JP6465340B2 - ケイ素を含む基板を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(I)支持体上に仮固定層を形成する工程、
(II)表面から裏面まで貫通した、少なくとも一つ以上の半導体素子が入る大きさの第一開口部が設けられており、表面又は裏面のどちらか一方の面に第一絶縁層が形成されている、ケイ素を含む基板を用意する工程、
(III)前記仮固定層と第一絶縁層とを対向するように貼り合わせる工程、
(IV)少なくとも1つ以上の半導体素子を前記第一開口部の内部に、半導体素子の回路面が仮固定層と対向するように配置する工程、
(V)前記ケイ素を含む基板及び第一絶縁層と、半導体素子との隙間を樹脂組成物で封止する工程、
(VI)前記支持体及び仮固定層をはく離する工程。
また、本発明は、前記ケイ素を含む基板が、ガラス基板又はシリコン基板である前記の半導体装置の製造方法に関する。
また、本発明は、前記ケイ素を含む基板の厚みT1が50〜750μmである前記の半導体装置の製造方法に関する。
また、本発明は、前記ケイ素を含む基板の厚みT1と半導体素子の厚みT2との差(T1−T2)が300μm以下である前記の半導体装置の製造方法に関する。
また、本発明は、さらに、下記の工程(VII)〜(XIV)を有する、前記の半導体装置の製造方法に関する。
(VII)前記半導体素子の回路面側及び第一絶縁層上に、第二絶縁層を形成する工程、
(VIII)前記第二絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る第二開口部を形成する工程、
(IX)前記第二絶縁層の表面にシード層を形成する工程、
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程、
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、前記レジストパターンを除去する工程、
(XII)前記シード層を除去する工程、
(XIII)前記配線パターンの形成面上に第三絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る第三開口部を形成する工程、
(XIV)前記第三開口部に外部接続用端子を設ける工程。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、下記の工程(I)〜(VI)を有する。
(I)支持体上に仮固定層を形成する工程、
(II)表面から裏面まで貫通した、少なくとも一つ以上の半導体素子が入る大きさの第一開口部が設けられており、表面又は裏面のどちらか一方の面に第一絶縁層が形成されている、ケイ素を含む基板を用意する工程、
(III)前記仮固定層と第一絶縁層とを対向するように貼り合わせる工程、
(IV)少なくとも1つ以上の半導体素子を前記第一開口部の内部に、半導体素子の回路面が仮固定層と対向するように配置する工程、
(V)前記ケイ素を含む基板及び第一絶縁層と、半導体素子との隙間を樹脂組成物で封止する工程、
(VI)前記支持体及び仮固定層をはく離する工程。
本発明の半導体装置の製造方法は、さらに、下記の工程(VII)〜(XIV)を有してもよい。
(VII)前記半導体素子の回路面側及び第一絶縁層上に、第二絶縁層を形成する工程、
(VIII)前記第二絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る第二開口部を形成する工程、
(IX)前記第二絶縁層の表面にシード層を形成する工程、
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程、
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、前記レジストパターンを除去する工程、
(XII)前記シード層を除去する工程、
(XIII)前記配線パターンの形成面上に第三絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る第三開口部を形成する工程、
(XIV)前記第三開口部に外部接続用端子を設ける工程。
工程(I)は、図4(a)に示すように、支持体1上に仮固定層2を形成する工程である。支持体1の材質は特に限定されないが、熱による寸法変化が小さいSUS板やシリコンウェハ等が好適である。同様に厚みも特に限定するものではないが、反り抑制が可能な0.5mm以上の厚みが好適である。
仮固定層2についても特に限定されるものでなく、例えば、市販されている仮固定フィルム等を用いて形成することができる。また、仮固定層2に耐熱性が必要な場合には、例えば、特開2010−254808号公報に記載のジアミン化合物と、芳香族多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる、アミド結合又はイミド結合を有する特定の構造を有する重合体フィルムを用いることができる。
工程(II)は、表面から裏面まで貫通した、少なくとも一つ以上の半導体素子が入る大きさの第一開口部15が設けられており、表面又は裏面のどちらか一方の面に第一絶縁層3が形成されている、ケイ素を含む基板を用意する工程である。
まず、ケイ素を含む基板4を準備する。ケイ素を含む基板4については、表面がシリコン酸化膜で覆われたシリコンウェハ等のシリコン基板やガラス基板など、市販されており一般に入手可能な材料を使用することができる。
これらの中でも、ケイ素を含む基板4としては、ガラス基板又はシリコン基板を用いることが好ましい。
ケイ素を含む基板4の厚みT1は特に限定されるものではないが、反り抑制及び製造される半導体装置の薄型化の観点より、例えば、50μm〜750μmの厚みが好ましく、30μm〜500μmの厚みがより好ましい。
さらに、ケイ素を含む基板4の厚みT1と半導体素子5の厚みT2との差(T1−T2)が300μm以下であることが好ましい。(T1−T2)が300μm以下であると、得られる半導体装置の反りが低減し、100μm以下であると放熱性が向上する。
工程(III)は、図4(b)に示すように、前記仮固定層2と第一絶縁層3とを対向するように貼り合わせる工程である。
工程(IV)は、図4(c)に示すように、少なくとも1つ以上の半導体素子5を前記第一開口部15の内部に、半導体素子5の回路面が仮固定層2と対向するように配置する工程である。半導体素子5のサイズは、特に限定されるものではないが、例えば、3mm〜15mm角であり、高さは50μm〜750μmである。
工程(V)は、図4(d)に示すように、前記ケイ素を含む基板4及び第一絶縁層3と、半導体素子5との隙間を樹脂組成物6で封止する工程である。
樹脂組成物6は液状、顆粒状、フィルム状のいずれも適用可能であり、市販の封止材を用いてもよい。半導体素子5と基板の隙間をボイドなく封止するには、流動性の高い液状の樹脂組成物が好適である。樹脂組成物6の封止方法としては、公知のトランスファーモールド、コンプレッションモールド、真空ラミネーター、ロールラミネーター、プレス機によって封止する工程及びオーブンにより熱硬化する工程を経ることにより、半導体素子5の周囲を樹脂組成物6で封止する。
樹脂組成物6の封止温度は、好ましくは100〜200℃であり、より好ましくは120〜180℃である。封止温度が100〜200℃の場合、良好に樹脂が充填される傾向にある。
樹脂組成物6の封止時間は、好ましくは300〜1000秒であり、より好ましくは200〜900秒である。封止時間が300秒以上の場合、良好に樹脂が充填される傾向にある。また、1000秒以下の場合、生産性の向上やコスト低減が期待できる。
樹脂組成物6の封止圧力は、好ましくは50×103〜360×103Nであり、より好ましくは、100×103〜200×103Nである。封止圧力が50×103N以上の場合、良好に樹脂が充填される傾向にある。また、360×103N以下の場合、半導体素子5の受動面上に、充分な厚みの絶縁層を形成しやすい傾向にある。
次いで、所定の温度及び時間で後硬化を行う。後硬化温度は特に限定するものではないが、好ましくは120〜200℃であり、より好ましくは150〜180℃である。後硬化時間についても特に限定するものではないが、好ましくは15〜180分であり、より好ましくは30〜120分である。
工程(VI)は、図5(e)及び(f)に示すように、前記支持体1及び仮固定層2をはく離する工程である。これにより、図5(e)及び(f)に示すような、少なくとも一つの表面から裏面まで貫通した開口部を有し、前記開口部に、少なくとも一つ以上の半導体素子が樹脂組成物によって封止された、ケイ素を含む基板が得られる。
はく離する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、仮固定層2に熱ではく離する仮固定フィルムを用いた場合、所定温度に設定されたホットプレート上に載せ、支持体1、及び仮固定層2をはく離することができる。ホットプレートの温度は特に限定するものではなく、仮固定用フィルムの特性に合った温度を選択することができる。
工程(VII)は、図5(g)に示すように、前記半導体素子5の回路面側及び第一絶縁層3上に、第二絶縁層7を形成する工程である。第二絶縁層7は、特に限定されるものではなく、感光性樹脂組成物や熱硬化性樹脂組成物を用いて形成することができる。
第二絶縁層7が液状の場合は公知のスプレーコーターにより形成する工程やスピンコーター、スリットコーターで塗布する工程を経ることにより、第二絶縁層7を半導体素子5の回路面上に形成させる。タブレット状の場合は、公知のコンプレッションモールドにより形成する工程やトランスファーモールドにより射出成型する工程を経ることにより形成させることができる。フィルム状の場合は、公知の真空ラミネーター、ロールラミネーター、プレス機等により貼り合わせる工程を経ることにより形成させることができる。
第二絶縁層7の形成温度は、好ましくは50〜140℃であり、より好ましくは70〜100℃である。形成温度が50℃以上の場合、良好に樹脂が塗布される傾向にある。また、140℃以下の場合、形成後にPET等の支持体をはく離することが容易となる傾向にある。第二絶縁層7の形成時間は、好ましくは10〜300秒であり、より好ましくは30〜120秒である。形成時間が10秒以上の場合、良好に樹脂が塗布される傾向にある。また、300秒以下の場合、生産性の向上やコスト低減が期待できる。第二絶縁層7の形成圧力は、好ましくは0.2〜2.0MPaであり、より好ましくは、0.2〜1.0MPaである。形成圧力が0.2M以上の場合、良好に樹脂が塗布される傾向にある。また、2.0MPa以下の場合、半導体素子5の回路面上に、充分な厚みの絶縁層が形成しやすい傾向にある。次いで、所定の温度及び時間で後硬化を行う。後硬化温度は特に限定するものではないが、好ましくは120〜200℃であり、より好ましくは150〜180℃である。後硬化時間についても特に限定するものではないが、好ましくは15〜180分であり、より好ましくは30〜120分である。
工程(VIII)は、図5(h)に示すように、前記第二絶縁層7に、半導体素子5の回路面にまで到る第二開口部16を形成する工程である。
第二開口部16を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、第二絶縁層7に感光性樹脂組成物を用いた場合であれば、マスクパターンを通して活性光線を照射することにより、露光部の感光性樹脂組成物を光硬化させ、次いで、現像により露光部以外の感光性樹脂組成物を除去することで、第二開口部16を形成することができる。
活性光線の光源としては、公知の光源を用いることができるが、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等が使用できる。また、直接描画方式のダイレクトレーザー露光を用いてもよい。露光量は使用する装置や感光性樹脂組成物の組成によって異なるが、好ましくは10〜600mJ/cm2であり、より好ましくは20〜400mJ/cm2である。露光量が10〜600mJ/cm2の場合、感光性樹脂組成物の開口形状を安定して得ることができる傾向にある。
現像に用いる現像液としては、例えば、20〜50℃の炭酸ナトリウムの希薄溶液(1〜5質量%水溶液)等のアルカリ現像液が用いられ、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング及びスクラッピング等の公知の方法により現像することができる。
デスミア処理液としては、例えば、過マンガン酸ナトリウム液、水酸化ナトリウム液、過マンガン酸カリウム液、クロム液、硫酸等の混合液を用いることができる。デスミア処理液を用いた処理は、例えば、熱湯や所定の膨潤液を用いて被処理基板を膨潤処理した後、デスミア処理液で残渣等を除去し、還元(中和)を行った後、水洗、湯洗、乾燥を行う処理である。1回の処理を行っても充分な粗化及び残渣除去の効果が得られない場合は複数回処理を行ってもよい。また、デスミア処理液を用いた処理後に、再度、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化を行ってもよい。再度の熱硬化は、用いる熱硬化性樹脂によっても効果は異なるが、熱硬化を充分に行い、未反応物を減少させること、ガラス転移温度を上げることができるだけでなく、低熱膨張化を図ることができる。
工程(IX)は、図6(i)に示すように、前記第二絶縁層7の表面にシード層8を形成する工程である。シード層8の形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、無電解銅めっき法、スパッタ法等を用いることができる。スパッタ法の場合、銅を蒸着する前にTiを蒸着する等、形成層を種々選択することができる。シード層8の厚みは特に制限はないが、0.1μm〜1.0μmが好ましい。
工程(X)は、図6(j)に示すように、前記シード層8上に回路形成用レジスト9を形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程である。シード層8上に回路形成用レジスト9を形成し、マスクパターンを通して活性光線を照射することにより、回路形成用レジスト9の所定部分を露光し、露光部の回路形成用レジスト9を光硬化させ、現像により露光部以外の回路形成用レジスト9を除去することで、レジストパターンを形成することができる。回路形成用レジスト9は液状、フィルム状のいずれも用いることができる。液状の場合は、印刷機を用いて塗布することができる。また、フィルム状の場合は、ロールラミネーターや真空ラミネーターを用いて貼り付けることができる。
工程(XI)は、図6(k)に示すように、電気めっき法により配線パターン10を形成し、前記レジストパターンを除去する工程である。配線パターン10は1〜20μmの厚みが好ましい。レジストパターンを除去する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、はく離液により、はく離することができる。
工程(XII)は、図7(m)に示すように、前記シード層8を除去する工程である。シード層8を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、エッチング液によりシード層8を除去することができる。
工程(XIII)は、図7(n)に示すように、前記配線パターン10の形成面上に第三絶縁層11を形成し、配線パターンにまで到る第三開口部17を形成する工程である。第三開口部17の開口径は、例えば、100〜500μmであり、深さは5〜50μmであることが好ましい。また、第三開口部17の形状は、特に限定されるものではない。第三絶縁層は、特に限定するものではなく、感光性樹脂組成物や熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。また、第三開口部17の形成方法も、特に限定されるものではなく、例えば、第二絶縁層と同様の方法で第三開口部17を形成することができる。
工程(XIV)は、前記第三開口部17に外部接続用端子を設ける工程である。第三開口部17から露出した配線パターン10上に無電解ニッケルめっき/金めっき液を用いてめっき処理を行い、ニッケル/金層12を形成する。ニッケル/金層12の厚みは特に限定するものではないが、ニッケル層の厚みは1〜10μm、金層の厚みは0.1μm程度であることが好ましい。
エポキシ樹脂としては、分子内に1つ以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂は、特に限定されるものではないが、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、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールSジグリシジルエーテル等のビスフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビキシレノールジグリシジルエーテル等のビキシレノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールAグリシジルエーテル等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びそれらの二塩基酸変性ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、単独、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
上記エポキシ樹脂の中でも、銅との密着性や絶縁性に優れる点で、日本化薬株式会社製NC−3000H(ビフェニル骨格含有多官能固形エポキシ樹脂)等のビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。
上記エポキシ樹脂の含有量は、無機フィラー成分を除く樹脂成分100重量部に対して、30〜90質量部であることが好ましく、40〜80質量部であることがより好ましい。
フェノール樹脂としては、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂であれば特に制限はないが、例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF及び置換又は非置換のビフェノール等の1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ベンズアルデヒド型フェノールとアラルキル型フェノールとの共重合型フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、並びにこれらの2種以上を共重合して得られるフェノール樹脂等が挙げられる。これらのフェノール樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノール樹脂は、従来公知のフェノール樹脂用硬化剤と併用して用いてもよく、エポキシ樹脂用硬化剤として用いてもよい。
ポリアミドイミド樹脂は、分子骨格中にアミド結合とイミド結合とを有する樹脂であり、例えば、分子内にカルボキシル基及びカルボン酸無水物の両者を有する化合物とジイソシアネート化合物とを反応させることにより得られるもの、及びイミド基を有するジカルボン酸化合物とジイソシアネート化合物とを反応させることにより得られるもの等が挙げられる。
イミド基を有するジカルボン酸化合物は、例えば、ジアミン化合物と、無水トリメリット酸等のトリカルボン酸化合物とを反応させることにより得ることができる。イミド基を有するジカルボン酸化合物の製造に用いられるジアミン化合物としては、例えば、(4,4´−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタンが好ましく挙げられ、硬化物の物性を調整する観点から、3,3´−ジヒドロキシ−4,4´−ジアミノビフェニル等のフェノール性水酸基を有するジアミン化合物を用いてもよい。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂としては、例えば、東洋紡績株式会社製「バイロマックスHR11NN」、「バイロマックスHR12N2」、「バイロマックスHR16NN」等が商業的に入手可能である(「バイロマックス」は登録商標)。
熱硬化性ポリイミド樹脂としては、分子構造中に少なくとも2個の不飽和N−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物を含有することが好ましい。具体的には、例えば、N,N´−エチレンビスマレイミド、N,N´−ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N´−(1,3−フェニレン)ビスマレイミド、N,N´−[1,3−(2−メチルフェニレン)]ビスマレイミド、N,N´−[1,3−(4−メチルフェニレン)]ビスマレイミド、N,N´−(1,4−フェニレン)ビスマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、3,3−ジメチル−5,5−ジエチル−4,4−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホン、ビス(4−マレイミドフェニル)スルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)ケトン、ビス(4−マレイミドシクロヘキシル)メタン、1,4−ビス(4−マレイミドフェニル)シクロヘキサン、1,4−ビス(マレイミドメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(マレイミドメチル)ベンゼン、1,3−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル] −1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、4,4−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]ケトン、2,2´−ビス(4−マレイミドフェニル)ジスルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)ジスルフィド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)−3,5−ジメチル−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド等が挙げられ、これらのマレイミド化合物は、単独で用いても2種類以上を混合して用いてもよい。
上記マレイミド化合物の重合触媒としては、公知のマレイミド樹脂用の重合触媒を使用することができ、例えば、イミダゾール類、第3級アミン類、第4級アンモニウム塩類、三弗化ホウ素アミン錯体、オルガノフォスフィン類、オルガノホスホニウム塩等のイオン触媒、ヒドロペルオキシド等の有機過酸化物、アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物等のラジカル重合開始剤などが挙げられる。
熱硬化性ポリイミド樹脂は、エポキシ樹脂用硬化剤としても好ましく用いられる。エポキシ樹脂用硬化剤として好適に用いられる熱硬化性ポリイミド樹脂としては、好ましくは上記ビスマレイミド化合物とジアミン化合物との反応物、より好ましくは上記のビスマレイミド化合物とジアミン化合物と酸性置換基を有するアミン化合物との反応物である。
上記反応物の製造に用いられるジアミン化合物としては、例えば、芳香族アミン類であるm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、3,3´−ジメチル−4,4´−ジアミノジフェニルメタン、3,3´−ジエチル−4,4´−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4´−ジアミノベンゾフェノン、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル、3,3´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ベンジジン、4,4´−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4´−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4´−ジアミノ−3,3´−ビフェニルジオール及びグアナミン化合物類であるベンゾグアナミン等が好ましく挙げられる。
また、上記反応物の製造に用いられる酸性置換基を有するアミン化合物としては、例えば、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、o−アミノフェノール、p−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、o−アミノ安息香酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、3,5−ジヒドロキシアニリン、3,5−ジカルボキシアニリン等が好ましく挙げられる。
無機フィラーとしては、特に限定されるものではなく、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の体質顔料や、銅、錫、亜鉛、ニッケル、銀、パラジウム、アルミニウム、鉄、コバルト、金、白金等の金属粉体などが挙げられる。
また、無機フィラーの平均粒径は、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは1μm以下、特に好ましくは300nm以下、極めて好ましくは100nm以下である。
無機フィラーの最大粒径及び平均粒径を、上記範囲内とすることにより、デスミア処理後の表面を平滑にすることができる。無機フィラーの充填量は、好ましくは1〜90質量%であり、より好ましくは20〜70質量%であり、さらに好ましくは30〜60質量%である。なお、ここでいう無機フィラーの最大粒径及び平均粒径は動的光散乱式ナノトラック粒度分布計「UPA−EX150」(日機装株式会社製)又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」(日機装株式会社製)を用いて測定した値を意味する。
なお、本発明の各絶縁層を形成する樹脂組成物は、特に限定されるものではないが、半導体素子を封止する際に用いる樹脂組成物と同様のものを用いることができる。
<樹脂組成物A>
樹脂組成物Aを製造するにあたり、まず硬化剤1を調製した。
温度計、攪拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積2リットルの反応容器に、ビス(4−アミノフェニル)スルホン26.40gと、2,2´−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン484.50gと、p−アミノ安息香酸29.10g、及びジメチルアセトアミド360.00gを入れ、140℃で5時間反応させて分子主鎖中にスルホン基を有し、酸性置換基と不飽和N−置換マレイミド基を有する硬化剤1の溶液を得た。
次に、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂70質量部(日本化薬株式会社製、NC−3000H、商品名)、上記で得られた硬化剤1を固形分で30質量部、及びビニルシランで処理したシリカフィラー(平均粒径:50nm)を樹脂成分100質量部に対して30質量部になるように配合し、樹脂組成物Aを得た。
なお、シリカフィラーの粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「MT−3100」(日機装株式会社製)を用いて測定し、平均粒径が50nm、最大粒径が1μm以下となっていることを確認した。
樹脂組成物Bを製造するにあたり、まず硬化剤2を調製した。
ジアミン化合物としてワンダミンHM(WHM)〔(4,4´−ジアミノ)ジシクロヘキシルメタン、新日本理化株式会社製、商品名、「ワンダミン」は登録商標〕52.7g、反応性官能基を有するジアミンとして3,3´−ジヒドロキシ−4,4´−ジアミノビフェニル6g、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(TMA)108g及び非プロトン性極性溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)1281gをフラスコに入れ、フラスコ内の温度を80℃に設定して30分間撹拌した。撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン192gをさらに添加し、フラスコ内の温度を160℃に昇温して2.5時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を180℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。フラスコ内の溶液を60℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格(炭素原子数約50)を有するジカルボン酸として水添α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸(CI−1000、日本曹達株式会社製、商品名)309.5gを入れ、10分間撹拌した。撹拌終了後、ジイソシアネートとして4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)119.7gを添加し、フラスコ内の温度を160℃に上昇させて2時間反応させ、硬化剤2の溶液として、ポリアミドイミド樹脂を得た。
このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ47000であった。ポリアミドイミド1分子あたりの平均反応性官能基数Nは4.4であった。
次に、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、NC−3000H、商品名)70質量部、上記で得られた硬化剤2を固形分で30質量部、及びビニルシランで処理したシリカフィラー(平均粒径:50nm)を樹脂成分100質量部に対して30質量部になるように配合し、樹脂組成物Bを得た。
なお、シリカフィラーの粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「MT−3100」(日機装株式会社製)を用いて測定し、平均粒径が50nm、最大粒径が1μm以下となっていることを確認した。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、エピクロンN660、商品名)70質量部、硬化剤として、フェノキシ樹脂(新日鉄化学株式会社製、YP−55、商品名)、メラミン変性フェノールノボラック樹脂(DIC株式会社製、LA7054、商品名)30質量部、硫酸バリウム(平均粒径:300nm)を樹脂成分100質量部に対して10質量部、及びビニルシランで処理したシリカフィラー(平均粒径:50nm)を樹脂成分100質量部に対して30質量部配合し、樹脂組成物Cを得た。
なお、硫酸バリウム及びシリカフィラーの粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「MT−3100」(日機装株式会社製)を用いて測定し、硫酸バリウムの平均粒径が300nm、最大粒径が2μmであること、シリカフィラーの平均粒径が50nm、最大粒径が1μmであることを確認した。
上述のように得た樹脂組成物A〜Cの溶液を支持体である16μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム(G2−16、帝人株式会社製、商品名)上にそれぞれ塗布し、熱風対流式乾燥機を用いて、100℃で10分間乾燥することによって支持体上に樹脂フィルムを得た。
次いで、熱硬化性樹脂フィルムから保護フィルムを剥がし、ケイ素を含む基板4として、直径220mm、厚み0.25〜0.50mmのガラス基板(日本電気硝子株式会社製、OA-10G、商品名)の片側に樹脂フィルムを配置した。プレス式真空ラミネーター(MVLP−500、株式会社名機製作所製、商品名)を用いてガラス基板上に第一絶縁層を形成し、ポリエチレンテレフタラートを剥離した後、ガラス基板と第一絶縁層を有する部材を得た。ラミネート条件は、ラミネート温度80℃、真空引き時間20秒、ラミネート時間30秒、気圧4kPa以下、ラミネート圧力0.4MPaとした。
次いで、ガラス基板と第一絶縁層を有する部材をCO2レーザー(日立ビアメカニクス株式会社製、波長10.6μm)を用いて、前記部材のガラス基板の表面から前記部材の裏面まで貫通する、8.0mm×8.0mmの開口部を格子状に設け、開口部を有するガラス基板を得た。開口部数は293個、ピッチは縦方向、横方向ともに9.6mmとした。
支持体1として直径220mm、厚み1.5mmのSUS板を準備した。次に、SUS板の片側に仮固定層2として仮固定用フィルムを、ラミネーターを用いて貼り付け(図4(a)参照)、仮固定層付き支持体を得た。SUS板からはみ出した仮固定用フィルムについては、カッターナイフで切り離した。
次いで、開口部を有するガラス基板の第一絶縁層3と仮固定層付き支持体の仮固定層とを向かい合うように貼り合わせた。
半導体素子が配置された開口部に樹脂組成物A〜Cをそれぞれ滴下し、半導体素子を覆うように封止した。詳細には、まず、樹脂組成物A、B又はCを開口部に滴下した。次いで、コンプレッション封止装置(アピックヤマダ株式会社製、WCM−300、商品名)を用いて、半導体素子の受動面及び半導体素子とガラス基板の隙間を樹脂組成物で封止した。封止条件は、封止温度150℃、真空引き時間20秒、封止時間10分、気圧4kPa以下、封止圧力200×103Nとした。次いで、クリーンオーブンで150℃、1時間の熱硬化を行った。
その後、図5(e)及び(f)に示すように、支持体、及び仮固定用フィルムを200℃のホットプレート上ではく離し、成形物(半導体装置)を得た。表1及び2に得られた成形物の製造条件(ガラス基板の厚み、半導体素子の厚み、樹脂組成物の種類と硬化後の厚み)を示す。
(1)成形物の反り
得られた成形物について、直径200mmの範囲を室温下(25℃)でレーザー三次元形状測定装置(株式会社キーエンス製)を用いて測定し、以下の基準に基づいて評価した。結果を表1及び2に示した。
「○」:反り量が1mm未満。
「△」:反り量が1mm以上、2mm未満。
「×」:反り量が2mm以上。
得られた成形物について、目視で確認して、以下の基準に基づいて評価した。結果を表1及び2に示した。
「○」:半導体素子間に充分に樹脂が埋め込まれており、未充填部がないもの。
「×」:半導体素子間に未充填部があるもの。
製造方法の条件を調整することにより、薄型化が可能で、反りが小さく、ウェハレベル半導体装置が得られる。
2 仮固定層
3 第一絶縁層
4 ケイ素を含む基板
5 半導体素子
6 樹脂組成物
7 第二絶縁層
8 シード層
9 回路形成用レジスト
10 配線パターン
11 第三絶縁層
12 ニッケル/金層
13 外部接続用端子
14 感光性樹脂組成物
15 第一開口部
16 第二開口部
17 第三開口部
Claims (5)
- 下記の工程(I)〜(VI)を有する、半導体装置の製造方法。
(I)支持板上に仮固定層を形成する工程、
(II)表面から裏面まで貫通した、少なくとも一つ以上の半導体素子が入る大きさの第一開口部が設けられており、表面又は裏面のどちらか一方の面に第一絶縁層が形成されている、ケイ素を含む基板を用意する工程、
(III)前記仮固定層と第一絶縁層とを対向するように貼り合わせる工程、
(IV)少なくとも1つ以上の半導体素子を前記第一開口部の内部に、半導体素子の回路面が仮固定層と対向するように配置する工程、
(V)前記ケイ素を含む基板及び第一絶縁層と、半導体素子との隙間を樹脂組成物で封止する工程、
(VI)前記支持体及び仮固定層をはく離する工程。 - 前記ケイ素を含む基板が、ガラス基板又はシリコン基板である請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ケイ素を含む基板の厚みT1が50〜750μmである請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ケイ素を含む基板の厚みT1と半導体素子の厚みT2との差(T1−T2)が300μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- さらに、下記の工程(VII)〜(XIV)を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
(VII)前記半導体素子の回路面側及び第一絶縁層上に、第二絶縁層を形成する工程、
(VIII)前記第二絶縁層に、半導体素子の回路面にまで到る第二開口部を形成する工程、
(IX)前記第二絶縁層の表面にシード層を形成する工程、
(X)前記シード層上に回路形成用レジストを形成し、露光処理及び現像処理を施して、再配線用のレジストパターンを形成する工程、
(XI)電気めっき法により配線パターンを形成し、前記レジストパターンを除去する工程、
(XII)前記シード層を除去する工程、
(XIII)前記配線パターンの形成面上に第三絶縁層を形成し、配線パターンにまで到る第三開口部を形成する工程、
(XIV)前記第三開口部に外部接続用端子を設ける工程。
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