感光性树脂组合物、使用其的固化膜及其制造方法以及半导体装置与流程

本发明涉及感光性树脂组合物、使用其的固化膜及其制造方法以及半导体装置。

背景技术：

1、以往，电子部件的绝缘材料、及半导体装置的钝化膜、表面保护膜、以及层间绝缘膜等中使用兼具优异的耐热性、电特性及机械特性的聚酰亚胺树脂、聚苯并噁唑树脂、及酚醛树脂等。这些树脂中，以感光性树脂组合物的形态而提供的树脂通过该组合物的涂布、曝光、显影、及基于固化的闭环处理(酰亚胺化、苯并噁唑化)以及热交联而容易形成耐热性优异的浮雕图案覆膜。这样的感光性树脂组合物与以往的非感光型材料相比容易实现大幅的工序缩短，因此，适合用于半导体装置的制作。

2、半导体装置(以下，也记为“元件”。)根据目的通过各种方法安装于印刷电路板。以往的元件通常通过从元件的外部端子(pad)到引线框为止用细线连接的引线接合法来制作。但是，在元件的高速化进展、且工作频率达到ghz的今天，安装中的各端子的布线长度的不同影响到了元件的工作。因此，在高端用途的元件的安装中，需要准确地控制安装布线的长度，而且，通过引线接合难以满足该要求。

3、因此，提出了在半导体芯片的表面形成再布线层并在其上形成凸块(电极)后，使该芯片翻转(倒装)而直接安装于印刷电路板这样的倒装芯片安装。对于该倒装芯片安装，能够准确地控制布线距离，因此在处理高速的信号的高端用途的元件中采用，另外由于安装尺寸小而在手机等中采用，需求在急速扩大。最近，提出了如下被称为扇出晶圆级封装(fowlp)的半导体芯片安装技术：将完成了前工序的晶圆切割，制造单片芯片，在支撑体上再构筑单片芯片并用模制树脂(mold resin)进行密封，将支撑体剥离后形成再布线层(例如，参照专利文献1)。对于扇出晶圆级封装，以薄的膜厚形成再布线层，因此有容易将封装体的高度薄型化，而且容易实现高速传输、及低成本化的优点。

4、近年，随着信息通信量的显著增加，需要实现以往的水准以上的通信的高速化，不得不进行向使用了3ghz以上的频率的第5代通信(5g)、或容易确保更宽的频带宽度的准毫米波段(20ghz～30ghz)～毫米波段(30ghz以上)的超高频带下的通信的转移。因此，不仅印刷电路板、安装基板的半导体芯片也要求高频应对。因此，为了降低传输损耗，开发了进行电波的接收/发送的前端模块(fem)与天线一体化而成的封装天线(aip)(例如，参照专利文献2)。aip由于布线长度短，因此能够抑制与布线长度成比例地增大的传输损耗，但随着通信频带的增大，对再布线材料有低介电特性的要求。另外，aip与以往的fowlp同样，需要多层的再布线层，因此也要求再布线层的平坦化。为了使再布线层平坦，理想的是再布线材料在加热固化中为低收缩、即再布线层的残膜率(固化后的残膜率)高。进而，从半导体元件的可靠性的观点出发，也要求抑制再布线层与铜及铜合金等布线间的分层。为了不引起分层，理想的是在可靠性试验前的初始、及可靠性试验后确保规定的铜密合性。另外，为了抑制可靠性试验时的高温所引起的分层，理想的是减小再布线层材料的热膨胀，即再布线层材料理想的是确保规定的耐热性。

5、关于上述情况，为了减少高频带下的传输损耗，考虑了减少介电损耗的方法和减少导体损耗的方法这2种方法。例如，作为为了减少介电损耗而考虑的方法，已知使用具有特定侧链的聚酰亚胺(例如，参照专利文献3)。另外，作为为了提高再布线层的残膜率而考虑的方法，已知在树脂中添加特定交联剂(包含多官能(甲基)丙烯酸酯的交联剂)的方法(例如，参照专利文献4)。进而，作为为了确保再布线层与布线的密合性而考虑的方法，已知在树脂中添加特定光产酸剂的方法(例如，参照专利文献5)。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2005-167191号公报

9、专利文献2：美国专利申请公开第2016/0104940号说明书

10、专利文献3：国际公开第2019/044874号

11、专利文献4：日本特开2021-152634号公报

12、专利文献5：日本特开2005-336125号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、聚酰亚胺由于绝缘性能及热机械特性优异而有材料可靠性高的倾向，但另一方面，由于源自酰亚胺基的极性官能团、为了感光性化而附加的极性官能团、及添加剂等的影响，存在介电常数、及介电损耗角正切高的倾向被视为问题。

3、专利文献3中记载的感光性树脂组合物由于测定频率为1ghz而较低，因此有作为高频用途即aip的再布线层时性能不充分的问题。

4、另外，专利文献4中记载的感光性树脂组合物由于作为交联剂添加的大量的多官能(甲基)丙烯酸酯的影响，因此有在高频下担心介电特性恶化的问题。

5、进而，对于专利文献5中记载的感光性树脂组合物，由于该专利文献5中设想的光产酸剂为高极性，因此有在高频下担心介电特性恶化的问题。

6、本发明的目的在于，提供通过实现低介电特性、高残膜率、规定的铜密合性的确保和规定的耐热性的确保从而可形成在高频带的器件中抑制传输损耗并且可靠性良好的固化浮雕图案的感光性树脂组合物、使用其的固化膜及其制造方法以及半导体装置。

7、用于解决问题的方案

8、本发明的一方式如下。

9、[1]

10、一种感光性树脂组合物，其包含：

11、(a)选自聚酰亚胺前体及聚酰亚胺中的至少1种成分、

12、(b)光聚合引发剂、

13、(c)溶剂、和

14、(d)下述通式(1)所示的含烯丙基化合物，

15、

16、(式中，n1为0或1，n1为0时，r1为氢原子或1价非聚合性的有机基团，n1为1时，r1为2价有机基团。)。

17、[2]

18、根据项目1所述的感光性树脂组合物，其中，前述(d)成分是前述通式(1)中n1为0、且r1为碳数3以上的1价非聚合性的有机基团的化合物。

19、[3]

20、根据项目1或2所述的感光性树脂组合物，其中，前述(a)成分包含选自下述通式(2)及下述通式(3)中的至少1种所示的成分。

21、

22、(式中，x1为碳数6～40的4价有机基团，y1为碳数6～40的2价有机基团，n2为2～100的整数，而且，r2及r3各自独立地为氢原子或碳数1～40的1价有机基团。)

23、

24、(式中，x2为碳数6～40的4价有机基团，y2为碳数6～40的2价有机基团，而且，n3为2～100的整数。)

25、[4]

26、根据项目1～3中任一项所述的感光性树脂组合物，其中，前述通式(2)中的r2及r3中的至少一者包含下述通式(4)所示的基团。

27、

28、(式中，r4、r5及r6各自独立地为氢原子或碳数1～3的1价有机基团，而且，m1为2～10的整数。)。

29、[5]

30、根据项目1～4中任一项所述的感光性树脂组合物，其还包含(e)酰亚胺化促进剂。

31、[6]

32、根据项目1～5中任一项所述的感光性树脂组合物，其还包含(f)包含第4族元素的过渡金属的螯合剂。

33、[7]

34、根据项目1～6中任一项所述的感光性树脂组合物，其中，前述x1及x2中的至少一者由下述通式(7)表示，和/或前述y1及y2中的至少一者由下述通式(8)表示。

35、

36、(式中，z各自独立地为单键、选自由碳数1～30的有机基团及包含杂原子的有机基团组成的组中的2价基团，r8各自独立地为氢原子、氟原子、选自由碳数1～10的烃基及碳数1～10的含氟烃基组成的组中的1价基团，m3各自独立地为1～3的整数，而且，m4各自独立地为1～4的整数。)

37、

38、(式中，z各自独立地为单键、选自由碳数1～30的有机基团及包含杂原子的有机基团组成的组中的2价基团，r8各自独立地为氢原子、氟原子、选自由碳数1～10的烃基及碳数1～10的含氟烃基组成的组中的1价基团，m3各自独立地为1～3的整数，而且，m4各自独立地为1～4的整数。)

39、[8]

40、根据项目1～7中任一项所述的感光性树脂组合物，其中，相对于前述(a)成分100质量份，(d)含烯丙基化合物的含量为0.5～30质量份。

41、[9]

42、一种固化膜的制造方法，其包括以下工序：

43、将项目1～8中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上，在前述基板上形成感光性树脂层的工序；

44、任选对得到的感光性树脂层进行加热、及干燥的工序；

45、在任选进行加热及干燥后，对感光性树脂层进行曝光的工序；

46、对曝光后的感光性树脂层进行显影的工序；及

47、对显影后的感光性树脂层进行加热处理从而形成固化膜的工序。

48、[10]

49、一种固化膜，其为项目1～8中任一项所述的感光性树脂组合物的固化膜，

50、前述固化膜使用摄动方式分裂圆柱谐振器法在10ghz下测定的介电损耗角正切为0.015以下。

51、[11]

52、一种固化膜，其是将项目1～8中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上并进行曝光处理、显影处理，接着进行加热处理而得到的固化膜，

53、前述固化膜的加热处理后的膜厚为20μm以上，

54、前述固化膜使用摄动方式分裂圆柱谐振器法在10ghz下测定的介电损耗角正切为0.015以下。

55、[12]

56、一种固化膜的制造方法，其是将项目1～8中任一项所述的感光性树脂组合物涂布于基板上并进行曝光处理、显影处理，接着进行加热处理而得到的固化膜的制造方法，

57、前述固化膜使用摄动方式分裂圆柱谐振器法在10ghz下测定的介电损耗角正切为0.015以下。

58、[13]

59、一种半导体装置，其包含项目1～8中任一项所述的感光性树脂组合物的固化膜。

60、[14]

61、一种感光性树脂组合物，其包含选自聚酰亚胺前体及聚酰亚胺中的至少1种成分，

62、对于前述感光性树脂组合物的固化膜，玻璃化转变温度tg、可靠性试验后的与铜的剥离强度p、以及使用摄动方式分裂圆柱谐振器法在10ghz下测定的介电损耗角正切tanδ10满足下述式：

63、0.25≤(tg×p×tanδ10)≤1.00。

64、[15]

65、一种感光性树脂组合物，其包含选自聚酰亚胺前体及聚酰亚胺中的至少1种成分，

66、对于前述感光性树脂组合物的固化膜，玻璃化转变温度tg、可靠性试验后的与铜的剥离强度p、使用摄动方式分裂圆柱谐振器法在10ghz下测定的介电损耗角正切tanδ10、以及介电常数ε10满足下述式：

67、1.0≤(tg×p×tanδ10×ε10)≤3.0。

68、发明的效果

69、根据本发明，可以提供一种感光性树脂组合物，其可形成能够实现低介电特性(低介电损耗角正切及低介电常数)、高残膜率、规定的铜密合性的确保和规定的耐热性的确保的固化膜(一个方式中为固化浮雕图案)。

70、另外，根据本发明，可以提供使用所述感光性树脂组合物的固化膜、及其制造方法以及半导体装置。