(57)【要約】【課題】プラズマ処理のような特別な工程を経ることなく製造することができ、異種材料、特にアンダーフィル６及び封止材７との密着性に優れる絶縁層３を備え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。【解決手段】本開示は、基板２０と当該基板２０上に設けられた絶縁層３とを備え、絶縁層３の基板２０側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さが０．１μｍ以上である凹部３ａが形成されており、当該表面の凹部３ａを少なくとも１つ含む面積０．１６ｍ２の領域において、当該凹部３ａが占める面積の割合が５％以上である半導体装置を提供する。【選択図】図１
2016139804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と当該基板上に設けられた絶縁層とを備え、
前記絶縁層の前記基板側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さが０．１μｍ以上である凹部が形成されており、
当該表面の前記凹部を少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域において、当該凹部が占める面積の割合が５％以上である半導体装置。
【請求項２】
前記領域において、複数の前記凹部が互いに不連続に形成されており、
複数の前記凹部の少なくとも１つの面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁層が感光性樹脂組成物を用いて形成されている、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記感光性樹脂組成物が、（メタ）アクリロイル基を有する光反応性化合物を含有する、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記感光性樹脂組成物が、アシルホスフィン系化合物を含有する、請求項３又は４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁層がソルダレジストである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に前記絶縁層を形成する工程を備える半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層を形成する工程と、
前記感光性樹脂組成物層の所定部分に活性光線を照射し、光硬化部を形成する工程と、
前記光硬化部以外の領域を除去することで、前記感光性樹脂組成物層の前記基板側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さが０．１μｍ以上である凹部を、当該表面の前記凹部を少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域において前記凹部が占める面積の割合が５％以上となるように形成する工程とを備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板及び半導体装置は、薄型化、高機能化、高信頼化が年々進んでいる。また、プリント配線板又は半導体装置に用いられるソルダレジスト又はビルドアップ材に代表される絶縁層には、異種材料（アンダーフィル材、封止材等）との密着性に優れることが要求されている。密着性を向上させる手段としては，絶縁層の表面粗さを増加させることが一般的に知られている。例えば、半導体装置においてアンダーフィルや封止材を用いて封止をする場合、プリント配線板上のソルダレジストにプラズマ処理を行い、密着性を向上する手法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０７４９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法によれば、ソルダレジストと異種材料との密着性を向上させるためには、プラズマ処理を行う必要がある。しかし、プラズマ処理を行うためには、プラズマ処理装置を導入する必要がある上、余分な半導体装置製造の工程が増えてしまうため、生産性が悪化し、半導体装置のコストアップに繋がる。さらに、密着性を向上させる必要がある領域以外の表面もプラズマ処理によって表面が荒れてしまうため、水分、フラックス等を吸収しやすくなり、半導体装置の信頼性（絶縁信頼性）に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、プラズマ処理のような特別な工程を経ることなく製造することができ、異種材料との密着性に優れる絶縁層を備え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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討の結果、特別な装置を用いることなく、絶縁層の任意の箇所に特定の凹部を形成することで、上記課題を解決できることを見出し、本実施形態を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本開示は、基板と当該基板上に設けられた絶縁層とを備え、絶縁層の基板側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さが０．１μｍ以上である凹部が形成されており、当該表面の凹部を少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域において、当該凹部が占める面積の割合が５％以上である半導体装置を提供する。
【０００８】
上記本実施形態に係る半導体装置は、プラズマ処理のような特別な工程を経ることなく製造することができ、絶縁層と異種材料との密着性に優れる。また、密着性を必要としない箇所において絶縁層本来の平滑な面が維持されており、余計な水分、フラックス等の吸収が抑制されるため、半導体装置の信頼性に優れる。
【０００９】
上記本実施形態では、上記領域において、複数の凹部が、互いに不連続に形成されており、複数の凹部の少なくとも１つの面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２であることが好ましい。この場合、絶縁層と異種材料との密着性が更に向上する傾向がある。
【００１０】
上記本実施形態では、絶縁層が感光性樹脂組成物を用いて形成されていることが好ましい。
【００１１】
上記感光性樹脂組成物は、（メタ）アクリロイル基を有する光反応性化合物を含有することが好ましく、更にアシルホスフィン系化合物を含有することがより好ましい。
【００１２】
上記絶縁層はソルダレジストであることが好ましい。
【００１３】
また、本開示は、上述の半導体装置の製造方法であって、基板上に絶縁層を形成する工程を備える半導体装置の製造方法を提供する。かかる製造方法によれば、プラズマ処理を行う必要がなく、プラズマ処理装置を導入する必要がないため、半導体装置の製造コストを抑えることができる。また、異種材料との密着性を必要としない箇所において、絶縁層本来の平滑な面を維持できるため、絶縁層が余計な水分、フラックス等を吸収することを抑制することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
また、本開示は、上述の半導体装置の製造方法であって、基板上に、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層を形成する工程と、感光性樹脂組成物層の所定部分に活性光線を照射し、光硬化部を形成する工程と、光硬化部以外の領域を除去することで、感光性樹脂組成物層の基板側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さが０．１μｍ以上である凹部を、当該表面の凹部を少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域において凹部が占める面積の割合が５％以上となるように形成する工程とを備える半導体装置の製造方法を提供する。かかる製造方法によれば、上述する効果が得られるだけでなく、さらに、従来の感光性樹脂組成物を用いた絶縁層の製造方法と同時に、絶縁層の任意の箇所に所定の凹部を形成することができるため、半導体装置製造の工程を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、プラズマ処理のような特別な工程を経ることなく製造することができ、異種材料、特にアンダーフィル及び封止材との密着性に優れる絶縁層を備える半導体装置及び当該半導体装置の製造方法を提供できる。
【００１６】
また、本開示の製造方法によれば、製造時間及び製造コストを削減できると共に、信頼性の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】凹部を全面に形成した絶縁層を備える半導体装置を模式的に示す端面図である。
【図２】凹部を特定の箇所に形成した絶縁層を備える半導体装置を模式的に示す端面図である。
【図３】凹部の形状を模式的に示す端面図である。
【図４】凹部の形状を模式的に示す上面図である。
【図５】プラズマ処理後の絶縁層を備える半導体装置を模式的に示す端面図である。
【図６】半導体装置の製造方法の一実施形態を模式的に示す端面図である。
【図７】本実施形態で使用したマスクパターンを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１９】
（半導体装置）
図１は、凹部を全面に形成した絶縁層を備える半導体装置を模式的に示す端面図である。また、図２は凹部を特定の箇所に形成した絶縁層を備える半導体装置を模式的に示す端面図である。
【００２０】
本実施形態に係る半導体装置の一態様を図１を用いて説明する。本実施形態に係る半導体装置は、例えば、半導体素子搭載用基板５０と、半導体素子搭載用基板５０に搭載された半導体素子５とを備える。半導体素子搭載用基板５０と半導体素子５との間には、アンダーフィル６が充填されており、半導体素子５は、封止材７によって封止されている。半導体素子搭載用基板５０は、基板２０と、当該基板２０上に形成された絶縁層３とを備える。基板２０は、基材１と当該基材１上に形成された回路パターンを有する導体層２とを備える。絶縁層３の基板２０側とは反対側の表面（以下、単に「絶縁層３の表面」ともいう）には、アンダーフィル６及び封止材７と接する箇所に凹部３ａが形成されている。また、導体層２が露出するように絶縁層３の表面に形成された開口部３ｂには、接続用バンプ９が形成されており、半導体素子５と導体層２とは、接続用バンプ９を介して電気的に接続されている。図１に示す半導体装置においては、絶縁層３の表面の全面に、最大深さが０．１μｍ以上である複数の凹部３ａが形成されており、かつ絶縁層３の表面の凹部３ａを少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域（以下、「領域Ａ」ともいう。）において、凹部３ａが占める面積の割合が５％以上である。図１に示す半導体装置においては、絶縁層３の表面の全面に凹部３ａが占める面積の割合も５％以上である。
【００２１】
図２に示す半導体装置は、封止材７を含まず、かつ絶縁層３の表面においてアンダーフィル６が接する部分のみに凹部３ａが形成されている点で、図１に示す半導体装置とは異なる。図２に示す半導体装置においては、絶縁層３の表面の少なくとも一部（アンダーフィル６が接する部分における少なくとも一部の領域）に、最大深さが０．１μｍ以上である複数の凹部３ａが形成されており、かつ上記凹部３ａを少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域（領域Ａ）における凹部３ａが占める面積の割合が５％以上である。図２に示す半導体装置においては、絶縁層３の表面において上記アンダーフィル６が接する部分における少なくとも一部の領域に凹部３ａが占める面積の割合も５％以上である。プラズマ処理を行う従来法で製造される半導体装置（図５参照）は、絶縁層３の表面の全面が粗化されているが、図２に示す半導体装置は、異種材料との密着性を必要としない箇所では絶縁層本来の平滑な面が維持されているため、プラズマ処理を行う従来法で製造される半導体装置と比較して、絶縁層３における余計な水分、フラックス等の吸収を抑制することができ、半導体装置としての信頼性に優れる。なお、本実施形態にかかる半導体装置は、本実施形態による効果が得られる範囲で、プラズマ処理のような特別な処理を施してもよい。
【００２２】
図１及び２に示すように、凹部３ａは、絶縁層３の表面の少なくとも一部に形成されていればよく、絶縁層３の全面に形成されていてもよい。また、絶縁層３には上記領域Ａが複数存在していてもよい。本実施形態に係る半導体装置は、上記以外の態様であってよい。
【００２３】
領域Ａにおいて凹部３ａが占める面積の割合Ｒ（以下、単に「割合Ｒ」ともいう）は５％以上である。割合Ｒが５％未満である場合、凹部３ａに入り込む異種材料の量が全体として少なくなるため、異種材料との密着性を向上する効果を得ることが難しくなる。密着性を更に向上できる観点から、割合Ｒは、１０％以上であることが好ましく、１５％以上であることがより好ましい。割合Ｒは、例えば、９０％以下とすることができる。ここで、凹部３ａの面積は、凹部３ａのうち、深さが０．１μｍ以上の部分を直上から観察した際の投影面積を表す。
【００２４】
領域Ａに含まれる凹部３ａ（領域Ａに形成された凹部３ａ）は複数であることが好ましいが、１つであってもよい。領域Ａに含まれる凹部３ａの数は、例えば、１個以上であってよく、１０個以上であってもよい。領域Ａに含まれる凹部３ａの数は、例えば、２００００個以下であってよく、２０００個以下であってもよく、２００個以下であってもよい。
【００２５】
図３は、凹部の形状を模式的に示す端面図である。また、図４は凹部の形状を模式的に示す上面図である。図３及び４に示すように、凹部３ａの形状は特に限定されず、例えば、ドットパターンであってよい。ドットパターンは、丸形でもよいし、多角形、不定形等であってもよい。凹部３ａは、例えば、連続して繋がる凹部であってもよい。連続して繋がる凹部を長く形成する（すなわち、連続して長く繋がる凹部３ａを形成する）ことにより、上記割合Ｒを５％以上にしてもよい。また、領域Ａに形成された凹部３ａが複数である場合、複数の凹部３ａは、特定の形状の凹部１種のみからなるものであってよく、異なる形状の凹部を複数種組み合わせたものであってもよい。複数の凹部３ａは互いに不連続に形成されていることが好ましい。これら複数の凹部３ａは、規則的に形成されていてよく、不規則的に形成されていてもよい。
【００２６】
凹部３ａの最大深さ（Ｈ）は、０．１μｍ以上である。ここで、「最大深さ（Ｈ）」とは、絶縁層３の表面から凹部３ａの最底部までの深さ（図３中のＨ）を意味する。最大深さ（Ｈ）が０．１μｍ未満である場合、異種材料との密着性を向上する効果が少ない。最大深さ（Ｈ）は、０．１〜１０μｍが好ましい。最大深さ（Ｈ）が１０μｍ以下である場合、絶縁層３上に異種材料（例えば、アンダーフィル６、封止材７等）を形成する工程において、異種材料の埋め込み不足が起こりにくく、半導体装置の信頼性に優れる傾向がある。なお、凹部３ａの最大深さ（Ｈ）は０．１〜１０μｍの範囲であっても、基板２０の表面が露出しないような深さに設定する必要がある。
【００２７】
凹部３ａの面積は、０．００００１５ｍｍ２以上であることが好ましい。領域Ａに形成された凹部３ａが複数である場合、複数の凹部３ａの少なくとも１つの面積が、０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２であることが好ましい。凹部３ａの面積が上記範囲であれば、絶縁層と異種材料との密着性が更に向上する傾向がある。領域Ａには、面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２の凹部３ａが２種類以上混在していても構わない。また、領域Ａには、面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２の範囲である凹部３ａの１種以上と、面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２の範囲外である凹部３ａの１種以上とが混在していても構わない。凹部３ａの面積は、０．００８ｍｍ２以上であってよく、０．０１６ｍｍ２以上であってもよく、０．０２４ｍｍ２以上であってもよい。凹部３ａの面積は、０．１４４ｍｍ２以下であってもよい。また、凹部３ａの面積は、０．１６ｍｍ２以上であってもよい。この場合、割合Ｒは１００％となる。
【００２８】
本実施形態において、凹部３ａの最大深さ（Ｈ）及び面積は、光干渉方式の非接触表面形状計測装置を用いて測定することができる。測定装置はこれに限られたものではなく、表面形状を計測するレーザー顕微鏡等を用いてもよい。凹部３ａの最大深さ（Ｈ）及び面積は、例えば、上記測定装置を用いて０．１６ｍｍ２の範囲（測定範囲８）で測定し、測定した領域に存在する凹部３ａひとつひとつの最大深さ（Ｈ）及び面積を計測する方法により測定することができる。また、領域Ａにおいて凹部３ａが占める面積の割合Ｒは、例えば、以下の方法により求めることができる。まず、上記絶縁層３の表面における凹部３ａが形成されている領域から凹部３ａを少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域を任意に１０箇所選び、選んだ１０箇所において凹部３ａの面積を計測する。次いで、各測定箇所における凹部３ａの面積の合計値を平均して得られる値（各測定箇所における凹部３ａの面積の合計値の和÷１０）と測定範囲の面積（０．１６ｍｍ２）との関係から割合Ｒを求める。なお、測定範囲８の形状は、例えば、四角、円形等が挙げられ、計測の簡便性から四角に設定することが好ましく、正方形に設定することがより好ましい。また、面積０．１６ｍｍ２の領域は、絶縁層３の表面における凹部３ａが形成されている領域内から選ばれる領域であり、図４に示すように、凹部３ａが形成されている領域内に狭い間隔で複数の凹部３ａが不連続に形成されている場合、可能な限りそれら複数の凹部３ａが含まれるように選ばれる。
【００２９】
本実施形態に係る半導体装置が備える基板２０は、特に限定されるものではないが、基材と該基材上に形成された金属箔（例えば、銅箔）とを備える基板であってよく、より詳細には、ガラスクロスに樹脂を含浸させたガラスクロス入り基材と当該基材上に形成された導体層（例えば、銅層）を備える基板であってよい。また、上記の他、ビルドアップ材、シリコンウエハ、ガラス、ＳＵＳ板等を用いることができる。
【００３０】
本実施形態に係る半導体装置が備える絶縁層３は、熱硬化性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物のいずれを用いて形成されたものであってもよい。絶縁層３の形成に用いる樹脂組成物は、絶縁層３が形成される部位に応じて選択することができる。例えば、絶縁層３が配線板内のビルドアップ層である場合、熱硬化性樹脂組成物が一般的に好適であり、工程短縮に寄与しやすい樹脂組成物を選択すればよい。また、絶縁層３が図１及び２に示すような配線板の最外層である場合、工程短縮に寄与しやすい点で、感光性樹脂組成物を選択することが好ましい。感光性樹脂組成物を用いる場合、後述する露光工程により得られる感光性樹脂組成物層の光硬化部を絶縁層３とすることができる。
【００３１】
感光性樹脂組成物としては、光ラジカル重合、光カチオン重合、その他の方式の感光性樹脂組成物全般を用いることができる。その中でも酸素阻害の少ない、光カチオン重合系の樹脂組成物を特に好適に用いることができる。そのような樹脂組成物としては、光カチオン重合開始剤、エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂を含む化合物が例に挙げられる。エポキシ樹脂を含む樹脂組成物が、絶縁層３と異種材料との密着性を更に向上できる点及び絶縁層３の耐熱性を向上できる点で有効であり、半導体装置の各種信頼性を向上させることができる。
【００３２】
また、光ラジカル重合系の樹脂組成物も有効である。このような樹脂組成物としては、例えば、（ａ）分子内に少なくとも１個のエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する感光性プレポリマー、（ｂ）光重合開始剤、（ｃ）光反応性化合物、（ｄ）多官能エポキシ樹脂及び（ｅ）無機充填材を含む樹脂組成物が挙げられる。
【００３３】
その中でも、（ｂ）光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラアルキル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパノン−１、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン等の芳香族ケトン類、アルキルアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン類、ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンゾインアルキルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）イミダゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２，４−ジ（ｐ−メトキシフェニル）−５−フェニルイミダゾール二量体、２−（２，４−ジメトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体、Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−フェニルグリシン誘導体、９−フェニルアクリジン等のアクリジン誘導体、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］等のオキシムエステル類、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリン等のクマリン系化合物、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキサイド、等のアシルホスフィン系化合物、９−フェニルアクリジン、９−アミノアクリジン、９−ペンチルアミノアクリジン、１，２−ビス（９−アクリジニル）エタン、１，３−ビス（９−アクリジニル）プロパン、１，４−ビス（９−アクリジニル）ブタン、１，５−ビス（９−アクリジニル）ペンタン、１，６−ビス（９−アクリジニル）ヘキサン、１，７−ビス（９−アクリジニル）ヘプタン、１，８−ビス（９−アクリジニル）オクタン、１，９−ビス（９−アクリジニル）ノナン、１，１０−ビス（９−アクリジニル）デカン、１，１１−ビス（９−アクリジニル）ウンデカン、１，１２−ビス（９−アクリジニル）ドデカン等のビス（９−アクリジニル）アルカン、９−フェニルアクリジン、９−ピリジルアクリジン、９−ピラジニルアクリジン、９−モノペンチルアミノアクリジン、１，３−ビス（９−アクリジニル）−２−オキサプロパン、１，３−ビス（９−アクリジニル）−２−チアプロパン、１，５−ビス（９−アクリジニル）−３−チアペンタン等のアクリジン環を有する化合物、（２−（アセチルオキシイミノメチル）チオキサンテン−９−オン）、（１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム））等のオキシムエステルを有する化合物などが挙げられる。これらは組み合わせて用いることもできる。これらの中で、アシルホスフィン系化合物を用いることが好ましい。アシルホスフィン系化合物は、底部硬化性に優れており、また、酸素阻害を受け難いという特徴を有している。このため、後述する感光性樹脂組成物層を形成する工程の後、且つ光硬化部を形成する工程の前に、支持フィルムを剥離する工程を備える半導体装置の製造方法、すなわち、酸素による影響を比較的受けやすい半導体装置の製造方法において好適に適用することができる。加えて、底部硬化性に優れることから、顔料等により、色をつけた感光性樹脂組成物を用いる際にも有効であり、半導体パッケージ用基板の最外層に使用されるソルダレジストにも好適に適用することができる。
【００３４】
さらに、（ｃ）光反応性化合物としては、分子内に２個以上のエチレン性不飽和基（好ましくは（メタ）アクリロイル基）を有する光重合性モノマーを含有することが、感度、解像性の点で好ましい。光重合性モノマーは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用されるが、特にエチレン性不飽和基を１分子内に３つ以上有する多官能光重合モノマーを少なくとも１種類以上含有することが望ましい。中でもエチレン性不飽和基を１分子内に６つ以上有する多官能光重合モノマーがリフロー実装時のクラック耐性の向上に有効である。
【００３５】
以下のような化合物を適用することも好ましい。ビスフェノールＡ系（メタ）アクリレート化合物、多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、分子内にウレタン結合を有する（メタ）アクリレート化合物等のウレタンモノマー、ウレタンオリゴマーなどが挙げられる。また、これら以外にも、ノニルフェノキシポリオキシエチレンアクリレート、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β’−（メタ）アクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート、β−ヒドロキシアルキル−β’−（メタ）アクリロイルオキシアルキル−ｏ−フタレート等のフタル酸系化合物、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ＥＯ変性ノニルフェニル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００３６】
本実施形態に係る半導体装置において、絶縁層３は、基板２０にはんだ付けを施した後の配線の保護膜を兼ね、ソルダレジストの諸特性を有するソルダレジストであることが好ましい。ソルダレジストは、例えば、基板２０に対し、めっき又はエッチングを施す場合に、めっきレジスト又はエッチングレジストとして用いられる他、そのまま基板２０上に残されて、配線等を保護するための保護膜（永久マスクレジスト）として用いられるものである。
【００３７】
本実施形態に係る半導体装置においては、上述の絶縁層３上に、他の部材（例えば、アンダーフィル６、封止材７等）が形成されている。感光性樹脂組成物を用いて形成した絶縁層３がソルダレジストである場合には、半導体素子搭載用基板５０上に半導体素子５をフリップチップ接続した後、絶縁層３上にアンダーフィル６又は封止材７が形成されているが、本実施形態の効果により、両者は絶縁層３との密着性に優れる。
【００３８】
本実施形態に係る半導体装置は、例えば、パソコン等の電子機器へ装着されて用いられる。
【００３９】
（半導体装置の製造方法）
本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一態様は、基板２０上に上述の絶縁層３を形成する工程を備える。以下、感光性樹脂組成物を用いて凹部３ａを有する絶縁層３を形成する場合について、図６を用いて詳細に説明する。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一態様は、基板２０上に、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層１０を形成する工程と、感光性樹脂組成物層１０の所定部分に活性光線を照射し、光硬化部を形成する工程と、光硬化部以外の領域を除去することで、感光性樹脂組成物層１０の基板２０側とは反対側の表面の少なくとも一部に、最大深さ（Ｈ）が０．１μｍ以上である凹部３ａを、当該表面の凹部３ａを少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域（領域Ａ）において凹部３ａが占める面積の割合Ｒが５％以上となるように形成する工程とを備える。
【００４１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一態様では、まず、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層１０を基板２０上に形成する（図６（ａ））。
【００４２】
感光性樹脂組成物は液状であってもよいし、フィルム状であってもよい。フィルム状感光性樹脂組成物は、例えば、感光性樹脂組成物を溶剤に溶解して固形分３０〜７０質量％程度の溶液（塗布液）とした後に、かかる溶液（塗布液）を支持フィルム上に塗布して乾燥することにより形成することができる。
【００４３】
フィルム状感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂組成物層１０を形成する場合、例えば、支持フィルムと当該支持フィルム上に形成されたフィルム状感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層１０とを備える感光性エレメントを用いる。感光性エレメントは、感光性樹脂組成物層１０の支持フィルムとは反対側の面に保護フィルムを有していてもよい。具体的には、保護フィルムを感光性樹脂組成物層１０から剥離させ、露出した面をラミネート等により、基材１上に形成された回路パターンを有する導体層２を覆うように基板２０に密着させることで、基板２０上に感光性樹脂組成物層１０を形成することができる。基板２０との密着性を向上させる観点及び追従性を向上させる観点から、減圧下で積層する方法も好ましい。
【００４４】
液状感光性樹脂組成物を用いる場合、例えば、スクリーン印刷法、ロールコータにより塗布する方法等の公知の方法により、液状感光性樹脂組成物を基板２０上に塗布することで、感光性樹脂組成物層１０を形成することができる。
【００４５】
次いで、必要に応じて感光性樹脂組成物層１０上の支持フィルムを除去する除去工程を行い、感光性樹脂組成物層１０の所定部分に活性光線を照射し、照射部の感光性樹脂組成物層１０を光硬化させる露光工程を行う（図６（ｂ））。活性光線を照射する方法としては、従来公知の方法を適用することができるが、直接描画方式、投影露光方式等のマスクデータを用いる方式、感光性樹脂組成物層に直接接触しないようにネガマスクを配置する露光方式、直接ネガマスクを配置するコンタクト露光方式等の露光用マスク４を用いる方式を好適に適用することができる。露光用マスク４としては、目的とする凹部３ａの形状、面積、深さ等に応じて、所定のパターンを有するものを用いればよい。例えば、図７に示す、所定の径（図中のＸμｍ）のドットを所定のピッチ（図中のＹμｍ）で配置したマスクパターンを有するものを用いることができる。
【００４６】
上記露光量を調節することで凹部３ａを形成すると同時に開口部３ｂを形成することもできる。これにより、導体装置製造の工程を短縮でき、生産性を向上させることができる。また、凹部３ａと開口部３ｂとを形成するために、２段階露光を行ってもよく、露光を複数回繰り返し行ってもよい。また、スループットを向上させる観点で、露光する領域ごとに露光量を変えて露光してよく、露光マスクの濃淡を変えて（グレーマスクを介して）露光してもよく、異なる径のパターンを有するマスクを介して露光してもよい。
【００４７】
露光工程は、後述する現像工程後に得られる凹部３ａの面積が、０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２となるように行うことが好ましい。凹部３ａの面積が０．００２５ｍｍ２以下となるように露光を行うことにより、基板２０の表面（例えば、導体層２及び基材１）が露出しにくくなり、凹部３ａの形成が容易になる。また、凹部３ａの面積が０．００００１５ｍｍ２以上となるように露光工程を行うことにより、現像工程で十分な深さの凹部３ａを得ることが容易になる。
【００４８】
次に、露光後の感光性樹脂組成物層１０上に支持フィルムが存在している場合にはその支持体を除去した後、ウエット現像又はドライ現像で光硬化されていない部分（未露光部）を除去して現像することにより、露光後の感光性樹脂組成物層１０の表面に凹部３ａを形成することができ、凹部３ａを有する絶縁層３を得ることができる。
【００４９】
上記ウエット現像の場合、現像液としては、アルカリ性水溶液、有機溶剤現像液等の安全かつ安定であり操作性が良好なものが、感光性樹脂組成物の種類に対応して用いられる。
【００５０】
上記アルカリ性水溶液の塩基としては、アルカリ金属、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムの水酸化物である水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等、アルカリ金属、アンモニウム等の炭酸塩又は重炭酸塩である炭酸アルカリ又は重炭酸アルカリ、アルカリ金属のリン酸塩であるリン酸ナトリウム、リン酸カリウム等、アルカリ金属のピロリン酸塩であるピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等、ホウ砂、メタケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ジアミノプロパノール−２、モルホリンなど、安全かつ安定であり、操作性が良好なものが用いられる。
【００５１】
また、このようなアルカリ性水溶液としては、例えば、０．１〜５質量％炭酸ナトリウムの希薄溶液、０．１〜５質量％炭酸カリウムの希薄溶液、０．１〜５質量％水酸化ナトリウムの希薄溶液及び０．１〜５質量％四ホウ酸ナトリウムの希薄溶液が好ましく、そのｐＨは９〜１１の範囲とすることが好ましい。また、このようなアルカリ性水溶液の温度は感光性樹脂組成物層１０の現像性に合わせて調節され、２０〜５０℃とすることが好ましい。さらに、上記アルカリ性水溶液中には、現像を促進させるために界面活性剤、消泡剤等の少量の有機溶剤を混入させてもよい。
【００５２】
上記有機溶剤現像液に用いられる有機溶剤としては、例えば、アセトン、酢酸エチル、炭素数１〜４のアルコキシ基をもつアルコキシエタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル及びジエチレングリコールモノブチルエーテルが用いられる。このような有機溶剤の濃度は、通常、２〜９０質量％であることが好ましい。また、このような有機溶剤の温度は、現像性にあわせて調節することができる。このような有機溶剤は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。単独で用いる有機溶剤現像液としては、例えば、１，１，１−トリクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン及びγ−ブチロラクトンが挙げられる。
【００５３】
現像方法としては、ディップ方式、パドル方式、スプレー方式、高圧スプレー方式、揺動浸漬、ブラッシング、スラッピング等の公知の方法が適宜採用される。その中でも、高圧スプレー方式が解像度向上のためには最も適している。本実施形態の凹部３ａの形成においては、必要に応じて、上述した２種類以上の現像方法を併用してもよい。
【００５４】
上記現像工程終了後、高圧水銀ランプによる紫外線照射又は加熱を行うことが好ましい。これにより、はんだ耐熱性、耐薬品性等を向上させることができる。また、感光性樹脂組成物がエポキシ樹脂を含有する場合は、光硬化部以外の領域を除去する工程の後に、加熱する工程を更に備えることにより、エポキシ樹脂を硬化させ、半導体装置としての信頼性を向上させることができる。紫外線を照射させる場合は必要に応じてその照射量を調整することができ、例えば、０．０５〜１０Ｊ／ｃｍ２程度の照射量で照射を行うことができる。また、凹部３ａを有する絶縁層３を加熱する場合は、１３０〜２００℃程度の範囲で１５〜９０分程行われることが好ましい。
【００５５】
紫外線照射及び加熱は、両方を行ってもよい。この場合、両方を同時に行ってもよく、いずれか一方を実施した後に他方を実施してもよい。紫外線照射と加熱とを同時に行う場合は、はんだ耐熱性及び耐薬品性をより良好に付与する観点から、６０〜１５０℃で加熱することが好ましい。
【００５６】
以上が感光性樹脂組成物を用いた絶縁層３の形成に関する詳しい説明だが、上述するように、本実施形態の適用部位に応じて、感光性樹脂組成物以外の樹脂組成物（例えば、熱硬化性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物）を用いて絶縁層３を形成してよい。例えば、絶縁層３が配線板内のビルドアップ層である場合には、熱硬化性樹脂組成物が一般的に好適であり、凹部形成にはビア形成時のレーザードリルを適用すればよい。
【００５７】
図２及び５に示すように、半導体素子周辺部等の特定の箇所のみ密着性向上の必要がある場合、従来のプラズマ処理を行う方法では、絶縁層３の表面の全面が粗化されてしまうため、選択的に処理を行うことが難しいが、本実施形態に係る製造方法によれば、凹部３ａを必要に応じて絶縁層３の表面の任意の位置に形成することができるため、異種材料との密着性が必要な箇所のみを選択的に処理できる。そのため、密着性を必要としない箇所では絶縁層本来の平滑な面を維持できる。これによりプラズマ処理による従来法により半導体装置を製造する場合と比較して、絶縁層３における余計な水分、フラックス等の吸収が抑制され、信頼性に優れる半導体装置を製造することができる。また、本実施形態に係る製造方法によれば、図１に示すように、アンダーフィル６と封止材７を併用する半導体装置の場合には、絶縁層３の全面に凹部３ａを形成することによって絶縁層３とアンダーフィル６及び封止材７との密着性を向上させることができる。
【００５８】
以上、本実施形態に係る半導体装置及び当該半導体装置の製造方法の一実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例により本開示の目的及び利点を更に詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。すなわち、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量並びに他の諸条件及び詳細によって、本開示を不当に制限するものではないと解釈すべきである。
【００６０】
（実施例１）
＜感光性樹脂組成物溶液の準備＞
まず、下記の成分を下記に示す配合量（質量部）で混合することにより、感光性樹脂組成物溶液を得た。
【００６１】
分子内に少なくとも１個のエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する感光性プレポリマーとして、酸変性クレゾールノボラック型エポキシアクリレート「ＥＸＰ−２８１０」（ＤＩＣ社製、商品名）を８５質量部使用した。重量平均分子量は１００００で酸価は７０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
【００６２】
光反応性化合物として、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート混合物「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」（日本化薬社製、商品名）を１５質量部使用した。
【００６３】
また、光重合開始剤として、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド「ＤＡＲＯＣＵＲＥ−ＴＰＯ」（ＢＡＳＦ社製、商品名）を３質量部、２，４−ジエチルチオキサントン「カヤキュアＤＥＴＸ−Ｓ」（日本化薬社製、商品名）を０．３質量部用いた。
【００６４】
エポキシ樹脂として、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂であるＮＣ−３０００Ｈ（日本化薬社製、商品名）を１０質量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるＹＳＬＶ−８０（新日鉄住金化学社製、商品名）を２０質量部用いた。
【００６５】
無機充填材には、硫酸バリウムであるＢ３０（堺化学工業社製、商品名）を３０質量部、シリカであるＭＥＫスラリー（１）（アドマテックス社製、サンプル名）を５０質量部用いた。無機充填材の感光性樹脂組成物中に分散した状態における平均粒径及び最大粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「ＭＴ−３１００」（日機装社製）を用いて測定した。Ｂ３０の平均粒径が０．３μｍ、ＭＥＫスラリー（１）の平均粒径が０．５μｍであった。また、Ｂ３０及びＭＥＫスラリーを含む無機充填材の最大粒径は３μｍ以下であった。また、フィルム化後の無機充填材の粒径はフィルムを硬化後に断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して確認した。フィルム中に分散されている無機充填材の最大粒径が５μｍ以下であることを確認した。
【００６６】
その他成分としては以下のものを用いた。ブタジエン系エラストマであるエポリードＰＢ３６００（ダイセル化学工業社製、商品名）を３質量部、重合禁止剤としてアンテージ５００（川口化学工業社製、商品名）を０．５質量部、硬化促進剤及び密着性向上剤として、メラミンを２質量部とジシアンジアミドを１質量部、顔料としてフタロシアニンブルーを１．２質量部使用した。溶剤には、メチルエチルケトンと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使用した。
【００６７】
＜フィルム状感光性樹脂組成物の作製＞
上記の感光性樹脂組成物溶液を支持フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルム上に均一に塗布することにより感光性樹脂組成物層を形成し、それを、熱風対流式乾燥機を用いて１００℃で約１０分間乾燥した。感光性樹脂組成物層の乾燥後の膜厚は１５μｍであった。続いて、感光性樹脂組成物層の支持フィルムと接している側とは反対側の表面上に保護フィルムとして、二軸延伸ポリプロピレンフィルム（ＭＡ−４１１、王子特殊紙社製、商品名）を貼り合わせ、フィルム状感光性樹脂組成物を備える感光性エレメントを得た。
【００６８】
＜基板の準備＞
基板として、コア基材の両面に銅箔を有する両面銅張積層板（ＭＣＬ−Ｅ−６７９、日立化成社製、商品名）を準備した。このとき、コア基材は厚み１．０ｍｍのものを用いた。銅箔は両面とも厚み１８μｍのものを用いた。基板の大きさは１ｃｍ×１ｃｍとした。
【００６９】
＜感光性樹脂組成物層の形成＞
得られたフィルム状感光性樹脂組成物を用いて、基板上に感光性樹脂組成物層を形成した。詳細には、まず、感光性エレメントの保護フィルムのみを剥がし、プレス式真空ラミネータ（ＭＶＬＰ−５００、名機製作所製、商品名）を用いて基板の一方の表面にフィルム状感光性樹脂組成物を積層し、基板上に感光性樹脂組成物層を形成した。プレス条件は、プレス熱板温度８０℃、真空引き時間２０秒、ラミネートプレス時間３０秒、気圧４ｋＰａ以下、圧着圧力０．４ＭＰａとした。
【００７０】
＜絶縁層の形成＞
このようにして得られた感光性樹脂組成物層上に、オーク製作所社製ＥＸＭ‐１２０１型露光機を使用して、２００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー量で露光を行った。露光には、図７に示す、所定の径（図中のＸμｍ）のドットを所定のピッチ（図中のＹμｍ）で配置したマスクパターンを有する露光用マスクを用いた。より詳細には、５ｍｍ×５ｍｍの範囲に、径が４０μｍのドットを、８０μｍのピッチで配置したマスクパターンを有する露光用マスクを用いた。
【００７１】
次いで、常温で１時間静置した後、露光後の感光性樹脂組成物層上のポリエチレンテレフタレートフィルム（支持フィルム）を剥離した。次いで、３０℃の１質量％炭酸ナトリウム水溶液で露光後の感光性樹脂組成物層を９０秒間スプレー現像し、露光後の感光性樹脂組成物層の基板側とは反対側の表面に複数の凹部を形成した。続いて、オーク製作所社製紫外線照射装置を使用して所定のエネルギー量で紫外線照射を行い、クリーンオーブンで所定温度、所定時間で熱硬化し、基板側とは反対側の表面に凹部が複数形成されている絶縁層を備える積層体を得た。
【００７２】
（実施例２）
絶縁層の形成工程における露光において、５ｍｍ×５ｍｍの範囲に、径が５０μｍのドットを、１００μｍのピッチで配置したマスクパターンを有する露光用マスクを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、基板側とは反対側の表面に凹部が複数形成されている絶縁層を備える積層体を得た。
【００７３】
［凹部形状の評価］
実施例１及び２について、凹部形状の評価を行った。具体的には、光干渉方式の非接触表面形状計測装置Ｖｅｒｔｓｃａｎ２．０（株式会社菱化システム社製）を用いて、絶縁層表面における凹部が形成されている領域内の任意の１０箇所を、凹部を少なくとも１つ含む４００μｍ×４００μｍ（面積０．１６ｍｍ２）の範囲で測定し、凹部の最大深さ（Ｈ）及び面積を計測した。ここで、４００μｍ×４００μｍの範囲に含まれる凹部の数は９〜１６個とした。さらに、測定範囲の面積と測定範囲に形成された凹部の面積の合計値との関係から、測定範囲において凹部が占める面積の割合ｒを算出し、各測定箇所における割合ｒの平均値（各測定箇所における割合ｒの和÷１０）を算出し、領域Ａ（凹部を少なくとも１つ含む面積０．１６ｍｍ２の領域）における凹部が占める面積の割合Ｒとした。結果を表１に示す。また、上記測定の結果、凹部の面積が０．００００１５〜０．００２５ｍｍ２の範囲にあることが確認された。なお、凹部の面積は、最大深さ（Ｈ）が０．１μｍ〜１０μｍである範囲の面積とした。また、凹部の最大深さ（Ｈ）は、測定した任意の１０箇所における測定値の平均値とした。
【００７４】
（比較例１）
絶縁層の形成工程における露光において、露光用マスクを用いずに感光性樹脂組成物層の全面を露光したこと以外は、実施例１と同様にして、基板上に絶縁層を備える積層体を得た。
【００７５】
（参考例１）
比較例１で得られた積層体の絶縁層に対し、バレル型プラズマ装置（ＰＢ−１０００Ｓ、モリエンジニアリング社製）を用いて、３００Ｗ、３分の条件で表面処理を行い、基板上にプラズマ処理された絶縁層を備える積層体を得た。なお、表面処理ではガスとして酸素を使用した。なお、実施例１及び２と同様に、得られた積層体の凹部形状の評価を行い、領域Ａにおける、最大深さ（Ｈ）が０．１μｍ以上である凹部が占める面積の割合Ｒが５％未満であることを確認した。
【００７６】
［封止材との密着性評価］
以下の方法により、実施例１及び２、比較例１並びに参考例１の絶縁層における密着性を評価した。
【００７７】
１８０℃に熱したホットプレート上に積層体を配置し、その上に、直径３ｍｍの穴の開いたシリコンラバー（厚み１ｍｍ、大きさ７ｍｍ×７ｍｍ）を、穴の中央が絶縁層表面における凹部が形成されている領域の中央に位置するように載せて密着させた。次いで、シリコンラバーの穴の中に封止材ＣＥＬ−Ｃ−９７００シリーズ（日立化成社製、商品名）を適量入れ、液状になったところで攪拌し、１５分加熱硬化した。その後、シリコンラバーを外し、封止材が直径３ｍｍ、高さ１ｍｍの円柱ピラー状に形成された封止材密着性評価用の試験サンプルを得た。
【００７８】
上記試験サンプルの円柱ピラーをボンドテスター（Ｄａｇｅ４０００、Ｄａｇｅ社製）を用い、測定高さ５０μｍ、測定速度５０μｍ／秒、室温でせん断破壊したときの破壊強度を測定した。得られた破壊強度から単位面積当たりの密着強度を算出した。評価結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2016139804.tif 000003
【００８０】
表１に示すように、実施例１及び２では、パターン径を４０〜５０μｍとすることにより、最大深さ（Ｈ）が２〜５μｍの凹部を形成することができた。また、密着性評価において、実施例１及び２の絶縁層は、凹部を形成していない比較例１と比較して高い密着性を示しており、実施例１及び２の製造方法により絶縁層を形成することにより、プラズマ処理を行った参考例１と同等程度まで密着性が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００８１】
１…基材、２…導体層、３…絶縁層、３ａ…凹部、３ｂ…開口部、４…露光用マスク、５…半導体素子、６…アンダーフィル、７…封止材、８…測定範囲、９…接続用バンプ、１０…感光性樹脂組成物層、２０…基板、５０…半導体素子搭載用基板、Ｈ…凹部の深さ。
【図１】
2016139804.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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