ３００において、半導体チップ３１０は、複数個有していてもよく、平面方向または積層方向に複数配置されていてよい。また、半導体チップ３１０およびボンディングワイヤ３３０は、封止材層３４０で封止されていてもよい。封止材層３４０は、例えば、公知の封止用樹脂組成物を硬化することにより形成できる。また、半導体パッケージ３００の基板３２０には、外部端子として、半田バンプ３６０が形成されていてよい。半導体パッケージ３００は、半田バンプ３６０を介して、貫通電極基板２００とバンプ接続することができる。
【００９５】
また、本実施形態の電子装置１００は、貫通電極基板２００の下層配線層２５２の下面に設けられた半田バンプ２６０を備えることができる。これにより、半田バンプ２６０が外部端子として機能することによって、他の電子部品との外部接続が可能になる。
【００９６】
このような電子装置１００としては、例えば、貫通電極基板２００の下層配線層２５２に、半田バンプ２６０を介してバンプ接続されたマザーボードをさらに備えることができる。これにより、電子装置１００の機械的強度を高めることができ、さらなる多機能化を実現できる。このとき、貫通電極基板２００においては、その側面や上下面が、半導体パッケージ３００とともに、公知の封止用樹脂組成物を硬化してなる封止材層で封止されていてもよい。これにより、電子装置１００の接続信頼性や機械的強度を向上することができる。
【００９７】
本実施形態の電子装置１００が備える貫通電極基板２００は、有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）の上面と下面とにそれぞれ上層配線層２５０および下層配線層２５２が形成された構造に加え、有機絶縁層中に半導体チップ２１０、配線層間を電気的に接続する貫通電極（ビア２４２）が内部に埋設された構造を有するため、これらを有しない構造と比べて、優れた機械的強度を発揮することができる。
【００９８】
また、実施形態において、上記貫通電極基板２００中の有機絶縁層は、上述の感光性樹脂組成物の硬化物で構成することができる。これにより、フォトレジスト方法によって開口する方法を採用できるので、レーザー照射で開口する方法の場合と比べて、開口径、言い換えるとビア２４２のビア径をより小さくすることができる。貫通電極基板２００の平面内において、半導体チップ２１０やビア２４２の集積密度を高めることができる。また、感光性樹脂組成物を硬化することで、貫通電極基板２００の機械的強度を高めることができる。
【００９９】
また、貫通電極基板２００中の貫通電極（ビア２４２）は、図３（ｂ）に示すように、有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）の上面から下面に向かって縮径となるテーパー形状を有し、かつ、上層配線層２５０と下層配線層２５２とを電気的に接続するように構成することができる。これのため、ビア２４２と上層配線層２５０と設置面積を増大し、これらの間の密着力を高めることによって、貫通電極基板２００全体の機械的強度を高めることができる。
【０１００】
このように本実施形態の電子装置１００が、上述のような貫通電極基板２００を備えることによって、機械的強度に優れており、低背化したパッケージオンパッケージ構造を実現することができる。
【０１０１】
また、本実施形態の電子装置１００において、貫通電極（ビア２４２）のアスペクト比（高さＨ／直径Ｗ）の下限値は、例えば、２．０以上としてもよく、好ましくは２．５以上としてもよく、さらに好ましくは３．０以上としてもよい。これにより、貫通電極基板２００における貫通電極の配置を高密度化することが可能になる。一方で、上記アスペクト比の上限値は、特に限定されないが、例えば、１０以下としてもよく、好ましくは、９以下としてもよく、さらに好ましくは、８以下としてもよい。これにより、電気抵抗値を下げることができる。アスペクト比を上記範囲内とすることにより、高密度化と電送速度の高速化のバランスを向上させることができる。
【０１０２】
本実施形態において、例えば、感光性樹脂組成物のパターニング特性を向上させることにより、図１（ｃ）に示す開口工程において、高アスペクト比の開口部２４０を形成することが可能となる。また、感光性樹脂組成物を用いることにより、厚膜の感光性樹脂層２２０を形成することができる。この場合、例えば、ネガ型の感光性樹脂組成物を用いることにより、高解像度や高アスペクト比のパターニングが可能になる。
【０１０３】
また、本実施形態の貫通電極基板２００中の有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）の膜厚の下限値は、例えば、５０μｍ以上としてもよく、より好ましくは６０μｍ以上としてもよく、さらに好ましくは７０μｍ以上としてもよい。これにより、貫通電極基板２００の機械的強度を向上させることができる。また、半導体チップ２１０の埋め込み性も向上させることができる。一方で、有機絶縁層の膜厚の上限値は、例えば、３００μｍ以下としてもよく、より好ましくは２５０μｍ以下としてもよく、さらに好ましくは２００μｍ以下としてもよい。これにより、電子装置１００の高さを低減させることができる。
【０１０４】
また、貫通電極基板２００中の貫通電極（ビア２４２）のテーパー角度の下限値は、例えば、４５度以上でもよく、７０度以上とすることができ、より好ましくは７５度以上であり、さらに好ましくは８０度以上である。これにより、貫通電極同士の間隔を狭めることができるので、貫通電極の実装密度を高めることができる。一方で、上記テーパー角度の上限値は、例えば、９０度より小さくてもよく、８９度以下としてもよく、さらには８８度以下としてもよい。これにより、貫通電極と上層配線層２５０との接触面積を増加させ、密着性を高めるので、貫通電極基板２００全体の機械的強度を高めることができる。開口部２４０の中の側壁にもスパッタが付着しやすくなるため、開口部２４０中の金属埋め込み性も高くなり、貫通電極の接続信頼性を向上させることができる。
【０１０５】
本実施形態において、貫通電極基板２００の膜厚方向、すなわち、その上面に対して垂線方向から見たとき、貫通電極（ビア２４２）の断面形状は、特に限定されないが、例えば、円形形状、矩形形状、六角形や八角形等の多角形形状等が挙げられ、この中でも、円形形状であってもよい。
貫通電極（ビア２４２）は、例えば、銅、金、銀、ニッケル等からなる群から選択される一種以上の金属で構成された導電性錐台体であり、具体的には、導電性円錐台体、導電性多角錐台でもよく、より具体的には銅製円錐台体（銅ピラー）であってもよい。
【０１０６】
本実施形態において、図３（ｂ）に示すように、貫通電極（ビア２４２）はテーパー形状を有するため、感光性樹脂層２２０の上面側は、貫通電極の間隔が狭く、感光性樹脂層２２０の下面側は、貫通電極の間隔が広くなるように構成されている。このとき、貫通電極基板２００において、半導体チップ２１０の天面と上層配線層２５０の下面との間が有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）によって埋設されるように構成することができる。このように、貫通電極の間隔が幅広な下面側（下層配線層２５２側）に半導体チップ２１０を設置することで、貫通電極および半導体チップ２１０の実装密度を高めることができる。
【０１０７】
本実施形態の電子装置１００は、図３（ｂ）に示すように、有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）中に、平面内に互いに離間するように複数の半導体チップ２１０が埋め込まれているように構成されていてもよい。このとき、隣接する半導体チップ２１０の間隙が有機絶縁層（感光性樹脂層２２０）によって埋設されている構成とすることが可能である。このため、感光性樹脂層２２０の材料や膜厚、ラミネート条件を適切に制御することで、このように、複数の半導体チップ２１０の埋め込み性が良好な構造を実現することができる。これにより、半導体チップ２１０の実装密度を高めることが可能になる。
【０１０８】
本実施形態の電子装置１００において、図３（ａ）に示すように、下層配線層２５２を構成する配線は、断面視において、半導体チップ２１０の外側まで形成されていてもよい。これにより、複数の半導体チップ２１０が高密度に実装された構造の電極間ピッチ幅を、半田バンプ２６０への接続に最適なピッチ幅まで広げることができる。すなわち、半導体チップ２１０の実装密度を高めることが可能になる。
【０１０９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【０１１０】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【０１１１】
［感光性樹脂組成物の作製］
表１に従い配合された各成分の原料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（ＰＧＭＥＡ）に溶解させて混合溶液を得た。その後、混合溶液を０．２μｍのポリプロピレンフィルターで濾過し、ネガ型の感光性樹脂組成物（サンプル１、２）を得た。
表１における各成分の原料の詳細は下記のとおりである。
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂１：多官能エポキシ樹脂（ＥＰＩＣＬＯＮ  Ｎ−７４０、ＤＩＣ株式会社製）
エポキシ樹脂２：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＬＸ−０１、ダイソー社製）
エポキシ樹脂３：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＥＰＩＣＬＯＮ  ８３０ＣＲＰ、ＤＩＣ株式会社製）
（硬化剤）
硬化剤１：ノボラック型フェノール樹脂（ＰＲ−５５６１７、住友ベークライト株式会社製）
（感光剤）
感光剤１：カチオン型光重合開始剤（ＣＰＩ３１０Ｂ、サンアプロ株式会社製）
（密着助剤）
密着助剤１：γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ−４０３Ｅ、信越化学工業株式会社製）
（界面活性剤）
界面活性剤１：ポリアクリレート系表面調整剤（ビックケミージャパン株式会社製、ＢＹＫ−３６５Ｎ）
【０１１２】
【表１】
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【０１１３】
得られた感光性樹脂組成物を使用して、次のような手順に従ってパターンを形成し、下記のような評価を行った。
【０１１４】
（キャリア基材付き感光性樹脂層（感光性樹脂シート）の作成）
得られた感光性樹脂組成物をキャリア基材上に乾燥後膜厚が、所定の厚み（９０μｍ、１２５μｍ）になるようバーコーターを用いて塗布し、１２０℃で１０分乾燥した。その後、感光性樹脂層（感光性樹脂フィルム）のキャリア基材とは他方の面に保護基材を張り付けて、感光性樹脂シートを作成した。キャリア基材にはユニチカ株式会社製ＰＥＴフィルム（商品名ユニピール、膜厚３８μｍ）を、保護基材にはテイジンデュポン株式会社製ＰＥＴフィルム（商品名ピューレックス、膜厚３８μｍ）を使用した。
【０１１５】
（ウェハへのラミネート）
得られた感光性樹脂シートから保護基材を剥離し、当該感光性樹脂シートの感光性樹脂層を、ウェハ表面の面内方向に複数配置されたシリコンベアチップ（厚み：１００μｍ、縦：１０ｍｍ、横１０ｍｍ）上に配置した。続いて、真空加圧式ラミネーター（名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００／６００ＩＩ）を用いて、ウェハ、感光性樹脂層およびキャリア基材の積層体に対して、８０℃、０．４ＭＰａで３０秒間加圧した後、当該積層体からキャリア基材を剥離し、ウェハ上に感光性樹脂層をラミネートした。
【０１１６】
（露光・露光後加熱・現像・硬化）
続いて、感光性樹脂層に対して、Ｉ線ステッパーで３００ｍＪ／ｃｍ２で露光した。その後、ホットプレートにて１２０℃で５分露光後加熱を行った。次に、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）で９０秒間スプレー現像することによって未露光部を溶解除去した。その後、２００℃で９０分間硬化させることにより、パターンが形成されたネガ型感光性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られたパターンは、上記硬化物の上面視において、縦：３００μｍ×横：５０μｍの長方形であった。このパターンの長手方向（縦方向）の中心を、長手方向に直交するように切断し、得られた断面視における開口部について、断面形状を観察した。
【０１１７】
また、得られた感光性樹脂組成物を用いて、上述の実施形態と同様に、図２に示す工程を実施することにより、図３に示す、貫通電極基板２００および電子装置１００を作製した。
【０１１８】
本実施例によれば、上記サンプル１、２の感光性樹脂組成物からなる厚膜の感光性樹脂層を使用することにより、膜厚９０μｍ、１２５μｍのいずれの場合でも、ベアチップ全体を埋め込むこと、隣接するベアチップ間の間隙を埋め込むことができることが分かった。
また、上記サンプル１、２の感光性樹脂組成物からなる厚膜の感光性樹脂層を使用した場合でも、テーパー形状の開口部を形成できることが分かった。これにより、形成された開口部において、良好なスパッタ特性などの金属埋め込み特性に優れた構造が得られることが分かった。このような感光性樹脂組成物は、上記の貫通電極基板や電子装置に好適に用いることができることが分かった。
【０１１９】
以上、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  電子装置
２００  貫通電極基板
２０２  基板
２０４  接着層
２０６  シリコンインターポーザー
２１０  半導体チップ
２２０  感光性樹脂層（有機絶縁層）
２３０  マスク
２４０  開口部
２４２  ビア
２５０  上層配線層
２５２  下層配線層
２６０  半田バンプ
３００  半導体パッケージ
３１０  半導体チップ
３２０  基板
３３０  ボンディングワイヤ
３４０  封止材層
３６０  半田バンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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