JP2019060960A - 感光性樹脂組成物、感光性樹脂フィルム、半導体装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の平坦性が良好な樹脂膜を形成可能な感光性樹脂組成物および感光性樹脂フィルム、前記樹脂膜を備える信頼性の高い半導体装置、ならびに、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】本発明の感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂と反応し得るフェノール樹脂と、感光剤と、を含み、フェノール樹脂における２量体の含有量が３質量％以下であることを特徴とする。また、フェノール樹脂における３量体の含有量は、３質量％以下であることが好ましい。また、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であるのが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、感光性樹脂フィルム、半導体装置および電子機器に関するものである。

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。また、半導体素子の実装方式によっては、これらの樹脂膜の厚膜化が求められている。しかしながら、樹脂膜を厚膜化すると、半導体チップの反りが発生しやすくなる。

一方で、樹脂膜に感光性および光透過性を付与することにより、樹脂膜にパターンを形成する技術が知られている。これにより、目的とするパターンを精度よく形成することができる。

そこで、感光性を有し、かつ厚膜化が可能な樹脂膜を製造可能な樹脂組成物の開発が進められている。

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、かつ、半導体チップの反りを抑制し得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、乾燥させ、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。

特開２００３−２０９１０４号公報

一方、感光性樹脂組成物は、硬化する際に収縮を伴う。この硬化収縮は、塗布された感光性樹脂組成物の膜厚が厚いほど、収縮量が大きくなる。このため、塗布する基板に凹凸が含まれている場合、その凹凸に応じて感光性樹脂組成物の厚さが異なることになるため、凸部と凹部とで感光性樹脂組成物の硬化収縮量が増減し、硬化後に形成される樹脂膜の表面の平坦性が低下する。その結果、例えば樹脂膜上に再配線層等を積層する際、再配線層に傾き等が発生し、再配線層の位置精度や寸法精度が低下するという問題が生じる。

本発明の目的は、表面の平坦性が良好な樹脂膜を形成可能な感光性樹脂組成物および感光性樹脂フィルム、前記樹脂膜を備える信頼性の高い半導体装置、ならびに、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。

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、
前記熱硬化性樹脂と反応し得るフェノール樹脂と、
感光剤と、
を含み、
前記フェノール樹脂における２量体の含有量が３質量％以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物。

（２） さらに密着助剤を含む上記（１）に記載の感光性樹脂組成物。
（３） 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である上記（１）または（２）に記載の感光性樹脂組成物。

（４） 上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を含むことを特徴とする感光性樹脂フィルム。
（５） 厚さが１００〜１０００μｍである上記（４）に記載の感光性樹脂フィルム。

（６） 半導体チップと、
前記半導体チップの表面上に少なくとも設けられている、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の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。

（７） 前記樹脂膜は、前記半導体チップを埋め込むように設けられている上記（６）に記載の半導体装置。

（８） 上記（６）または（７）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。

本発明によれば、表面の平坦性が良好な樹脂膜を形成可能な感光性樹脂組成物および感光性樹脂フィルムが得られる。

また、本発明によれば、前記樹脂膜を備える信頼性の高い半導体装置が得られる。
また、本発明によれば、上記半導体装置を備える電子機器が得られる。

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１の鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。 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。 感光性樹脂組成物の溶融粘度曲線の一例を示す図である。 硬化収縮評価用試験片の構成を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明の感光性樹脂組成物、感光性樹脂フィルム、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。

＜半導体装置＞
まず、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。

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。

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。

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２２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。

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。

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。

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。

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。

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２２を介して相互の電気的接続が図られる。

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。

また、図２に示す貫通配線２２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。

さらに、図２に示す上層配線層２５に含まれる配線層は、貫通配線２２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。

また、有機絶縁層２１を貫通配線２２が貫通していることで、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。

なお、貫通配線２２は、図示した箇所以外に、例えば半導体チップ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ていてもよい。

さらには、有機絶縁層２１は、半導体チップ２３を埋め込むように（半導体チップ２３の表面上に）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。

貫通配線２２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２２の導電性を確保することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

＜有機絶縁層＞
次に、有機絶縁層２１について特に詳述する。

有機絶縁層２１は、後述する感光性樹脂組成物の硬化物を含む。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が１４０℃以上であるのが好ましく、１５０℃以上であるのがより好ましく、１６０℃以上であるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層２１の耐熱性を高めることができるので、例えば高温環境下でも使用可能な半導体装置１を実現することができる。なお、感光性樹脂組成物の硬化物の上限値は、特に設定されなくてもよいが、一例として２５０℃以下とされる。

また、感光性樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度は、所定の試験片（幅４ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚み０．００５〜０．０１５ｍｍ）に対して、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて、開始温度３０℃、測定温度範囲３０〜４００℃、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件下で測定を行った結果から算出される。

本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、その線膨張係数（ＣＴＥ）が５〜８０ｐｐｍ／℃であるのが好ましく、１０〜７０ｐｐｍ／℃であるのがより好ましく、１５〜６０ｐｐｍ／℃であるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層２１の線膨張係数を、例えばシリコン材料の線膨張係数に近づけることができる。このため、例えば半導体チップ２３の反り等を生じさせ難い有機絶縁層２１が得られる。その結果、信頼性の高い半導体装置１が得られる。

なお、感光性樹脂組成物の硬化物の線膨張係数は、所定の試験片（幅４ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚み０．００５〜０．０１５ｍｍ）に対して、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて、開始温度３０℃、測定温度範囲３０〜４００℃、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件下で測定を行った結果から算出される。

本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、５％熱重量減少温度Ｔｄ５が３００℃以上であるのが好ましく、３２０℃以上であるのがより好ましい。これにより、高温下でも熱分解等による重量減少が生じ難く、耐熱性に優れた硬化物が得られる。このため、高温環境下での耐久性に優れた有機絶縁層２１が得られる。

なお、感光性樹脂組成物の硬化物の５％熱重量減少温度Ｔｄ５は、５ｍｇの硬化物に対して、示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ）を用いて測定された結果から算出される。

本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、その伸び率が５〜５０％であるのが好ましく、６〜４５％であるのがより好ましく、７〜４０％であるのがさらに好ましい。これにより、有機絶縁層２１の伸び率が最適化されるため、例えば有機絶縁層２１を貫通するように貫通配線２２が設けられている場合であっても、有機絶縁層２１と貫通配線２２との界面に剥離等が生じるのを抑制することができる。また、有機絶縁層２１自体においても、クラック等が発生するのを抑制することができる。

また、伸び率が前記下限値を下回ると、有機絶縁層２１の厚さや形状等によっては、有機絶縁層２１にクラック等が発生しやすくなるおそれがある。一方、伸び率が前記上限値を上回ると、有機絶縁層２１の厚さや形状等によっては、有機絶縁層２１の機械的特性が低下するおそれがある。

なお、感光性樹脂組成物の硬化物の伸び率は、以下のようにして測定される。まず、所定の試験片（幅６．５ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚み０．００５〜０．０１５ｍｍ）に対して引張試験（引張速度：５ｍｍ／ｍｉｎ）を、温度２５℃、湿度５５％の雰囲気中で実施する。引張試験は、株式会社オリエンテック製引張試験機（テンシロンＲＴＡ−１００）を用いて行う。次いで、当該引張試験の結果から、引張伸び率を算出する。ここでは、上記引張試験を試験回数ｎ＝１０で行い、測定値が大きい５回の平均値を求め、これを硬化物の伸び率とする。

本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、引張強度が２０ＭＰａ以上であるのが好ましく、３０〜３００ＭＰａであるのがより好ましい。これにより、十分な機械的強度を有し、耐久性に優れた有機絶縁層２１が得られる。

なお、感光性樹脂組成物の硬化物の引張強度は、前述した伸び率の測定と同じ方法で取得した引張試験の結果から求められる。

本実施形態に係る感光性樹脂組成物の硬化物は、引張弾性率が０．５ＧＰａ以上であるのが好ましく、１〜５ＧＰａであるのがより好ましい。これにより、十分な機械的強度を有し、耐久性に優れた有機絶縁層２１が得られる。

なお、感光性樹脂組成物の硬化物の弾性率は、前述した伸び率の測定と同じ方法で取得した引張試験の結果から求められる。

また、上述したような硬化物としては、例えば以下のような条件で硬化させたものが用いられる。まず、感光性樹脂組成物を、シリコンウエハー基板上にスピンコーター等で塗布した後、ホットプレートにて１２０℃で５分間乾燥し、塗膜を得る。得られた塗膜を７００ｍＪ／ｃｍ^２で全面露光し、７０℃で５分間ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）を行う。その後、２００℃で９０分間加熱して、硬化膜が得られる。

＜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。
図３〜図５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。

［１］チップ配置工程
まず、図３（ａ）に示すように、基板２０２を用意する。

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。

次に、図３（ｂ）に示すように、基板２０２上に半導体チップ２３を配置する。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、互いに同じ種類のものであってもよいし、互いに異なる種類のものであってもよい。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とを固定するようにしてもよい。

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。

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。

［２］フィルム配置工程
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ２３上に感光性樹脂フィルム２０を配置する。感光性樹脂フィルム２０については、後に詳述するが、加熱溶融性を有するとともに、感光性を有する樹脂フィルムである。

次に、感光性樹脂フィルム２０を下方に加圧しながら加熱する。これにより、感光性樹脂フィルム２０を溶融させるとともに、図３（ｄ）に示すように、半導体チップ２３を埋め込むように感光性樹脂フィルム２０を配置することができる。その結果、図４（ｅ）に示すように、半導体チップ２３が埋め込まれた感光性樹脂層２１０が得られる。

なお、感光性樹脂フィルム２０を半導体チップ２３上に配置するときには、感光性樹脂フィルム２０の単体を配置するようにしてもよく、キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルム２０を半導体チップ２３に押し当てるようにして配置するようにしてもよい。

また、この作業においては、公知のラミネート方法が用いられてもよい。その場合、例えば真空ラミネーターが用いられる。真空ラミネーターは、バッチ式であってもよく、連続式であってもよい。具体的には、真空チャンバー内において、所定の圧力で押圧可能であるとともに所定の温度に加熱された熱板を用い、テーブル上に載置されている被着物に対して感光性樹脂フィルム２０を押し当てる方法等が用いられる。

このときの加熱温度は、感光性樹脂フィルム２０の構成材料等に応じて適宜設定されるものの、一例として４０〜１５０℃であるのが好ましく、５０〜１４０℃であるのがより好ましく、６０〜１３０℃であるのがさらに好ましい。このような温度で加熱することにより、感光性樹脂フィルム２０に対する半導体チップ２３の埋め込み性が良好になるとともに、過加熱に伴って感光性樹脂フィルム２０の硬化反応が進行したり、感光性樹脂層２１０の加工性が低下したりするのを抑制することができる。

また、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるものの、一例として１０〜１００秒であるのが好ましい。

また、加圧力は、特に限定されないが、０．２〜５ＭＰａであるのが好ましく、０．４〜１ＭＰａであるのがより好ましい。

なお、半導体チップ２３を埋め込むように感光性樹脂を配置するにあたって、感光性樹脂組成物を含む（フィルム化してなる）感光性樹脂フィルム２０を用いることにより、後述する工程で得られる感光性樹脂層２１０の厚膜化が容易に図られることとなる。これにより、厚さが厚い半導体チップ２３であっても容易に埋め込み可能な感光性樹脂層２１０の形成が可能になる。また、厚膜化を図った場合でも、硬化収縮量を比較的小さくしやすく、感光性樹脂層２１０の厚さの均一化が図られやすい点も利点として挙げられる。

加えて、ラミネート方法では、熱板により感光性樹脂フィルム２０を押圧するため、熱板の接触面は平坦化が図られやすい。このため、後述する工程で得られる感光性樹脂層２１０は、上面の平坦化がより良好なものとなる。したがって、感光性樹脂層２１０の上面に対してさらに上層配線層２５が積層されるとき、良好な作業性や積層位置の高精度化等において多くの利点が得られる。

なお、感光性樹脂フィルム２０は、ワニス状の感光性樹脂組成物をフィルム化して製造されるが、具体的には、溶媒等で粘度を調整した感光性樹脂組成物を、各種塗布装置によって下地上に塗布する。その後、得られた塗膜を乾燥させることにより、感光性樹脂フィルム２０が得られる。

感光性樹脂フィルム２０における溶媒の含有率は、特に限定されないが、感光性樹脂フィルム２０全体の１０質量％以下であるのが好ましい。これにより、感光性樹脂フィルム２０のタックの改善を図るとともに、感光性樹脂フィルム２０の硬化性を高めることができる。また、溶媒の揮発によるボイドの発生を抑制することができる。

乾燥条件としては、例えば８０〜１５０℃の温度で、５〜３０分間加熱する条件が挙げられる。

なお、上記説明では、感光性樹脂フィルム２０を用いて感光性樹脂層２１０を形成しているが、半導体チップ２３を埋め込むようにワニス状の感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥させることによって感光性樹脂層２１０を形成するようにしてもよい。

このようにして形成された感光性樹脂層２１０に対し、その後、必要に応じて露光前加熱処理を施すようにしてもよい。これにより、感光性樹脂層２１０に含まれる分子が安定化して、後述する露光工程における反応の安定化を図ることができる。

露光前加熱処理の温度は、特に限定されないが、好ましくは７０〜１２０℃とされ、より好ましくは７５〜１１５℃とされ、さらに好ましくは７５〜１１０℃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、光酸発生剤が活性化しすぎてしまい、後述する露光工程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顕在化し、現像工程においてパターニングの加工精度が低下するおそれがある。

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１〜３０分間程度であるのが好ましく、２〜２０分間程度であるのがより好ましく、３〜１０分間程度であるのがさらに好ましい。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。

また、露光前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。

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。

感光性樹脂フィルム２０の膜厚（感光性樹脂層２１０の膜厚）は、硬化後の膜厚（図２の高さＨ）に応じてかつ硬化収縮を考慮して適宜設定される一方、半導体チップ２３を埋め込み得る厚さであれば、特に限定されないが、一例として１００〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、１２０〜７５０μｍ程度であるのがより好ましく、１４０〜５００μｍ程度であるのがさらに好ましい。感光性樹脂フィルム２０の膜厚を前記範囲内に設定することにより、比較的厚い半導体チップ２３も容易に埋め込むことができ、かつ、感光性樹脂フィルム２０の硬化膜に対して十分な機械的強度も付与することができる。その結果、半導体チップ２３の良好な保護性とともに、半導体装置１の剛性への寄与も担う硬化膜を形成することができる。

なお、キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルム２０を半導体チップ２３に押し当てるようにして配置した場合、露光前加熱処理の直前に、キャリアーフィルムを感光性樹脂フィルム２０から剥離するようにするのが好ましい。これにより、露光前加熱処理の直前まで感光性樹脂フィルム２０をキャリアーフィルムによって保護することができる。その結果、感光性樹脂フィルム２０の損傷や異物付着等を防止するとともに、表面の平坦性をより高めることができる。

ここで、感光性樹脂フィルム２０に含まれる感光性樹脂組成物は、以下のような特性を有するものが好ましく用いられる。

すなわち、この感光性樹脂組成物は、昇温速度５℃／分、周波数０．１Ｈｚおよび加熱温度３０〜１５０℃の測定条件で測定されたときの溶融粘度が５Ｐａ・ｓ以下という特性を有することが好ましく、４Ｐａ・ｓ以下という特性を有することがより好ましく、３Ｐａ・ｓ以下という特性を有することがさらに好ましい。このような特性を有する感光性樹脂組成物は、例えば前述したようにして半導体チップ２３上に感光性樹脂フィルム２０を配置し、さらに半導体チップ２３を感光性樹脂フィルム２０に埋め込む際、巻き込まれた空気を効果的に排出することを可能にする。このため、空気が残留することによるボイド（空隙）の生成が抑制され、ボイドが少なく信頼性の高い感光性樹脂層２１０の形成が可能になる。

一方、感光性樹脂組成物の溶融粘度の下限値は、特に限定されないが、溶融しても形状が保持されやすい（流れ出さない）こと、または、十分な膜厚を確保しやすいこと等を考慮すれば、０．２Ｐａ・ｓ以上に設定されてもよい。

なお、感光性樹脂組成物の溶融粘度は、次のようにして測定される。
まず、厚さ１５０μｍの感光性樹脂フィルムを用意する。

次に、粘弾性測定装置（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「ＭＡＲＳ」）を用い、パラレルプレート２０ｍｍφ、ギャップ０．０５ｍｍ、昇温速度５℃／分、周波数０．１Ｈｚ、温度３０〜１５０℃の測定条件で、感光性樹脂フィルムの溶融粘度曲線（温度に対する溶融粘度の変化曲線）を取得する。

そして、得られた溶融粘度曲線において最も低い粘度を、感光性樹脂組成物の溶融粘度とする。

また、図６には、感光性樹脂組成物の溶融粘度曲線の一例を示す。
図６に示す溶融粘度曲線は、昇温に伴って粘度が低下する曲線になっている。

このような溶融粘度曲線において、５０℃における曲線の傾き（温度に対する粘度の変化の割合）を求めるとき、−５００〜−１０［（Ｐａ・ｓ）／℃］であるのが好ましく、−３００〜−３０［（Ｐａ・ｓ）／℃］であるのがより好ましく、−１５０〜−５０［（Ｐａ・ｓ）／℃］であるのがさらに好ましい。曲線の傾きを前記範囲内に設定することにより、感光性樹脂フィルム２０に対する半導体チップ２３の埋め込み性がより良好になるとともに、空気の巻き込みが発生しにくくなる。すなわち、溶融粘度の低下速度が最適化されることによって、半導体チップ２３同士の隙間に感光性樹脂フィルム２０が入り込む速度と、巻き込まれる空気が排出される速度と、のバランスをとることができるので、ボイドが少ない状態で半導体チップ２３が埋め込まれた感光性樹脂フィルム２０が得られる。

なお、５０℃における曲線の傾きを求めるときには、簡易的に、４８℃における粘度μ48と５２℃における粘度μ52とを求め、下記式によって当該区間における粘度の変化割合を求めるようにすればよい。
曲線の傾き＝（μ52−μ48）／（５２−４８）

なお、感光性樹脂組成物の溶融粘度は、感光性樹脂フィルム２０の原料によって調整可能である。例えば、常温において液状の樹脂をより多く添加することにより、溶融粘度を低下させることができる。

［３］露光工程
次に、感光性樹脂層２１０に露光処理を施す。

まず、図４（ｆ）に示すように、感光性樹脂層２１０上の所定の領域にマスク４１を配置する。そして、マスク４１を介して光（活性放射線）を照射する。これにより、マスク４１のパターンに応じて感光性樹脂層２１０に露光処理が施される。

なお、図４では、感光性樹脂層２１０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２１０のうち、マスク４１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。

その後、必要に応じて、露光後加熱処理が施される。露光後加熱処理の条件は、特に限定されないが、例えば、５０〜１５０℃程度の加熱温度で、１〜１０分程度の加熱時間とされる。

［４］現像工程
次に、露光処理を施した感光性樹脂層２１０に現像処理を施す。これにより、マスク４１の遮光部に対応した領域に、感光性樹脂層２１０を貫通する開口部４２が形成される（図４（ｇ）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。
現像処理の後、必要に応じて、感光性樹脂層２１０に対して現像後加熱処理が施される。現像後加熱処理の条件は、特に限定されないが、１６０〜２５０℃程度の加熱温度で、３０〜１２０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２１０を硬化させ、有機絶縁層２１を得ることができる。

［５］貫通配線形成工程
次に、図４（ｈ）に示すように、開口部４２に貫通配線２２を形成する。

貫通配線２２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。

まず、有機絶縁層２１上に、図示しないシード層を形成する。シード層は、開口部４２の内部（側壁および底面）とともに、有機絶縁層２１の上面に形成される。

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。

また、シード層は、形成しようとする貫通配線２２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。

次いで、図示しないシード層のうち、開口部４２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４２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４２内に導電性材料が埋設され、貫通配線２２が形成される。

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２１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２２の形成箇所は、図示の位置に限定されない。例えば、半導体チップ２３上に被っている感光性樹脂層２１０を貫通する位置に設けられていてもよい。

［６］上層配線層形成工程
次に、図５（ｉ）に示すように、有機絶縁層２１の上面側に上層配線層２５を形成する。上層配線層２５は、例えば、フォトリソグラフィー法およびめっき法を用いて形成される。

［７］下層配線層形成工程
次に、図５（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。

次に、図５（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、例えば、フォトリソグラフィー法およびめっき法を用いて形成される。このようにして形成された下層配線層２４は、貫通配線２２を介して上層配線層２５と電気的に接続される。

［８］半田バンプ形成工程
次に、図５（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。

なお、図５（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５（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。

［９］積層工程
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。

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。

また、感光性樹脂組成物で構成された感光性樹脂層２１０を用いることにより、半導体チップ２３の配置、半導体チップ２３の埋め込み、貫通配線２２の形成、上層配線層２５の形成および下層配線層２４の形成を、ウエハーレベルプロセスやパネルレベルプロセスで行うことができる。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。

＜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感光性樹脂組成物（本発明の感光性樹脂組成物の実施形態）について説明する。

感光性樹脂組成物は、感光性および熱溶融性を有する樹脂組成物であれば、特に限定されないが、例えば、熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂と反応し得るフェノール樹脂と、感光剤と、カップリング剤と、を含む。

（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。

このうち、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を含むものが好ましく用いられる。これにより、硬化収縮率の小さい感光性樹脂組成物を得ることができる。また、機械的特性が良好な有機絶縁層２１を形成可能な感光性樹脂組成物が得られる。

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２１０の膜物性や加工性を高めることができる。

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２１が得られる。

熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の４０〜８０質量％程度であるのが好ましく、４５〜７５質量％程度であるのがより好ましく、５０〜７０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、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２１の耐熱性や機械的強度を十分に高めることができる。

なお、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固形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。

また、感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂以外に熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、感光性樹脂組成物の成形性をより高めることができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、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、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。

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く、常温で固形の樹脂と常温で液体の樹脂（後述する液状エポキシ樹脂等）の双方を含むことがより好ましい。このような熱硬化性樹脂を含む感光性樹脂組成物は、感光性樹脂フィルム２０における半導体チップ２３等の良好な埋め込み性と、感光性樹脂フィルム２０のタック（べたつき）の改善と、硬化物である有機絶縁層２１の機械的強度と、を両立させることができる。その結果、信頼性の高い有機絶縁層２１が得られる。

（液状エポキシ樹脂）
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２１の脆性を抑えることができる。

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もの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２１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。

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。

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２１の脆性を特に抑えることができる。

液状エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体の５〜４０質量％程度であるのが好ましく、１０〜３５質量％程度であるのがより好ましく、１５〜３０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２１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。

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５〜１５０質量部程度であるのが好ましく、１０〜１００質量部程度であるのがより好ましく、１５〜８０質量部程度であるのがさらに好ましい。液状の樹脂の比率が前記下限値を下回ると、感光性樹脂フィルム２０に対する半導体チップ２３の埋め込み性が低下したり、感光性樹脂フィルム２０の安定性が低下したりするおそれがある。一方、液状の樹脂の比率が前記上限値を上回ると、感光性樹脂フィルム２０のタックが悪化したり、硬化物である有機絶縁層２１の機械的強度が低下したりするおそれがある。

（フェノール樹脂）
感光性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と反応し得るフェノール樹脂を含んでいる。フェノール樹脂は、例えば硬化剤として熱硬化性樹脂の重合反応を促進させ、有機絶縁層２１の膜物性や加工性を高めることができる。

フェノール樹脂としては、例えば、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等が挙げられる。これらの中でも、特にノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。これにより、良好な硬化性を有するとともに現像特性が良好な感光性樹脂層２１０が得られる。

また、フェノール樹脂としては、好ましくは分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する多官能フェノール樹脂を用いることができる。これにより、感光性樹脂組成物の硬化物の熱膨張率を抑えることができる。

フェノール樹脂の添加量は、特に限定されないが、樹脂１００質量部に対して２５質量部以上１００質量部以下であるのが好ましく、３０質量部以上９０質量部以下であるのがより好ましく、３５質量部以上８０質量部以下であるのがさらに好ましい。フェノール樹脂の添加量を前記範囲内に設定することにより、耐熱性が高く、熱膨張係数の比較的低い有機絶縁層２１が得られる。

ここで、感光性樹脂組成物には、２量体の含有量が３質量％以下であるフェノール樹脂が用いられる。このようなフェノール樹脂は、感光性樹脂組成物が硬化収縮する際、その収縮率を小さく抑えるように寄与する。これは、２量体が多量体の中でも相対的に揮発しやすいため、硬化の際に揮発してその分体積が減少するためであると考えられる。すなわち、上記のようなフェノール樹脂を含む感光性樹脂層２１０は、部分的に厚さが異なっていても、各部の収縮量の差が小さく抑えられている。このため、厚さが異なる部位を含む感光性樹脂層２１０が最終的に硬化したとしても、硬化膜の表面に段差が生じにくくなる。例えば、半導体チップ２３を埋め込むように感光性樹脂層２１０を形成したとき、半導体チップ２３の上面に被さっている部分と被さっていない部分とで段差が生じにくくなる。その結果、表面の平坦性が良好な有機絶縁層２１（樹脂膜）を形成可能な感光性樹脂組成物（感光性樹脂フィルム２０）が得られる。

このように表面の平坦性が良好な有機絶縁層２１は、例えばその上に上層配線層２５が積層されるとき、上層配線層２５に歪みが発生してしまうのを抑制することができる。このため、上層配線層２５の電気伝導性が低下したり、有機絶縁層２１と上層配線層２５との密着性が低下したりするのを避けることができる。

また、このような感光性樹脂組成物は、硬化物の耐熱性（例えばガラス転移温度等）が高いものとなる。このため、耐熱性の良好な有機絶縁層２１が得られる。

なお、２量体の含有量が前記上限値を上回ると、感光性樹脂組成物の硬化収縮率が大きくなる。このため、感光性樹脂層２１０の厚さが部分的に異なっている場合、各部の収縮量の差が大きくなって、硬化膜の表面に段差が生じることとなる。また、硬化物の耐熱性を十分に高められないおそれがある。

また、２量体の含有量は、好ましくは２．５質量％以下とされ、より好ましくは２質量％以下とされる。

一方、２量体の含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０５質量％以上とされ、より好ましくは０．１０質量％以上とされる。これにより、感光性樹脂組成物の調製において過度な精製が不要になるため、製造コストの上昇を抑えることができる。また、分子量分布のバランスが低下するのを避け、有機絶縁層２１（樹脂膜）の物性が低下するのを抑制することができる。

また、感光性樹脂組成物には、好ましくは３量体の含有率が３質量％以下であるフェノール樹脂が用いられる。このようなフェノール樹脂は、感光性樹脂組成物が硬化収縮する際、その収縮率をさらに小さく抑えるように寄与する。これは、３量体が多量体の中でも２量体に次いで揮発しやすいため、硬化の際に揮発してその分体積が減少しやすいためであると考えられる。このため、厚さが異なる部位を含む感光性樹脂層２１０が最終的に硬化したとしても、硬化膜の表面に段差が生じにくくなる。

なお、３量体の含有量が前記上限値を上回ると、２量体の含有量によっても若干異なるが、感光性樹脂組成物の硬化収縮率が大きくなるおそれがある。このため、感光性樹脂層２１０の厚さが部分的に異なっている場合、各部の収縮量の差が大きくなって、硬化膜の表面に段差が生じるおそれがある。

また、３量体の含有量は、好ましくは２．５質量％以下とされ、より好ましくは２質量％以下とされる。

一方、３量体の含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０５質量％以上とされ、より好ましくは０．１０質量％以上とされる。これにより、感光性樹脂組成物の調製において過度な精製が不要になるため、製造コストの上昇を抑えることができる。また、分子量分布のバランスが低下するのを避け、有機絶縁層２１（樹脂膜）の物性が低下するのを抑制することができる。

なお、２量体および３量体の含有量は、それぞれ、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量分布の全面積に対する２量体および３量体の面積を百分率で表す面積法によって求めることができる。

また、２量体および３量体の含有量は、例えば、感光性樹脂組成物に対してこれらの低分子量成分を除去する処理を施すことにより調整することが可能である。かかる処理としては、例えば、ＧＰＣによる分子量分画法、再沈殿法、ソクスレー抽出法等が用いられる。また、同じ処理または異なる処理を複数回行うようにしてもよい。

なお、本明細書における２量体とは、フェノール樹脂中に含まれる低分子量成分の二核体で、１分子中にベンゼン環を２つ含むフェノール類であり、本明細書における３量体とは、フェノール樹脂中に含まれる低分子量成分の三核体で、１分子中にベンゼン環を３つ含むフェノール類である。

また、フェノール樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１，０００〜２０，０００程度であるのが好ましく、３，０００〜１０，０００程度であるのがより好ましく、４，５００〜８，０００程度であるのがさらに好ましい。これにより、感光性樹脂組成物の硬化収縮率を比較的小さく抑えることができ、かつ、良好な溶融粘度を有する感光性樹脂組成物を得ることができる。

すなわち、重量平均分子量が前記下限値を下回ると、２量体や３量体の含有率によっては硬化収縮率が大きくなるおそれがある。また、硬化物の耐熱性や機械的特性が低下するおそれがある。一方、重量平均分子量が前記上限値を上回ると、溶融粘度が高くなり、例えば感光性樹脂フィルム２０に対する半導体チップ２３の埋め込み性が低下するおそれがある。

なお、フェノール樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。

（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感光性樹脂組成物が得られる。かかる化学増幅型の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なものとなる。

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ものが挙げられ、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。

なお、感光剤は、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ものが好ましい。

感光剤の添加量は、特に限定されないが、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。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２１０のパターニング性を高めるとともに、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。

なお、感光剤は、感光性樹脂組成物にネガ型の感光性を付与するものであってもよいし、ポジ型の感光性を付与するものであってもよいが、高アスペクト比の開口部を高精度に形成可能な点等を考慮すれば、ネガ型であるのが好ましい。

（カップリング剤）
感光性樹脂組成物は、さらにカップリング剤（密着助剤）を含んでいてもよい。カップリング剤を有する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、例えば貫通配線２２や半導体チップ２３に対する密着性が良好な有機絶縁層２１が得られる。

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。

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。

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。

ア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。

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。

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。

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。

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。

また、官能基として酸無水物を含むカップリング剤が好ましく用いられる。官能基として酸無水物を含むカップリング剤（以下、「酸無水物含有カップリング剤」という。）は、官能基である酸無水物が無機酸化物を溶解させるとともに、陽イオン（金属陽イオン等）と配位結合する。

一方、酸無水物含有カップリング剤に含まれるアルコキシ基は、加水分解して例えばシラノールとなる。このシラノールは、無機材料の表面水酸基と脱水縮合し、無機材料表面と共有結合で強固に結合する。

これらの結合機構に基づいて、無機材料に対する密着性が良好な感光性樹脂組成物が得られる。

酸無水物含有カップリング剤としては、特にアルコキシシリルアルキルカルボン酸無水物が好ましく用いられる。このようなカップリング剤によれば、無機材料に対する密着性がより良好であり、かつ感度が良好でパターニング性に優れた感光性樹脂組成物が得られる。

アルコキシシリルアルキルカルボン酸無水物の具体例としては、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、３−ジメチルエトキシシリルプロピルコハク酸無水物のようなコハク酸無水物、３−トリメトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、３−トリエトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、３−ジメチルメトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物、３−ジメチルエトキシシリルプロピルシクロヘキシルジカルボン酸無水物のようなジカルボン酸無水物、３−トリメトキシシリルプロピルフタル酸無水物、３−トリエトキシシリルプロピルフタル酸無水物、３−ジメチルメトキシシリルプロピルフタル酸無水物、３−ジメチルエトキシシリルプロピルフタル酸無水物のようなフタル酸無水物等が挙げられる。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。

これらの中でもコハク酸無水物が好ましく用いられ、特に３−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物がより好ましく用いられる。かかるカップリング剤によれば、分子長や分子構造が最適化されるため、前述した密着性およびパターニング性がより良好になる。

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。

カップリング剤の添加量は、特に限定されないが、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、例えば貫通配線２２や半導体チップ２３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２１が得られる。これにより、有機絶縁層２１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。

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、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。

（その他の添加剤）
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。

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。

（溶剤）
感光性樹脂組成物は、溶剤を含んでいてもよい。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、かつ、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。

溶剤としては、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、酢酸ブチル等が挙げられる。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。

＜感光性樹脂ワニス＞
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、ワニス状をなしていてもよい。

ワニス状の感光性樹脂組成物は、例えば原料と溶剤とを均一に混合することによって調製される。なお、溶剤は必要に応じて添加され、溶剤を用いることなくワニス化することも可能である。また、その後、フィルターによる濾過、脱泡等の処理に供されてもよい。

ワニス状の感光性樹脂組成物における固形分濃度は、特に限定されないが、２０〜８０質量％程度であるのが好ましい。このような固形分濃度を有するワニス状の感光性樹脂組成物は、粘度が最適化されるため、狭い隙間にも浸透しやすい良好な流動性を有し、かつ、膜切れを生じさせにくいものとなる。

＜感光性樹脂フィルム＞
次に、本実施形態に係る感光性樹脂フィルムについて説明する。

感光性樹脂フィルムは、前述したように、感光性樹脂組成物をフィルム化したものであってもよいし、キャリアーフィルムに感光性樹脂組成物が塗布されて得られたものであってもよい。

後者の感光性樹脂フィルムの製造方法としては、例えば、キャリアーフィルム上にワニス状の感光性樹脂組成物を塗布した後、乾燥させる方法が挙げられる。

具体的には、各種コーター装置を用いてワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に塗工した後、これを乾燥する方法、スプレー装置を用いてワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に噴霧した後、これを乾燥する方法、等が挙げられる。これらの中でも、バーコーター、ダイコーター、リップコーター等の各種コーター装置を用いて、ワニス状の感光性樹脂組成物をキャリアーフィルム上に塗工した後、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、均一な感光性樹脂層の厚みを有する感光性樹脂フィルムを効率よく製造することができる。

感光性樹脂フィルムにおける溶剤の含有率は、特に限定されないが、感光性樹脂フィルム全体の１０質量％以下であるのが好ましい。これにより、感光性樹脂フィルムのタックの改善を図るとともに、感光性樹脂フィルムの硬化性を高めることができる。また、溶剤の揮発によるボイドの発生を抑制することができる。

乾燥条件としては、例えば８０〜１５０℃の温度で、５〜３０分間加熱する条件が挙げられる。

キャリアーフィルムに積層された感光性樹脂フィルムは、取り扱い性、表面の清浄性等の観点から有用である。このとき、キャリアーフィルムは巻取り可能なロール形態であってもよく、枚葉形態であってもよい。

キャリアーフィルムの構成材料としては、例えば、樹脂材料、金属材料等が挙げられる。このうち、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、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のようなポリエステル、ポリカーボネート、シリコーン、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。また、金属材料としては、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、鉄または鉄合金等が挙げられる。

これらの中でも、ポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレートを含むキャリアーフィルムが好ましく用いられる。このようなキャリアーフィルムは、感光性樹脂フィルムを好適に支持しつつ、剥離容易性も比較的良好である。

また、感光性樹脂フィルムの表面には、必要に応じてカバーフィルムが設けられていてもよい。このカバーフィルムは、貼り付け作業までの間、感光性樹脂フィルムの表面を保護する。

カバーフィルムの構成材料としては、キャリアーフィルムの構成材料として列挙したものの中から適宜選択されるが、保護性、剥離容易性の観点からポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレートを含むカバーフィルムが好ましく用いられる。

＜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。

かかる半導体装置は、耐薬品性に優れた保護膜を備えているため、信頼性の高いものである。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。

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るものであれば、特に限定されないものの、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、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、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。

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るものではない。

例えば、本発明の感光性樹脂組成物および感光性樹脂フィルムは、前記実施形態のような有機絶縁層の他に、半導体用バッファーコート、再配線層、α線防止膜、層間絶縁膜等にも適用可能である。これらは、いずれも永久膜として用いられるため、本発明の感光性樹脂組成物の硬化物が有する高い機械的特性が効果的に作用する。

また、本発明の感光性樹脂組成物および感光性樹脂フィルムは、半導体装置の他、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）や各種センサーの構造形成材料、液晶表示装置、有機ＥＬ装置のような表示装置の構造形成材料等にも適用可能である。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．硬化収縮評価用試験片の作製
（実施例１）
まず、表１、２に示す原料をベンジルアルコールに溶解させ、溶液を調製した。

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、ワニス状の感光性樹脂組成物を得た。この感光性樹脂組成物はネガ型であり、固形分の割合は５０質量％とした。

次に、厚さ３８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用意し、これをキャリアーフィルムとして感光性樹脂組成物を塗布した。塗布装置にはバーコーターを用いた。塗布後、１２０℃で１０分間乾燥させ、平均厚さ１５０μｍの感光性樹脂フィルムを得た。

次に、カバーフィルムとして厚さ３８μｍのＰＥＴフィルムを用意し、これを感光性樹脂フィルムに貼り合わせた。これにより、積層フィルムを得た。

次に、有機基板上にシリコンチップおよび銅製ピラーを配置した試験片を用意した。なお、シリコンチップは１ｃｍ角の正方形とし、厚さは１７０μｍであった。また、銅製ピラーの高さは１９０μｍであった。

続いて、各実施例および各比較例の積層フィルムからカバーフィルムを剥がし、感光性樹脂フィルムを露出させるとともに、感光性樹脂フィルムをシリコンチップおよび銅製ピラーに重ねた。

次に、真空加圧式ラミネーターを用いて、感光性樹脂フィルムおよび試験片を１００℃、０．４ＭＰａで３０秒間加圧した後、感光性樹脂フィルムからキャリアーフィルムを剥離した。これにより、感光性樹脂フィルムを残置した。

次に、試験片に対し、大気中でホットプレートにて７０℃で２分間の露光前加熱処理を施した。
次に、試験片に対し、露光処理を３００ｍＪ／ｃｍ^２で施した。

次に、露光後の試験片に対し、大気中でホットプレートにて７０℃で５分間の露光後加熱処理を施した。
次に、試験片に対し、スプレー現像装置にて、現像液に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）を用いて、９０秒の現像処理を施した。
次に、２００℃で９０分間加熱して、硬化膜を得た。

以上のようにして、有機基板、シリコンチップ、および硬化膜（樹脂膜）を備えた硬化収縮評価用試験片を得た。なお、図７は、硬化収縮評価用試験片の構成を模式的に示す縦断面図である。図７に示す硬化収縮評価用試験片７は、有機基板７１、シリコンチップ７２、銅製ピラー７３および硬化膜７４を有している。そして、シリコンチップ７２および銅製ピラー７３は、硬化膜７４に埋め込まれている。

（実施例２〜９）
感光性樹脂フィルムの構成を表１〜３に示すように変更した以外は、実験例１と同様にして硬化収縮評価用試験片を得た。なお、分子量分布の変更にあたっては、ＧＰＣによる分子量分画法を用いた。

（比較例１〜５）
感光性樹脂フィルムの構成を表１〜３に示すように変更した以外は、実験例１と同様にして硬化収縮評価用試験片を得た。なお、分子量分布の変更にあたっては、ＧＰＣによる分子量分画法を用いた。

２．感光性樹脂組成物の分子量分布の評価
まず、各実施例および各比較例の感光性樹脂組成物を、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量分布測定に供した。

そして、２量体の含有率および重量平均分子量を算出した。算出結果を表２、３に示す。

３．硬化収縮評価用試験片の評価
まず、各実施例および各比較例で得た硬化収縮評価用試験片を切断し、断面を電子顕微鏡で観察した。

次に、銅製ピラー７３が存在する部分における有機基板表面から硬化膜７４表面までの距離ｔ１と、シリコンチップ７２も銅製ピラー７３も存在しない部分における有機基板７１表面から硬化膜７４表面までの距離ｔ２と、を測定した。

次に、距離の差（ｔ１−ｔ２）、すなわち硬化膜７４の表面における段差の高さを算出した。算出結果を表２、３に示す。

４．感光性樹脂組成物の硬化物の評価
まず、各実施例および各比較例の感光性樹脂組成物の硬化物について、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いてガラス転移温度を測定した。
測定結果を表２、３に示す。

表２、３から明らかなように、各実施例で得られた試験片では、硬化膜の表面に形成される段差の高さが十分に低いことが認められた。すなわち、各実施例で得られた試験片は、硬化膜の表面平坦性が高いことが認められた。

１ 半導体装置
２ 貫通電極基板
３ 半導体パッケージ
７ 硬化収縮評価用試験片
２０ 感光性樹脂フィルム
２１ 有機絶縁層
２２ 貫通配線
２３ 半導体チップ
２４ 下層配線層
２５ 上層配線層
２６ 半田バンプ
３１ パッケージ基板
３２ 半導体チップ
３３ ボンディングワイヤー
３４ 封止層
３５ 半田バンプ
４１ マスク
４２ 開口部
７１ 有機基板
７２ シリコンチップ
７３ 銅製ピラー
７４ 硬化膜
２０２ 基板
２１０ 感光性樹脂層

Claims (8)

1. 熱硬化性樹脂と、
   前記熱硬化性樹脂と反応し得るフェノール樹脂と、
   感光剤と、
   を含み、
   前記フェノール樹脂における２量体の含有量が３質量％以下であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
2. さらに密着助剤を含む請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
3. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１または２に記載の感光性樹脂組成物。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の感光性樹脂組成物を含むことを特徴とする感光性樹脂フィルム。
5. 厚さが１００〜１０００μｍである請求項４に記載の感光性樹脂フィルム。
6. 半導体チップと、
   前記半導体チップの表面上に少なくとも設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の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。
7. 前記樹脂膜は、前記半導体チップを埋め込むように設けられている請求項６に記載の半導体装置。
8. 請求項６または７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。

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