(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置の製造方法であって、
基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、該第１基板に積層されるものであり、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子を準備する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグ、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグの少なくとも一方にソルダーボールを形成する工程と、
前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方を感光性絶縁層で覆う工程と、
前記感光性絶縁層で覆われた方の基板又は素子における電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する工程と、
前記形成された開口部を通じて、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグを前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグに前記ソルダーボールを介して圧接接合する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグと、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグとを前記ソルダーボールを溶融するベークにより固着するとともに電気的に接続する工程と、
前記感光性絶縁層をベークにて硬化する工程と
を有し、
前記準備する工程において、前記第２素子は、素子を有する基板を個片化することによって、又は、基板に予め仮接着させた素子を剥離することによって準備し、かつ、
前記感光性絶縁層を、
（Ａ）  下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物、
【化１】
0006534948.tif 000024
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８の１価炭化水素基を示す。ｍは１〜１００の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄは０又は正数、且つ  ａ、ｂ、ｃ、ｄ  は同時に０になることがない。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。更に、Ｘは下記一般式（２）で示される有機基、Ｙは下記一般式（３）で示される有機基である。）
【化２】
0006534948.tif 000025
（式中、Ｚは
【化３】
0006534948.tif 000026
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｎは０又は１である。Ｒ５及びＲ６はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｋは０、１、２のいずれかである。）
【化４】
0006534948.tif 000027
（式中、Ｖは
【化５】
0006534948.tif 000028
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｐは０又は１である。Ｒ７及びＲ８はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｈは０、１、２のいずれかである。）
（Ｂ）  ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上の架橋剤、
（Ｃ）  波長１９０〜５００ｎｍの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
（Ｄ）  エポキシ基含有架橋剤、
（Ｅ）  溶剤、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記圧接接合する工程と前記電気的に接続する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記感光性絶縁層で覆う工程において、前記感光性絶縁層を、前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方に感光性材料を塗布し、乾燥することにより形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記感光性絶縁層で覆う工程において、前記感光性絶縁層を、前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方に、感光性材料を支持フィルムに塗布・乾燥して得られる光硬化性ドライフィルムを貼付することにより形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を多段に積層させることによりフリップチップ型半導体装置を製造することを特徴とするフリップチップ型半導体装置の製造方法。
【請求項６】
複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置であって、
基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、
該第１基板上に積層され、前記電極パッド又は前記導電性プラグ上に、開口部を有する感光性絶縁層と、
該感光性絶縁層上に積層され、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子とを有し、
前記開口部を通じて、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグと前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグとがソルダーボールを介して電気的に接続されたものであり、
前記感光性絶縁層が、
（Ａ）  下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物、
【化６】
0006534948.tif 000029
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８の１価炭化水素基を示す。ｍは１〜１００の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄは０又は正数、且つ  ａ、ｂ、ｃ、ｄ  は同時に０になることがない。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。更に、Ｘは下記一般式（２）で示される有機基、Ｙは下記一般式（３）で示される有機基である。）
【化７】
0006534948.tif 000030
（式中、Ｚは
【化８】
0006534948.tif 000031
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｎは０又は１である。Ｒ５及びＲ６はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｋは０、１、２のいずれかである。）
【化９】
0006534948.tif 000032
（式中、Ｖは
【化１０】
0006534948.tif 000033
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｐは０又は１である。Ｒ７及びＲ８はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｈは０、１、２のいずれかである。）
（Ｂ）  ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上の架橋剤、
（Ｃ）  波長１９０〜５００ｎｍの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
（Ｄ）  エポキシ基含有架橋剤、
（Ｅ）  溶剤、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成されたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置が多段に積層されたものであることを特徴とするフリップチップ型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、フリップチップ型半導体装置の製造方法、半導体装置及びフリップチップ型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等様々な電子機器の小型化や高性能化に伴い、半導体素子においても更なる小型化、薄型化及び高密度化への要求が急速に高まっている。このため、生産性向上における基板面積の増大に対応でき、かつ、チップサイズパッケージあるいはチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）又は三次元積層といった高密度実装技術において、対応できる絶縁材料や積層される半導体装置、その製造方法の開発が望まれている。
【０００３】
更に、電子機器の高性能化、小型化の進展に伴い、半導体素子の高密度化、高機能化への要求に応えるのに半導体素子製造のプロセスも進化し続けている。例えば、狭ピッチ化、高速化に対応して配線ルールの微細化が図られ、高周波化に対応して超低誘電体材料を用いた脆弱な半導体素子へと変化してきている。
【０００４】
旧来、半導体素子に形成された電極を基板に形成した配線パターンと接続して得る半導体装置の製造方法としては、ワイヤボンディングによる半導体素子と基板の接合を例として挙げることができる。しかしながら、ワイヤボンディングによる半導体素子と基板の接合では、半導体素子上に金属ワイヤを引き出すスペースを配置する必要があるため、装置が大きくなり、小型化を図ることは困難であり、このような高密度実装の要求には応えることができなかった。そこで三次元実装を実現する半導体素子の実装方法として、配線を形成した基板同士を接合するウェハ接合や、基板に半導体素子を搭載するチップスケールパッケージやフリップチップ実装が考案されている。特に、狭ピッチ化、高速化に対応して配線ルールの微細化が図られ、高周波化に対応して超低誘電体材料を用いた半導体素子の回路上の特性を活かすには短配線接続となる電極上のバンプを利用したフリップチップ実装方式が望まれるし、半導体素子の上記脆弱化に対応するには低荷重でのバンプ形成、低荷重での実装が求められる。
【０００５】
このような背景の中、フリップチップ実装を行なうためのバンプを半導体素子の電極上
に形成する方法として、半導体ないしウェハなどの基材の電極形成面上に感光性樹脂層体
を熱圧着、露光、現像することで、感光性樹脂層体の電極上に開口を形成し、この開口に
露出している電極部にメッキを行うことでバンプを形成する技術が提案されている（例え
ば、特許文献１参照。）。
【０００６】
以下、従来のバンプ付き半導体素子の製造方法につき図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【０００７】
バンプ付き半導体素子の製造は、まず、図９（ａ）に示すように、半導体素子又は基板２１０２の電極形成面上に感光性ポリイミド樹脂２１０１を塗布して乾燥させた後、マスク露光、現像を行って電極パッド２１１０上の感光性ポリイミド樹脂２１０１部分を除去して開口部を形成する。次に、感光性ポリイミド樹脂２１０１を熱硬化させて保護膜とした後、図９（ｂ）に示すように開口に露出している電極パッド２１１０上にめっき技術によりバンプ２１１４を形成して、バンプ付き半導体素子２１２０を得ている。ここで、めっきは例えば、半導体素子又は基板２１０２のアルミニウム製の電極パッド２１１０上にＴｉ膜等のパッシベーション膜を形成した後、Ｃｒ又はＮｉ及びＡｕめっきを重ねることで、総厚５〜３０μｍ程度のメッキによるバンプ２１１４を形成するようにしている。
【０００８】
上記のような従来例では、近時の要求からバンプを狭ピッチで形成するには、保護膜の電極上部分に形成するビアホールが狭ピッチに見合う小径なものとなるが、このような形態の開口、いわゆるビアホールはアスペクト比が高く、バンプを形成するメッキ液が侵入しにくく、更新されにくいので、メッキレートが遅くメッキ層の厚みにバラツキが発生しやすい。
【０００９】
更に、めっきによるバンプは剛性の高いメタルバンプであることにより、バンプ自体に脆弱な半導体素子の破壊を回避できる程度の低荷重応力での追従変形性が十分に得られず、フリップチップ実装の際に半導体素子の各バンプを、回路基板の反りやうねりに追従させて電気的な接続が十分に行われるようにするには、高荷重でのフリップチップ実装が必要となるので、これによっても、超低誘電体材料が採用される近時の脆弱な半導体素子では破壊しやすく電極下の能動素子を損傷してしまう問題がある。
【００１０】
このような問題を解決するために特許文献２では、電極形成面に保護膜が形成され、電極に電気的に繋がり保護膜外に突出するバンプを有したバンプ付き半導体素子であって、保護膜にその表面から電極に通じるビアホールが形成され、このビアホール内には導電性樹脂よりなり電極に電気的に繋がったビアポストが形成され、このビアポストは保護膜の表面外へ突出するバンプを有しているバンプ付き半導体素子が提案されている。このようなバンプ付き半導体素子は、ビアホール内に応力吸収性に優れる導電性樹脂よりなるビアポストを有するため、低荷重にても回路基板の反りやうねりに対応して追従変形できる。
【００１１】
ところで、フリップチップ実装によって、上記のようなバンプを有する半導体素子と基板と接続した半導体素子実装基板はそのままで使用すると半導体の電極部が空気中に露出しており、耐湿信頼性が著しく低い。また電極接続部分に応力がかかり、接続がはずれてしまうといった問題がある。
【００１２】
そこで、バンプと回路基板とを接続した後、接合部分の信頼性を向上させるために、半導体素子と回路基板の隙間に、アンダーフィル材と呼ばれる液状樹脂を後から充填し、硬化させて、半導体素子と回路基板とを固定する方法が行われている。
【００１３】
ところが、特にフリップチップ実装を行うような半導体素子は、一般に電極数が多く、半導体素子の回路設計上、電極は半導体素子の周辺に配置されている。アンダーフィル材の充填時には、これらの半導体素子の電極間から液状樹脂を重力と毛細管現象で流し込むが、半導体素子と回路基板との間隔は数１０μｍから５００μｍ程度と狭くなると半導体素子中央部分には十分に樹脂が行き渡らず、このため未充填部分ができ易く、半導体素子の動作が不安定になるという問題点があった。また、アンダーフィル材の充填は重力と毛細管現象によるため、時間がかかるものであった。また、半導体素子の電極と回路基板との電気的接続においても、電極間隔が狭いために、導電性樹脂や半田のショートが発生し易いという問題点があった。
【００１４】
このような問題を解決するために特許文献３では、回路基板に半導体素子のバンプ電極を直接接続するに際し、ガラス転移温度が半導体素子のバンプ接続時の温度よりも低い、熱可塑性の絶縁接着フィルムを介して半導体素子の固定を行うことが提案されている。特許文献３では、加熱により軟化した絶縁接着フィルムに半導体素子のバンプ電極を食い込ませ、絶縁接着フィルムを貫通させることによって、回路基板と半導体素子のバンプ電極との接続を行っている。しかしながら、この方法では、絶縁接着フィルムの材料選択性が低く、また、回路基板と半導体素子の接着も不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−３５７７０４号公報
【特許文献２】特開２００７−５３２５６号公報
【特許文献３】特開平１０−２７０４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、基板同士又は基板と素子の接着が良好であり、かつこれらの電気的接続も良好である半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このような半導体装置を有するフリップチップ型半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明では、複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置の製造方法であって、
基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、該第１基板に積層されるものであり、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子を準備する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグ、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグの少なくとも一方にソルダーボールを形成する工程と、
前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方を感光性絶縁層で覆う工程と、
前記感光性絶縁層で覆われた方の基板又は素子における電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する工程と、
前記形成された開口部を通じて、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグを前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグに前記ソルダーボールを介して圧接接合する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグと、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグとを前記ソルダーボールを溶融するベークにより固着するとともに電気的に接続する工程と、
前記感光性絶縁層をベークにて硬化する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１８】
このような半導体装置の製造方法であれば、予め基板や素子を感光性絶縁層で覆い、その後感光性絶縁層にリソグラフィーによって開口部を形成することにより、基板同士又は基板と素子の接着が良好であり、かつこれらの電気的接続も良好である半導体装置を製造することができる。
【００１９】
また、前記圧接接合する工程と前記電気的に接続する工程とを同時に行うことが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、工程数を更に削減することができ、生産性を高めることができる。
【００２１】
また、前記準備する工程において、前記第２素子は、素子を有する基板を個片化することによって、又は、基板に予め仮接着させた素子を剥離することによって準備することが好ましい。
【００２２】
このように、第２素子を準備する方法としては、素子を有する基板を個片化する方法、基板に予め仮接着させた素子を剥離する方法が挙げられる。
【００２３】
また、前記感光性絶縁層を、芳香族基含有シリコーン系樹脂及びエポキシ基含有シリコーン樹脂から選ばれる１種の樹脂を含む有機層とすることが好ましい。
【００２４】
このような樹脂は弾性率が低いため、このような樹脂を含む感光性絶縁層はリソグラフィーによるパターン形成後の基板接着において、基板表面の凹凸を十分吸収でき、空隙（ボイド）が発生しにくい。
【００２５】
また、前記感光性絶縁層を、
（Ａ）  下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物、
【化１】
0006534948.tif 000002
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８の１価炭化水素基を示す。ｍは１〜１００の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄは０又は正数、且つ  ａ、ｂ、ｃ、ｄ  は同時に０になることがない。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。更に、Ｘは下記一般式（２）で示される有機基、Ｙは下記一般式（３）で示される有機基である。）
【化２】
0006534948.tif 000003
（式中、Ｚは
【化３】
0006534948.tif 000004
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｎは０又は１である。Ｒ５及びＲ６はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｋは０、１、２のいずれかである。）
【化４】
0006534948.tif 000005
（式中、Ｖは
【化５】
0006534948.tif 000006
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｐは０又は１である。Ｒ７及びＲ８はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｈは０、１、２のいずれかである。）
（Ｂ）  ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上の架橋剤、
（Ｃ）  波長１９０〜５００ｎｍの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
（Ｄ）  エポキシ基含有架橋剤、
（Ｅ）  溶剤、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成することが好ましい。
【００２６】
このような化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料を感光性絶縁層の形成に用いた場合、硬化後であっても低弾性率であるため、基板やチップの積層後、使用される材料の熱膨張差によって生じる応力を緩和することが可能であり、また個片化した際に懸念される半導体装置の反りを軽減することが可能であるため、積層や配線基板への載置に好適である。
【００２７】
また、前記感光性絶縁層で覆う工程において、前記感光性絶縁層を、前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方に感光性材料を塗布し、乾燥することにより形成することが好ましい。
【００２８】
また、前記感光性絶縁層で覆う工程において、前記感光性絶縁層を、前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方に、感光性材料を支持フィルムに塗布・乾燥して得られる光硬化性ドライフィルムを貼付することにより形成することが好ましい。
【００２９】
このように、感光性絶縁層を形成する方法としては、感光性材料を塗布する方法、光硬化性ドライフィルムを貼付する方法が挙げられる。
【００３０】
更に本発明では、上記本発明の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を多段に積層させることによりフリップチップ型半導体装置を製造することを特徴とするフリップチップ型半導体装置の製造方法を提供する。
【００３１】
このようなフリップチップ型半導体装置の製造方法であれば、容易にフリップチップ型半導体装置を製造することができる。
【００３２】
更に本発明では、複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置であって、
基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、
該第１基板上に積層され、前記電極パッド又は前記導電性プラグ上に、開口部を有する感光性絶縁層と、
該感光性絶縁層上に積層され、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子とを有し、
前記開口部を通じて、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグと前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグとがソルダーボールを介して電気的に接続されたものであり、
前記感光性絶縁層が、
（Ａ）  下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物、
【化６】
0006534948.tif 000007
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８の１価炭化水素基を示す。ｍは１〜１００の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄは０又は正数、且つ  ａ、ｂ、ｃ、ｄ  は同時に０になることがない。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。更に、Ｘは下記一般式（２）で示される有機基、Ｙは下記一般式（３）で示される有機基である。）
【化７】
0006534948.tif 000008
（式中、Ｚは
【化８】
0006534948.tif 000009
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｎは０又は１である。Ｒ５及びＲ６はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｋは０、１、２のいずれかである。）
【化９】
0006534948.tif 000010
（式中、Ｖは
【化１０】
0006534948.tif 000011
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｐは０又は１である。Ｒ７及びＲ８はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｈは０、１、２のいずれかである。）
（Ｂ）  ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上の架橋剤、
（Ｃ）  波長１９０〜５００ｎｍの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
（Ｄ）  エポキシ基含有架橋剤、
（Ｅ）  溶剤、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成されたものであることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００３３】
このような半導体装置であれば、基板同士又は基板と素子の接着が良好であり、かつこれらの電気的接続も良好である。特に、本発明の半導体装置は、硬化後であっても低弾性率である、化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成された感光性絶縁層を用いたものであるため、基板やチップの積層後、使用される材料の熱膨張差によって生じる応力を緩和することが可能であり、また個片化した際に懸念される半導体装置の反りを軽減することが可能であるため、積層や配線基板への載置に好適である。
【００３４】
更に本発明では、上記本発明の半導体装置が多段に積層されたものであることを特徴とするフリップチップ型半導体装置を提供する。
【００３５】
このようなフリップチップ型半導体装置は、本発明の半導体装置が多段に積層されたものであるため、信頼性が高い。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、以下に示すような効果を付与することができる。
【００３７】
本発明の半導体装置の製造方法では、感光性絶縁層を形成する際、スピンコートなどの塗布又は光硬化性ドライフィルムを用いることにより、感光性絶縁層を形成することができることから、接続後の導電性プラグの高さに合わせた感光性絶縁層の形成が可能である。
【００３８】
また、電極パッドや導電性プラグが感光性絶縁層形成工程で絶縁層に覆われても、マスクを介したリソグラフィーによってパターンを形成することにより、感光性絶縁層の不要な部分を容易に除去できることから、電極パッド、導電性プラグの電気的接続が容易に確保できる。
【００３９】
また、電極パッド又は導電性プラグの大きさ、配置に合わせたリソグラフィーを行うことでプラグ間の絶縁を確保することができる。
【００４０】
特に、本発明におけるシリコーン骨格含有高分子化合物含有化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成された感光性絶縁層は、その構成である化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料が、光架橋反応及び熱架橋反応において副反応ガスの発生がないため、基板貼り合わせ用途においては貼り合わせ欠陥を誘起しない。
【００４１】
また、本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料は、露光波長領域において高い透明性を有するため、基板上の感光性絶縁層が厚くなった場合においても、感光性絶縁層自身の光吸収が少なく、高感度でのパターン形成が可能である。
【００４２】
また、本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料は、光によるパターン形成後に２５０℃以下の低温の加熱処理を行うことにより、電子部品や半導体素子、回路基板に使用される基板に対する密着性、機械的特性及び電気絶縁性に優れ、その絶縁保護膜としての信頼性が高く、更に保護膜のクラック発生を防止可能であるため、回路基板、半導体素子、表示素子等の各種電気・電子部品保護用皮膜の形成に好適に用いられる。
【００４３】
また、本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料は基板接合材料としても優れた皮膜を容易に形成できる。特に、この皮膜は、その耐熱性、絶縁性及び可とう性から、再配線用を含む半導体素子用絶縁膜、多層プリント基板用絶縁膜、シリコン基板貫通配線（ＴＳＶ）の貫通電極用絶縁膜、カバーレイフィルムとして使用することができ、かつ接着性を有することから、導電性プラグの電気的接続を含む基板貼り合わせあるいはチップ積層工程を有する半導体装置製造用途等に使用することができるものである。従って、このような化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成された感光性絶縁層を有する本発明の半導体装置は、信頼性に優れる。
【００４４】
また、本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料を感光性絶縁層の形成に用いた場合、硬化後であっても低弾性率であるため、基板やチップの積層後、使用される材料の熱膨張差によって生じる応力を緩和することが可能であり、また個片化した際に懸念される半導体装置の反りを軽減することが可能であるため、積層や配線基板への載置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面概略図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の準備する工程及びソルダーボールを形成する工程を説明するための第１基板と第２基板又は第２素子の断面概略図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の感光性絶縁層で覆う工程を説明するための第１基板と第２基板又は第２素子の断面概略図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の開口部を形成する工程を説明するための第１基板と第２基板又は第２素子の断面概略図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の圧接接合する工程、電気的に接続する工程及び感光性絶縁層をベークにて硬化する工程を説明するための第１基板と第２基板又は第２素子の断面概略図である。
【図６】複数の第２素子を有する本発明の半導体装置の一例を示す断面概略図である。
【図７】本発明のフリップチップ型半導体装置の一例を示す断面概略図である。
【図８】導電性プラグが感光性絶縁層外に突出している第２基板又は第２素子を用いた本発明の半導体装置の製造方法を説明するための第１基板と第２基板又は第２素子の断面概略図である。
【図９】従来のバンプ付き半導体素子の製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００４７】
上述のように半導体装置において更なる小型化、薄型化及び高密度化への要求が急速に高まっており、半導体素子上に微細な電極形成が施され、それら電極を電気的に直接接合するとともに電極間の絶縁性を確保し、かつ十分な接着性を有する接着材料並びに配線基板への載置や半導体装置の積層が容易な半導体装置及びその製造方法の開発が求められていた。
【００４８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、半導体装置の基板の接合部分に感光性絶縁層を用いるものであって、かつ該感光性絶縁層で基板又は素子を覆う、具体的には上記感光性絶縁層を基板又は素子上にスピンコート又はレジスト組成物材料等を感光性絶縁層に用いたドライフィルムでラミネートすることによって、第１基板と第２基板又は第２素子との間に空隙など生じさせることなく、感光性絶縁層を埋め込むことが可能となり、かつ基板又は素子上に形成された感光性絶縁層に対してマスクを介したリソグラフィーによってパターニングを行うことで、第１基板と第２基板又は第２素子との間隔が数１０μｍから５００μｍであっても第２基板又は第２素子上にある導電性プラグ上の開口と第１基板上にある電極パッド又は導電性プラグ上の開口を形成できることを知見し、本発明を成すに至った。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５０】
まず、本発明の半導体装置について説明する。図１（ａ）に示すように、本発明の半導体装置は、複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置であって、基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド１１が設けられた第１基板（第１半導体基板）１３と、該第１基板１３上に積層され、電極パッド１１上に、開口部を有する感光性絶縁層１７と、該感光性絶縁層１７上に積層され、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグ１４が設けられた第２基板（第２半導体基板）又は第２素子（第２半導体素子）１５とを有し、開口部を通じて、第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４と第１基板の電極パッド１１とがソルダーボール（ソルダーバンプ）１６を介して電気的に接続されたものである。
【００５１】
このような半導体装置であれば、第１基板と第２基板又は第２素子との間に感光性絶縁層が形成されたものであるため、基板同士又は基板と素子の接着が良好であり、かつこれらの電気的接続も良好である。また、第２基板又は第２素子が導電性プラグを有するものであるため、第２基板又は第２素子が第１基板の反りやうねりに対応して追従変形しやすくなる。
【００５２】
なお、図１（ｂ）に示すように、第１基板１３は、電極パッド１１と、該電極パッド１１から突出するように導電性材料からなる導電性プラグ１２とを有するものであっても良い。この場合、第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４と第１基板の導電性プラグ１２とがソルダーボール１６を介して電気的に接続される。この場合、上記の第２基板又は第２素子の追従変形性をより高めることができる。
【００５３】
また、本発明の半導体装置は、図６に示すように、複数の第２素子を有するものであっても良い。図６に示す半導体装置は、第１基板１３と、第１基板１３上に積層され、第１基板の電極パッド１１上に、開口部を有する感光性絶縁層１７と、感光性絶縁層１７上に積層され、導電性プラグ１４が設けられた複数の第２素子１５とを有し、開口部を通じて、第２素子の導電性プラグ１４と第１基板の電極パッド１１とがソルダーボール１６を介して電気的に接続されたものである。
【００５４】
ここで、本発明の半導体装置は、感光性絶縁層が、
（Ａ）  下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物、
【化１１】
0006534948.tif 000012
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８の１価炭化水素基を示す。ｍは１〜１００の整数である。ａ、ｂ、ｃ、ｄは０又は正数、且つ  ａ、ｂ、ｃ、ｄ  は同時に０になることがない。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。更に、Ｘは下記一般式（２）で示される有機基、Ｙは下記一般式（３）で示される有機基である。）
【化１２】
0006534948.tif 000013
（式中、Ｚは
【化１３】
0006534948.tif 000014
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｎは０又は１である。Ｒ５及びＲ６はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｋは０、１、２のいずれかである。）
【化１４】
0006534948.tif 000015
（式中、Ｖは
【化１５】
0006534948.tif 000016
のいずれかより選ばれる２価の有機基であり、ｐは０又は１である。Ｒ７及びＲ８はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。ｈは０、１、２のいずれかである。）
（Ｂ）  ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上の架橋剤、
（Ｃ）  波長１９０〜５００ｎｍの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
（Ｄ）  エポキシ基含有架橋剤、
（Ｅ）  溶剤、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成されたものである。
【００５５】
このように、本発明の半導体装置は、硬化後であっても低弾性率である、化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料で形成された感光性絶縁層を用いたものであるため、基板やチップの積層後、使用される材料の熱膨張差によって生じる応力を緩和することが可能であり、また個片化した際に懸念される半導体装置の反りを軽減することが可能であるため、積層や配線基板への載置に好適である。
【００５６】
また、本発明では、上記本発明の半導体装置が多段に積層されたものであることを特徴とするフリップチップ型半導体装置を提供する。
【００５７】
このようなフリップチップ型半導体装置は、本発明の半導体装置が多段に積層されたものであるため、信頼性が高い。
【００５８】
図７（ａ）に本発明の半導体装置が２段積層されたフリップチップ型半導体装置を示す。図７（ａ）は、２つの半導体装置が、電極パッド１１、ソルダーボール１６、導電性プラグ１４及び感光性絶縁層１７を介して積層された例を示すものである。なお、図７（ｂ）に示すように、フリップチップ型半導体装置は、本発明の半導体装置上に、導電性プラグ１４を有する第２基板又は第２素子１５が、電極パッド１１、ソルダーボール１６及び感光性絶縁層１７を介して積層されたものであってもよい。
【００５９】
以下、本発明の半導体装置に用いる化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料の各成分について説明する。
【００６０】
（Ａ）成分は、上記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物である。
【００６１】
（Ｂ）架橋剤としては、公知のものを使用することができるが、ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物及び１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物から選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。
【００６２】
このようなホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物としては、例えばホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたメラミン縮合物、又はホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性された尿素縮合物が挙げられる。なお、これら変性メラミン縮合物及び変性尿素縮合物は１種又は２種以上を、混合して使用することができる。
【００６３】
また、１分子中に平均して２個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物としては、例えば（２−ヒドロキシ−５−メチル）−１，３−ベンゼンジメタノール、２，２’，６，６’−テトラメトキシメチルビスフェノールＡ等が挙げられる。なお、これらフェノール化合物は１種又は２種以上を、混合して使用することができる。
【００６４】
（Ｃ）酸発生剤としては、波長１９０〜５００ｎｍの光照射により酸を発生し、これが硬化触媒となるものを用いることができる。このような光酸発生剤としては、オニウム塩、ジアゾメタン誘導体、グリオキシム誘導体、β−ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド−イル−スルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体、イミノスルホネート誘導体、トリアジン誘導体等が挙げられる。
【００６５】
（Ｄ）エポキシ基含有架橋剤としては、特に限定されないが、１分子中に平均して２個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を含有することができる。上記架橋剤としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、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等のノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂及びその重合物、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂等が挙げられる。上記架橋剤の中でもビスフェノール型エポキシ樹脂及びノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。上記架橋剤は、１種単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００６６】
（Ｅ）溶剤としては、（Ａ）シリコーン骨格含有高分子化合物、（Ｂ）架橋剤、（Ｃ）光酸発生剤及び（Ｄ）エポキシ基含有架橋剤が溶解可能であるものを用いることができる。このような溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル−２−ｎ−アミルケトン等のケトン類；３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等のアルコール類；プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコール−モノ−ｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類等が挙げられる。
【００６７】
本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料の調製は通常の方法で行われる。上記各成分を撹拌混合し、その後必要に応じて固形分をフィルター等により濾過することにより、本発明の感光性絶縁層を形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料を調製することができる。
【００６８】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。本発明の半導体装置の製造方法は、複数の半導体回路層を積層して構成された三次元積層構造を持つ半導体装置の製造方法であって、
基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、該第１基板に積層されるものであり、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子を準備する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグ、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグの少なくとも一方にソルダーボールを形成する工程と、
前記第１基板の電極パッドが形成された面、及び、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方を感光性絶縁層で覆う工程と、
前記感光性絶縁層で覆われた方の基板又は素子における電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する工程と、
前記形成された開口部を通じて、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグを前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグに前記ソルダーボールを介して圧接接合する工程と、
前記第１基板の電極パッド又は導電性プラグと、前記第２基板又は前記第２素子の導電性プラグとを前記ソルダーボールを溶融するベークにより固着するとともに電気的に接続する工程と、
前記感光性絶縁層をベークにて硬化する工程とを有する。
【００６９】
このような半導体装置の製造方法であれば、予め基板や素子を感光性絶縁層で覆い、その後感光性絶縁層にリソグラフィーによって開口部を形成することにより、基板同士又は基板と素子の接着が良好であり、かつこれらの電気的接続も良好である半導体装置を製造することができる。
【００７０】
以下、各工程について詳しく説明する。
【００７１】
まず、基板の外部に露出するように導電性接続部である電極パッド、又は該電極パッドから突出するように更に導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第１基板と、該第１基板に積層されるものであり、基板又は素子の外部に露出するように導電性材料からなる導電性プラグが設けられた第２基板又は第２素子を準備する。この際、第２基板又は第２素子が第１基板の上側の所定位置に配置された場合に、第１基板の電極パッド又は導電性プラグに位置するように第２基板又は第２素子の導電性プラグを設計することができる。
【００７２】
以下、図２を用いて、本発明の半導体装置の製造方法の準備する工程及び後述するソルダーボールを形成する工程を説明する。例えば、図２（ａ）に示すように、第１基板１３として、電極パッド１１が設けられた第１基板を準備することができる。また、図２（ｂ）に示すように、第１基板１３として、電極パッド１１及び導電性プラグ１２が設けられた第１基板を準備することができる。また、図２（ｃ）に示すように、第２基板又は第２素子１５として、導電性プラグ１４が設けられた第２基板又は第２素子を準備することができる。図２（ｃ）では、ソルダーボールを形成する工程を行い、導電性プラグ１４の先端にソルダーボール１６を形成したものを図示してある。
【００７３】
この際、第２素子は、素子を有する基板を個片化することによって、又は、基板に予め仮接着させた素子を剥離することによって準備することが好ましい。本発明においては、第２基板だけでなく、このような第２素子も第１基板に接続できる。
【００７４】
第１基板、第２基板及び第２素子の材料としては、ボロン等のドーパントがドープされたシリコンが挙げられる。
【００７５】
以下、第１基板、第２基板及び第２素子の作製方法について説明する。ここでは、一例として、素子を有する基板を個片化することによって第２素子を準備する方法を説明する。この場合、素子を有する基板として、導電性基板又はスパッタなどにより表面に導電性膜を形成した基板を用いることができる。まず、基板のプラグ形成面を感光性樹脂層で覆う。感光性樹脂層の厚さは形成するプラグ高さよりも厚くするとよい。ここで用いる感光性樹脂層は特に制限されないが、公知のポジ型レジスト材料（アルカリ可溶性樹脂）を含有する組成物からなる樹脂層が好ましい。次に、プラグ形成部を露光するパターンを有するフォトマスクを介して感光性樹脂層を露光し、アルカリ性水溶液をスプレーして露光部を現像除去し、プラグ形成部が凹に陥没した感光性樹脂膜を得る。次に、Ｏ２アッシングにより陥没孔底部の残渣を除去し、めっきにより規定高さのプラグを形成する。プラグ形成は一般的には銅めっきが用いられるが、導電性材料であれば特に制限されない。
【００７６】
その他の導電性材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂に、カーボン粒子、金属粒子等の導電性フィラーを添加したものが挙げられる。このようにめっき以外の導電性材料からなる導電性プラグであれば、追従変形性をより高めることができる。
【００７７】
なお、第１基板の電極パッドも銅めっき等により形成することができる。
【００７８】
プラグ形成後、感光性樹脂層を除去することにより、導電性プラグを有する基板を得ることができる。なお、これを第２基板として使用することができる。
【００７９】
また、上記方法により得られた基板をダイシングによって個片化することにより、導電性プラグを有する第２素子を得ることができる。
【００８０】
次に、第１基板の電極パッド又は導電性プラグ、及び、第２基板又は第２素子の導電性プラグの少なくとも一方にソルダーボールを形成する。導電性プラグの先端等にソルダーボールを形成する方法は問わないが、導電性プラグをめっき又はその他の導電性材料の充填によって形成した際に、引き続きめっきを行う、ソルダーボールを搭載するなどの方法で形成するのが一般的である。
【００８１】
第１基板の電極パッド又は導電性プラグ、及び、第２基板又は第２素子の導電性プラグの少なくとも一方には両基板間の電気的接続を取るために、例えば、融点が２００℃以上のはんだ（ソルダーボール）が設けられている。この電気的接着部を構成するはんだは、例えば、鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）の合金、鉛と銀（Ａｇ）の合金、鉛とスズにアンチモン（Ｓｂ）を添加した合金で構成されている。はんだを第２基板又は第２素子に形成した導電性プラグ先端又は第１基板の電極パッド又は導電性プラグに形成する方法としては、特に制限はないが、上記の準備する工程におけるめっきによるプラグ形成又は電極パッド形成に続けてめっきを実施することで形成することができる。また、プラグ又は電極パッドとはんだの間に、ニッケル（Ｎｉ）層を挟んでも良い。
【００８２】
なお、第２素子にソルダーボールを形成する場合、準備する工程とソルダーボールを形成する工程をまとめて行っても良い。すなわち、素子を有する基板にソルダーボールを形成し、これを個片化することによって、又は、基板に予め仮接着させた素子にソルダーボールを形成し、これを剥離することによってソルダーボールを有する第２素子を作製してもよい。
【００８３】
次に、第１基板の電極パッドが形成された面、及び、第２基板又は第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方（感光性絶縁層形成面）を感光性絶縁層で覆う。感光性絶縁層を形成する方法は特に限定されないが、感光性絶縁層形成面に、感光性材料を塗布し、乾燥することにより感光性絶縁層を形成する方法、感光性絶縁層形成面に、感光性材料を支持フィルムに塗布・乾燥して得られる光硬化性ドライフィルムを貼付することにより感光性絶縁層を形成する方法が挙げられる。
【００８４】
以下、図３を用いて、本発明の半導体装置の製造方法の感光性絶縁層で覆う工程を説明する。例えば、図３（ａ）に示すように、図２（ａ）の第１基板の電極パッド１１が形成された面を感光性絶縁層１７で覆うことができる。また、図３（ｂ）に示すように、図２（ｂ）の導電性プラグが形成された第１基板の電極パッド１１が形成された面を感光性絶縁層１７で覆うことができる。また、図３（ｃ）に示すように、図２（ｃ）の第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４が形成された面を感光性絶縁層１７で覆うことができる。
【００８５】
本発明の半導体装置の製造方法においては、感光性絶縁層の材料は特に限定されないが、感光性材料としては、弾性率の低い材料が好ましい。より好ましくは弾性率が２ＧＰａ以下の材料、特に好ましくは弾性率が１ＧＰａ以下の材料である。具体的には、芳香族基含有シリコーン系樹脂及びエポキシ基含有シリコーン樹脂から選ばれる１種の樹脂を含むものが挙げられる。中でも、感光性材料の具体例としては、重量平均分子量が３，０００〜５００，０００のシリコーン骨格含有高分子化合物を含有する光硬化性樹脂組成物、特に、上述した化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料が好ましい。これにより、硬化後であっても感光性絶縁層が低弾性率を有し、反りが軽減された半導体装置を製造できる。
【００８６】
なお、本発明の半導体装置の製造方法においては、感光性絶縁層の材料として、一般的に弾性率が２ＧＰａを超えるものである感光性ポリイミド樹脂を用いることはできるが、感光性ポリイミド樹脂よりも上記のような弾性率の低い材料を用いることによって、リソグラフィーによるパターン形成後の基板接着において、基板表面の凹凸を十分吸収でき、空隙（ボイド）を発生しにくくすることができる。ボイドをなくすことによって、基板接着力が向上し、信頼性が向上する。
【００８７】
また低弾性率材料での基板接合を行った場合、基板やパッケージングの際に使用される材料の熱膨張差によって生じる応力が吸収でき、応力がバンプやバンプと感光性絶縁層との界面に集中するのを防ぐことができるため、バンプと感光性絶縁層界面での剥離、感光性絶縁層の割れが生じるのを防ぐことができ、パッケージの信頼性が良好となる。
【００８８】
化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料の塗布方法としては公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができる。例えば、ディップ法、スピンコート法、ロールコート法等の手法により塗布することができる。塗布量は目的に応じて適宜選択することができるが、膜厚が１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍとなる感光性絶縁層を形成する塗布量である。基板面における膜厚均一性を向上させる目的で、感光性材料を塗布する前に溶剤を基板に滴下してもよい（プリウェット法）。滴下する溶剤と量は、目的に応じて適宜選択することができるが、溶剤として使用される有機溶剤系、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類、更に、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール等が好ましいが、感光性材料に使用される溶剤（例えば上述の（Ｅ）成分）を用いることも可能である。
【００８９】
ここで、光硬化反応を効率的に行うため、必要に応じて予備加熱（プリベーク：ＰＢ）により溶剤等を予め揮発させておいてもよい。予備加熱は、例えば４０〜１４０℃で１分〜１時間程度行うことができる。
【００９０】
次に、光硬化性ドライフィルム貼付することにより感光性絶縁層を形成する方法について説明する。
【００９１】
本発明における光硬化性ドライフィルムは、上記の感光性材料を支持フィルムに塗布・乾燥して得られる。通常、本発明における光硬化性ドライフィルムは、上記の感光性材料を支持フィルムに塗布・乾燥して得られる感光性絶縁層が、支持フィルム及び保護フィルムで挟まれた構造を有する。
【００９２】
本発明の半導体装置の製造方法に用いられる光硬化性ドライフィルム（感光性絶縁ドライフィルム）において使用される支持フィルムは、単一でも複数の重合体フィルムを積層した多層フィルムでもよい。材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルム等が挙げられ、適度の可撓性、機械的強度及び耐熱性を有するポリエチレンテレフタレートが好ましい。また、これらのフィルムについては、コロナ処理や剥離剤が塗布されたような各種処理が行われたものでもよい。これらは市販品を使用することができ、例えばセラピールＷＺ（ＲＸ）、セラピールＢＸ８（Ｒ）（以上、東レフィルム加工（株）製）、Ｅ７３０２、Ｅ７３０４（以上、東洋紡績（株）製）、ピューレックスＧ３１、ピューレックスＧ７１Ｔ１（以上、帝人デュポンフィルム（株）製）、ＰＥＴ３８Ｘ１−Ａ３、ＰＥＴ３８Ｘ１−Ｖ８、ＰＥＴ３８Ｘ１−Ｘ０８（以上、ニッパ（株）製）等が挙げられる。
【００９３】
本発明の半導体装置の製造方法に用いられる光硬化性ドライフィルムにおいて使用される保護フィルムは、上述した支持フィルムと同様のものを用いることができるが、適度の可撓性を有するポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンが好ましい。これらは市販品を使用することができ、ポリエチレンテレフタレートとしてはすでに例示したもの、ポリエチレンとしては、例えばＧＦ−８（タマポリ（株）製）、ＰＥフィルム０タイプ（ニッパ（株）製）が挙げられる。
【００９４】
上記の支持フィルム及び保護フィルムの厚みは、光硬化性ドライフィルム製造の安定性及び巻き芯に対する巻き癖、いわゆるカール防止の観点から、いずれも好ましくは１０〜３００μｍである。
【００９５】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に用いられる光硬化性ドライフィルムの製造方法について説明する。上記光硬化性ドライフィルムの製造装置は、一般的に粘着剤製品を製造するためのフィルムコーターが使用できる。上記フィルムコーターとしては、例えば、コンマコーター、コンマリバースコーター、マルチコーター、ダイコーター、リップコーター、リップリバースコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、３本ボトムリバースコーター、４本ボトムリバースコーター等が挙げられる。
【００９６】
支持フィルムをフィルムコーターの巻出軸から巻き出し、フィルムコーターのコーターヘッドを通過させるとき、支持フィルム上に感光性材料を所定の厚みで塗布して感光性絶縁層を形成させた後、所定の温度と所定の時間で熱風循環オーブンを通過させ、上記支持フィルム上で乾燥させた感光性絶縁層をフィルムコーターの別の巻出軸から巻き出された保護フィルムと共に、所定の圧力でラミネートロールを通過させて支持フィルム上の感光性絶縁層と貼り合わせた後、フィルムコーターの巻取軸に巻き取ることによって製造される。この場合、熱風循環オーブンの温度としては２５〜１５０℃が好ましく、通過時間としては１〜１００分間が好ましく、ラミネートロールの圧力としては０．０１〜５ＭＰａが好ましい。
【００９７】
また、本発明の半導体装置の製造方法に用いられる光硬化性ドライフィルムの感光性絶縁層の膜厚は通常１０〜５００μｍであり、好ましくは１０〜３００μｍ、更にこのましくは１０〜１５０μｍである。
【００９８】
上述のような方法で、光硬化性ドライフィルムを作製することができ、このような光硬化性ドライフィルムを用いることで、反りを軽減できる。
【００９９】
光硬化性ドライフィルムによる感光性絶縁層の形成では、第１基板の電極パッドが形成された面、及び、第２基板又は第２素子の導電性プラグが形成された面の少なくとも一方を覆うように光硬化性ドライフィルムの感光性絶縁層をラミネートすることで感光性絶縁層を形成する。
【０１００】
まず、上述の光硬化性ドライフィルムから保護フィルムを剥離し、半導体基板又は半導体素子上へ光硬化性ドライフィルムの感光性絶縁層をラミネートし、感光性絶縁層を形成する。
【０１０１】
半導体基板又は半導体素子上に光硬化性ドライフィルムを貼り付ける装置としては、真空ラミネーターが好ましい。光硬化性ドライフィルムをフィルム貼り付け装置に取り付け、光硬化性ドライフィルムの保護フィルムを剥離し露出した感光性絶縁層を、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基板に密着させる。なお、テーブルの温度としては６０〜１２０℃が好ましく、貼り付けロールの圧力としては０〜５．０ＭＰａが好ましく、真空チャンバーの真空度としては５０〜５００Ｐａが好ましい。このように真空ラミネートを行うことで、半導体基板や素子上の電極パッド及び導電性プラグ周辺に空隙を発生させることがないため、好ましい。
【０１０２】
ここで、感光性絶縁層の光硬化反応を効率的に行うため、又は感光性絶縁層と基板若しくは半導体素子との密着性を向上させる、若しくは密着した感光性絶縁層の平坦性を向上させる目的で、必要に応じて予備加熱（プリベーク：ＰＢ）を行ってもよい。プリベークは、例えば４０〜１４０℃で１分間〜１時間程度行うことができる。
【０１０３】
また、第１基板と第２基板又は第２素子との電気的接合後の間隙に応じて、感光性絶縁層の塗布厚さ又はドライフィルム厚さを調整することにより、後述の圧接接合する工程において基板間又は基板と半導体素子間を空隙なく埋め込むことができる。
【０１０４】
次に、感光性絶縁層で覆われた方の基板又は素子における電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する。すなわち、第１基板の電極パッドが形成された面が感光性絶縁層で覆われた場合は、第１基板の電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する。また、第２基板又は第２素子の導電性プラグが形成された面が感光性絶縁層で覆われた場合は、第２基板又は第２素子の導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する。また、第１基板の電極パッドが形成された面、及び、第２基板又は第２素子の導電性プラグが形成された面が感光性絶縁層で覆われた場合は、第１基板の電極パッド又は導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成し、かつ、第２基板又は第２素子の導電性プラグ上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部を形成する。
【０１０５】
以下、図４を用いて、本発明の半導体装置の製造方法の開口部を形成する工程を説明する。例えば、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）の感光性絶縁層１７で覆われた第１基板の電極パッド１１上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部１８を形成することができる。また、図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）の感光性絶縁層１７で覆われた第１基板の導電性プラグ１２上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部１９を形成することができる。また、図４（ｃ）に示すように、図３（ｃ）の感光性絶縁層１７で覆われた第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４上に、マスクを介したリソグラフィーによって開口部１９を形成することができる。
【０１０６】
開口部を形成する工程では、感光性絶縁層で覆う工程で形成した感光性絶縁層に対して、マスクを介したリソグラフィーによってパターニングを行い、電極パッド上の開口部と導電性プラグ上の開口部を形成する。開口部は、挿入される電極パッドの径によるものであるが、５〜３００μｍの径が形成されるように開口させるとよい。
【０１０７】
このパターニングでは、感光性絶縁層を形成した後に、露光し、露光後加熱処理（ポストエクスポージャベーク：ＰＥＢ）を行い、現像する。すなわち、公知のリソグラフィー技術を用いてパターンの形成を行うことができる。
【０１０８】
感光性絶縁層で覆う工程で形成した感光性絶縁層をフォトマスクを介して波長１９０〜５００ｎｍの光で露光して、硬化させる。フォトマスクは、例えば所望のパターンをくり貫いたものであってもよい。なお、フォトマスクの材質は波長１９０〜５００ｎｍの光を遮蔽するものが好ましく、例えばクロム等が好適に用いられるがこれに限定されるものではない。波長１９０〜５００ｎｍの光としては、例えば放射線発生装置により発生させた種々の波長の光、例えば、ｇ線、ｉ線等の紫外線光、遠紫外線光（２４８ｎｍ，１９３ｎｍ）等が挙げられる。そして、波長は好ましくは２４８〜４３６ｎｍである。露光量は、例えば１０〜３，０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。このように露光することで、露光部分が架橋して後述の現像液に不溶なパターンが形成される。
【０１０９】
更に、現像感度を高めるために、ＰＥＢを行う。ＰＥＢは、例えば４０〜１４０℃で０．５〜１０分間とすることができる。
【０１１０】
その後、現像液にて現像する。好ましい現像液としてＩＰＡやＰＧＭＥＡといった有機溶剤が挙げられる。また好ましいアルカリ水溶液である現像液は、２．３８％のテトラメチルヒドロキシアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液である。本発明の半導体装置の製造方法では、現像液としては有機溶剤が好ましく用いられる。現像は、通常の方法、例えばパターンが形成された基板を現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じて、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有する感光性絶縁層の皮膜が得られる。
【０１１１】
続いて、開口部を形成する工程において形成された開口部を通じて、第２基板又は第２素子の導電性プラグを第１基板の電極パッド又は導電性プラグにソルダーボールを介して圧接接合する。第２基板又は第２素子を第１基板の所定位置に圧接で接合することにより、前述のパターンを形成した感光性絶縁層を介して第１基板と第２基板又は第２素子とを接着する。上述の感光性絶縁層で覆う工程及び開口部を形成する工程によって第１基板及び第２基板又は第２素子の少なくとも一方に、開口部を有する感光性絶縁層を形成することができる。従って、圧接接合する工程において、例えば第１基板の上側に第２基板又は第２素子を配置し、熱圧着することにより第１基板と第２基板又は第２素子との固定と電極間の絶縁を行うことができる。
【０１１２】
以下、図５を用いて、本発明の半導体装置の製造方法の圧接接合する工程、後述する電気的に接続する工程及び後述する感光性絶縁層をベークにて硬化する工程を説明する。例えば、図５（ａ）に示すように、図４（ａ）で形成された開口部１８を通じて、図２（ｃ）の第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４を、図４（ａ）の第１基板の電極パッド１１にソルダーボール１６を介して圧接接合することができる。その後、電気的接続及び感光性絶縁層の硬化を行うことができる。また、図５（ｂ）に示すように、図４（ｃ）で形成された開口部１９を通じて、図４（ｃ）の第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４を、図２（ａ）の第１基板の電極パッド１１にソルダーボール１６を介して圧接接合することができる。その後、電気的接続及び感光性絶縁層の硬化を行うことができる。また、図５（ｃ）に示すように、図４（ｂ）で形成された開口部１９及び図４（ｃ）で形成された開口部１９を通じて、図４（ｃ）の第２基板又は第２素子の導電性プラグ１４を、図４（ｂ）の第１基板の導電性プラグ１２にソルダーボール１６を介して圧接接合することができる。その後、電気的接続及び感光性絶縁層の硬化を行うことができる。なお、図５（ｃ）の場合、第１基板側の感光性絶縁層１７と第２基板又は第２素子側の感光性絶縁層１７の材料は、同じであっても異なっていても良い。
【０１１３】
本発明における上記感光性絶縁層は、基板接着剤であって、熱及び圧力の好適な条件下で、２つの基板間又は基板と半導体素子間に接着性結合が形成されるように、例えば本発明における感光性材料で皮膜を形成した第１基板と、第２基板又は第２素子と接合させる接着剤として使用できる。上述のように、感光性絶縁層は第２基板又は第２素子に形成されていても良い。
【０１１４】
接合条件として、加熱温度は５０〜２００℃、１〜６０分間とすることが好ましい。接合装置として、ウェハボンダ装置を使用し、荷重を加えながら減圧下でのウェハ同士の貼り付け、又はフリップチップボンダ装置を用いたチップ−ウェハ接合を行うこともできる。基板間に形成された接着層は、後述する後硬化処理により結合力が高まり、永久接合となり、アンダーフィルと同等の役割を果たす。
【０１１５】
次に、第１基板の電極パッド又は導電性プラグと、第２基板又は第２素子の導電性プラグとをソルダーボールを溶融するベークにより固着するとともに電気的に接続する。この工程では、感光性絶縁層を介して接合された第１基板と第２基板又は第２素子とを更にバンプ接続温度（ソルダーボールを溶融する温度）で加熱し、バンプ接続を行う。
【０１１６】
バンプ接続を行う際の温度は、ソルダーボールの種類に応じて適宜設定できるが、例えば２５０〜２７０℃とすることができる。また、バンプ接続を行う際の時間も、ソルダーボールの種類に応じて適宜設定できるが、例えば５秒〜１分とすることができる。
【０１１７】
バンプ接続を行う際、圧力を加えてもよい。第１基板と第２基板又は第２素子とを圧着によって電気的に接続する場合、１回の圧着で第１基板と第２基板又は第２素子との感光性絶縁層を介した接着、及び、第１基板の電極パッド又は導電性プラグと第２基板又は第２素子の導電性プラグとの電気的接続を同時に行うことができる。すなわち、圧接接合する工程と電気的に接続する工程とを同時に行うことができる。このようにすれば、工程数を更に削減することができ、生産性を高めることができる。一方、圧接接合する工程と電気的に接続する工程を２段階に分けてもよい。
【０１１８】
上記のように、第１基板と第２基板又は第２素子とを感光性絶縁層で接続するに際しては、１回の圧着でバンプ接続と半導体素子の固定を同時に行っても良いが、圧着を２段階に分けて行っても良い。すなわち、１回目に、バンプの接続温度よりも低い温度で圧着を行い、２回目にバンプの接続温度で圧着を行う方法である。
【０１１９】
圧力を加えてバンプ接続を行う場合、接合装置として、ウェハボンダ装置を使用し、荷重を加えながら減圧下でのウェハ同士の貼り付け、又はフリップチップボンダ装置を用いたチップ−ウェハ接合を行うこともできる。
【０１２０】
なお、第１基板と第２基板又は第２素子との圧接接合をフリップチップボンダ装置を用いて行った場合、先述の感光性絶縁層を介した第１基板と第２基板又は第２素子との圧接接合に続けて電気的に接続する工程を行ってもよい。
【０１２１】
なお、圧接接合する工程、電気的に接続する工程及び後述する感光性絶縁層をベークにて硬化する工程を行う順番は特に限定されない。例えば、これらの工程の中で、感光性絶縁層をベークにて硬化する工程を最初に行うこともできる。また、一度の熱処理でこれらの工程を同時に行うこともできる。
【０１２２】
次に、第１基板と第２基板又は第２素子との間を接着している感光性絶縁層をベークにて硬化する。圧接接合する工程と電気的に接続する工程を行った基板は、オーブンやホットプレートを用いて、温度１００〜２５０℃、好ましくは１５０〜２２０℃で後硬化する。なお、後硬化温度が１００〜２５０℃であれば、感光性絶縁層の架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去でき、基板に対する密着力、耐熱性や強度、更に電気絶縁性、接合強度の観点から好ましい。貼り付け（積層）を行った基板は上記後硬化処理により樹脂皮膜の架橋密度が増し、基板接着力を高めることができる。なお、本発明における化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料の架橋反応では、脱ガスを伴う副反応が生じないため、特に基板接着剤として使用した場合において、貼り合わせ欠陥（ボイド）を誘起しない。後硬化時間は１０分間〜１０時間、特に１０分間〜３時間とすることができる。
【０１２３】
このようにして硬化された感光性絶縁硬化層は永久接合となり、アンダーフィルを用いることなく基板間又は基板とチップ（素子）間を固定することができ、導電性プラグ間を絶縁できる。
【０１２４】
また、形成された感光性絶縁層の硬化後弾性率は０．０５〜２ＧＰａであることが好ましく、特に０．０５〜１ＧＰａが好ましい。このように弾性率２ＧＰａ以下の感光性絶縁層を介した接着を用いることにより、半導体素子の電極が高密度であっても半導体素子と回路基板とを容易に接着するとともに高い密着性を有する接合を行うことができ、かつ電気・電子部品としての高い信頼性、絶縁性を有する接続を行うことができる、
【０１２５】
なお、感光性絶縁層を形成した基板をダイシング加工などにより個片化（チップ化）し感光性絶縁層を有する第２素子を作製してもよい。
【０１２６】
なお、図８に示すように、本発明の半導体装置の製造方法では、導電性プラグが感光性絶縁層外に突出している第２基板又は第２素子を用いることもできる。図８（ｂ）に示すように、第２基板又は第２素子として、導電性プラグ１４が感光性絶縁層１７外に突出している第２基板又は第２素子１５を用いることができる。図８（ｂ）では、導電性プラグ１４の先端にソルダーボール１６を形成したものを図示してある。図８（ｂ）の第２基板又は第２素子１５と図８（ａ）（作製方法は図４（ａ）と同じ）の第１基板１３とを、図８（ｃ）に示すように圧接接合することができる。
【０１２７】
上述の接続部構造を有し、感光性絶縁層が第１基板と第２基板又は第２素子との間の絶縁層として残存することを特徴とする半導体装置及びこのような装置を個片化して得られる半導体素子は半導体チップへ施されるファンアウト配線やＷＣＳＰ（ウェハレベルチップサイズパッケージ）用に好適に用いることができる。
【０１２８】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法であれば、半導体素子上に微細な電極形成を施した場合でも配線基板への載置や半導体装置の積層を容易にでき、電極パッドと導電性プラグとの電気的接合加工を容易にできる。また、上述のような感光性絶縁層を用いることで、反りを軽減でき、また半導体素子の高さ、導電性プラグの密度に依存せずアンダーフィルを用いることなく、半導体素子周辺だけでなく、導電性プラグ周辺に空隙などがなく埋め込まれ、十分な絶縁性を確保した半導体装置を製造することができる。
【０１２９】
更に、このようにして得られた本発明の半導体装置は、配線基板への載置や半導体装置の積層が容易であるため、半導体装置を積層させた積層型半導体装置（フリップチップ型半導体装置）やこれを配線基板に載置し封止した封止後積層型半導体装置とすることができる。
【０１３０】
例えば、上記本発明の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を多段に積層させることによりフリップチップ型半導体装置を製造することができる。例えば、図７（ａ）に示すようなフリップチップ型半導体装置は、上述した本発明の半導体装置の製造方法と同様の方法で、第１基板と第２基板又は第２素子とに代えて、２つの半導体装置を積層させることにより製造することができる。
【実施例】
【０１３１】
以下、合成例、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【０１３２】
まず、本発明の合成例において使用する化合物（Ｍ−１）〜（Ｍ−５）の化学構造式を以下に示す。
【化１６】
0006534948.tif 000017
【０１３３】
［合成例１］
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した５Ｌフラスコ内に化合物（Ｍ−１）３９６．９ｇ、化合物（Ｍ−２）４５．０ｇをトルエン１８７５ｇに溶解後、化合物（Ｍ−３）９４９．６ｇ、化合物（Ｍ−４）６．１ｇを加え、６０℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒（５質量％）２．２ｇを投入し、内部反応温度が６５〜６７℃に昇温するのを確認後、更に、３時間、９０℃まで加温し、再び６０℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒（５質量％）２．２ｇを投入し、化合物（Ｍ−５）１０７．３ｇを１時間かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、７８℃まで上昇した。滴下終了後、更に、９０℃で３時間熟成した後、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン１７００ｇを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られた高分子化合物溶液に純水７６０ｇを加えて撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を６回繰り返し、高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。この高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノンを９５０ｇ添加して、固形分濃度６０質量％のシクロペンタノンを主溶剤とする高分子化合物溶液（Ａ−１）を得た。この高分子化合物溶液中の高分子化合物の分子量をＧＰＣにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量６２０００であり、式（１）における（ｃ＋ｄ）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）は０．１０であった。
【０１３４】
［合成例２］
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した５Ｌフラスコ内に化合物（Ｍ−１）４４１．０ｇをトルエン１８７５ｇに溶解後、化合物（Ｍ−３）９４９．６ｇ、化合物（Ｍ−４）６．１ｇを加え、６０℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒（５質量％）２．２ｇを投入し、内部反応温度が６５〜６７℃に昇温するのを確認後、更に、３時間、９０℃まで加温し、再び６０℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒（５質量％）２．２ｇを投入し、化合物（Ｍ−５）１０７．３ｇを１時間かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、７８℃まで上昇した。滴下終了後、更に、９０℃で５時間熟成した後、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン１７００ｇを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られた高分子化合物溶液に純水７６０ｇを加えて撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を６回繰り返し、高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。この高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノンを９５０ｇ添加して、固形分濃度６０質量％のシクロペンタノンを主溶剤とする高分子化合物溶液（Ａ−２）を得た。この高分子化合物溶液中の高分子化合物の分子量をＧＰＣにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量５１０００であり、式（１）における（ｃ＋ｄ）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）は０であった。
【０１３５】
本発明の配合例において使用され、表１に記載された（Ｃ）光酸発生剤は以下の通りである。
【化１７】
0006534948.tif 000018
【化１８】
0006534948.tif 000019
【化１９】
0006534948.tif 000020
【０１３６】
また、本発明の配合例において使用され、下記表１に記載された（Ｂ）架橋剤は以下の通りである。
アルキル化メラミン樹脂、Ｈ−１（（株）三和ケミカル製）
【０１３７】
また、本発明の配合例において使用され、下記表１に記載された（Ｄ）エポキシ基含有架橋剤は以下の通りである。
【化２０】
0006534948.tif 000021
【化２１】
0006534948.tif 000022
【０１３８】
そして、表１記載の配合量に従って、シリコーン骨格含有高分子化合物（（Ａ）成分）、架橋剤（（Ｂ）成分）、光酸発生剤（（Ｃ）成分）、エポキシ基含有架橋剤（（Ｄ）成分）及び溶剤（（Ｅ）成分）を配合し、その後常温にて撹拌、混合、溶解した後、テフロン（登録商標）製１．０μｍフィルターで精密ろ過を行い、感光性材料として配合例１〜３の化学増幅型ネガ型レジスト組成物材料を得た。
【０１３９】
【表１】
0006534948.tif 000023
【０１４０】
［光硬化性ドライフィルムの作製］
フィルムコーターとしてダイコーター、支持フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ３８μｍ）を用いて、配合例１の感光性材料を上記支持フィルム上に塗布した。次いで、１００℃に設定された熱風循環オーブン（長さ４ｍ）を５分間で通過させることにより、支持フィルム上に感光性絶縁層を形成した。感光性絶縁層の膜厚は１００μｍとした。上記感光性絶縁層の上から、保護フィルムとしてポリエチレンフィルム（厚さ５０μｍ）を用いて、上記保護フィルムとラミネートロールを圧力１ＭＰａにて貼り合わせ、光硬化性ドライフィルムを作製した。なお、配合例２、３の感光性材料についても、配合例１の感光性材料と同様に光硬化性ドライフィルムを作製した。
【０１４１】
（実施例１）
導電性接続部である、直径２０μｍ、高さ４μｍの電極パッドを有する第１基板（第１回路基板）と、基板の外部に突出した直径１５μｍ、高さ５μｍの導電性プラグを有する第２基板を用いた。この第２基板の導電性プラグの先端には１μｍ厚のＳｎＡｇがめっきで施されている。第２基板の導電性プラグは、第１基板の上側の所定位置に配置された場合に第１基板の電極パッドに位置するように設計されている。
【０１４２】
直径２００ｍｍ（８インチ）の第１基板に、スピンコーターを使用して配合例１の感光性材料溶液を膜厚９．５μｍとなるよう塗布した。溶剤を除去するため、ホットプレートにより１３０℃で２分間プリベークを行った後、電極パッドを遮光するデザインを有する石英製マスクを介して露光を行った。露光機はズース・マイクロテック社製コンタクトアライナー型露光装置を使用した。照射後、ホットプレートにより１３０℃で３分間ＰＥＢを行った後に冷却した。その後、上記塗布後第１基板を２−プロパノールを用いて５分間スプレー現像を行い、電極パッド上に開口を有する光硬化性樹脂膜（感光性絶縁層）を第１基板上に形成した。
【０１４３】
現像後の第１基板と導電性プラグを有する第２基板を位置合わせし、電極パッドと導電性プラグが接続するように配置、１６０℃に加熱しながら１０ｋＮの力を５分間加えることで、光硬化性樹脂膜を介して第１基板と第２基板を接着した。基板の接着にはＥＶグループ製ウェハボンダーを使用した。続けて２６０℃で３０秒の加熱を行うことによってプラグ先端のＳｎＡｇを溶融し、導電性プラグと電極パッドの電気的接続を実施した。更に不活性ガス下オーブン中での１８０℃、２時間の加熱により最終硬化を行った。硬化後の第１基板と第２基板の接着は良好であり、電気的接続も良好であった。
【０１４４】
（実施例２）
導電性接続部である、直径１００μｍ、高さ４μｍの電極パッドを有する第１基板と、基板の外部に突出した直径６０μｍ、高さ４０μｍの導電性プラグを有する第２基板を用いた。この第２基板の導電性プラグの先端には３μｍ厚のＳｎＡｇがめっきで施されている。第２基板の導電性プラグは第１基板の上側の所定位置に配置された場合に第１基板の電極パッドに位置するように設計されている。
【０１４５】
配合例２の感光性材料を用いて作製した樹脂厚４５μｍの光硬化性ドライフィルムの保護フィルムを剥離し、真空ラミネーターＴＥＡＭ−１００ＲＦ（タカトリ社製）を用いて、真空チャンバー内を真空度８０Ｐａに設定、支持フィルム上の感光性絶縁層を直径２００ｍｍの第２基板に密着させた。温度条件は１１０℃とした。常圧に戻した後、上記基板を真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。次に、基板との密着性を高めるためホットプレートにより１３０℃で５分間プリベークを行った。得られた感光性絶縁層に対して上記と同様にコンタクトアライナー型露光装置を使用して露光した。光照射後、ホットプレートにより１３０℃で５分間ＰＥＢを行った後冷却し、上記基板をＰＧＭＥＡにて６回５０秒パドル、続けて更にＩＰＡを用いて１分間スプレー現像を行い、導電性プラグ上に開口を有する光硬化性樹脂膜（感光性絶縁層）を第２基板上に形成した。
【０１４６】
第１基板と現像後の第２基板を位置合わせし、電極パッドと導電性プラグが接続するように配置、１６０℃に加熱しながら１０ｋＮの力を５分間加えることで、光硬化性樹脂膜を介して第１基板と第２基板を接着した。基板の接着にはＥＶグループ製ウェハボンダーを使用した。続けて２６０℃で３０秒の加熱を行うことによってプラグ先端のＳｎＡｇを溶融し、導電性プラグと電極パッドの電気的接続を実施した。更に不活性ガス下オーブン中での１８０℃、２時間の加熱により最終硬化を行った。硬化後の第１基板と第２基板の接着は良好であり、電気的接続も良好であった。
【０１４７】
（実施例３）
導電性接続部である、直径１５μｍ、高さ４μｍの電極パッドを有する第１基板と、素子の外部に突出した直径１０μｍ、高さ３μｍの導電性プラグを有する第２素子を用いた。第２素子は素子を有する基板を個片化することによって得られた素子である。この第２素子の導電性プラグの先端には１μｍ厚のＳｎＡｇがめっきで施されている。第２素子の導電性プラグは、第１基板の上側の所定位置に配置された場合に第１基板の電極パッドに位置するように設計されている。
【０１４８】
直径２００ｍｍの第１基板に、スピンコーターを使用して配合例３の感光性材料溶液を膜厚７．５μｍとなるよう塗布した。溶剤を除去するため、ホットプレートにより１３０℃で２分間プリベークを行った後、電極パッドを遮光するデザインを有する石英製マスクを介して露光を行った。露光機はズース・マイクロテック社製コンタクトアライナー型露光装置を使用した。照射後、ホットプレートにより１３０℃で３分間ＰＥＢを行った後に冷却した。その後、上記塗布後第１基板を２−プロパノールを用いて５分間スプレー現像を行い、電極パッド上に開口を有する光硬化性樹脂膜（感光性絶縁層）を第１基板上に形成した。
【０１４９】
第２素子の導電性プラグが形成された面を、第１基板上の接続用端子（電極パッド）と位置合わせして、圧接接合する工程と電気的に接続する工程とを同時に行った。具体的には、２６０℃、５秒でプラグ先端のＳｎＡｇを溶融しつつ、第１基板と第２素子を圧着し、電極パッドと導電性プラグを接続させ、続けて、第２素子を１６０℃に加熱しながら１５秒圧着を続けて、光硬化性樹脂膜を介した第２素子と第１基板の接着を実施した。更に不活性ガス下オーブン中での１８０℃、２時間の加熱により最終硬化を行った。硬化後の第１基板と第２素子の接着は良好であり、電気的接続も良好であった。
【０１５０】
（実施例４）
導電性接続部である、直径２０μｍ、高さ４μｍの電極パッドを有する直径２００ｍｍの第１基板に、スピンコーターを使用して配合例２の感光性材料溶液を膜厚６μｍとなるよう塗布した。溶剤を除去するため、ホットプレートにより１３０℃で２分間プリベークを行った後、電極パッドを遮光するデザインを有する石英製マスクを介して露光を行った。露光機はズース・マイクロテック社製コンタクトアライナー型露光装置を使用した。照射後、ホットプレートにより１３０℃で３分間ＰＥＢを行った後に冷却した。その後、上記塗布後第１基板を２−プロパノールを用いて５分間スプレー現像を行い、電極パッド上に開口を有する光硬化性樹脂膜（感光性絶縁層）を第１基板上に形成した。
【０１５１】
第２基板は直径１５μｍ、高さ６．５μｍのプラグを有する、直径２００ｍｍの基板である。この第２基板の導電性プラグの先端には１μｍ厚のＳｎＡｇがめっきで施されている。プラグを形成した第２基板に、スピンコーターを使用して配合例２の感光性材料溶液を膜厚１０μｍとなるよう塗布した。溶剤を除去するため、ホットプレートにより１３０℃で２分間プリベークを行った後、導電性プラグを遮光するデザインを有する石英製マスクを介して露光を行った。露光機はズース・マイクロテック社製コンタクトアライナー型露光装置を使用した。照射後、ホットプレートにより１３０℃で３分間ＰＥＢを行った後に冷却した。その後、上記塗布後第２基板を２−プロパノールを用いて５分間スプレー現像を行い、導電性プラグ上に開口を有する光硬化性樹脂膜（感光性絶縁層）を第２基板上に形成した。
【０１５２】
第１基板と第２基板を位置合わせし、電極パッドと導電性プラグが接続するように配置、１６０℃に加熱しながら１０ｋＮの力を５分間加えることで、光硬化性樹脂膜を介して第１基板と第２基板を接着した。基板の接着にはＥＶグループ製ウェハボンダーを使用した。続けて２６０℃で３０秒の加熱を行うことによってプラグ先端のＳｎＡｇを溶融し、導電性プラグと電極パッドの電気的接続を実施した。更に不活性ガス下オーブン中での１８０℃、２時間の加熱により最終硬化を行った。硬化後の第１基板と第２基板の接着は良好であり、電気的接続も良好であった。
【０１５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１５４】
１１…電極パッド、  １２…第１基板の導電性プラグ、  １３…第１基板、
１４…第２基板又は第２素子の導電性プラグ、  １５…第２基板又は第２素子、
１６…ソルダーボール、  １７…感光性絶縁層、
１８…電極パッド上の開口部、  １９…導電性プラグ上の開口部、
２１０１…感光性ポリイミド樹脂、  ２１０２…半導体素子又は基板、
２１１０…電極パッド、  ２１１４…バンプ、  ２１２０…バンプ付き半導体素子。
【図１】
0006534948.tif 000034
【図２】
0006534948.tif 000035
【図３】
0006534948.tif 000036
【図４】
0006534948.tif 000037
【図５】
0006534948.tif 000038
【図６】
0006534948.tif 000039
【図７】
0006534948.tif 000040
【図８】
0006534948.tif 000041
【図９】
0006534948.tif 000042