JPH0371633A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0371633A
JPH0371633A JP1206615A JP20661589A JPH0371633A JP H0371633 A JPH0371633 A JP H0371633A JP 1206615 A JP1206615 A JP 1206615A JP 20661589 A JP20661589 A JP 20661589A JP H0371633 A JPH0371633 A JP H0371633A
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JP
Japan
Prior art keywords
group
polyimide resin
unsubstituted
tables
carbon atoms
Prior art date
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Pending
Application number
JP1206615A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Etsu Takeuchi
江津 竹内
Akira Toko
都甲 明
Nobuyuki Sashita
暢幸 指田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication of JPH0371633A publication Critical patent/JPH0371633A/en
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Abstract

PURPOSE:To avoid the passivation cracking by a method wherein a denatured polyimide resin wherein a compound having any one group out of acryloil group, methacryloil group and acetylenyl group is added or condensation-reacted to polyimide resin represented by specific formulae. CONSTITUTION:The surface of a semiconductor element is coated with a diglyme solution of denatured polyimide resin wherein a compound having any one group out of acryloil group, methacryloil group and acetylenyl group is added or condensation-reacted to polyimide resin comprising acid anhydride, aromatic diamide. organopolysiloxane represented by the formulae I-IV and then developed to be pattern-formed after setting by ultraviolet ray or electron ray. Accordingly, the polyimide resin can be formed into a film on the semiconductor element simply by heating a solvent in relatively low boiling point such as diglyme, etc., at the temperature sufficient for evaporating or volatilizing the solvent. Through these procedures, such problems as passivation cracking, complicated manufacturing process, imidization at high temperature, application of detrimental etchant, etc., can be solved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は感光性ポリイミド樹脂を半導体素子上のバッフ
ァコート膜に用いることにより、耐熱性と共に高い信頼
性を有し、なおかつその製造工程が簡略化された半導体
装置の製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention uses a photosensitive polyimide resin as a buffer coating film on a semiconductor element, thereby achieving high reliability as well as heat resistance, and simplifying the manufacturing process. The present invention relates to a method for manufacturing a standardized semiconductor device.

(従来の技術) 近千半導体の高密度化、高集積化の進展が著しく、半導
体素子上の回路の細線化、配線の多層化が進んでいる。
(Prior Art) Recently, there has been remarkable progress in increasing the density and integration of semiconductors, and the circuits on semiconductor elements are becoming thinner and the wiring is becoming more multi-layered.

同時に半導体の容量拡大のために素子の大型化が進んで
おり、これに伴い半導体装置全体の体積の大型化を阻止
するために封止材の薄型化が必要となり、これらの半導
体の信頼性向上への要求が苛酷なまでに強くなっている
のが現状である。さらにこれら半導体の実装方法も従来
のスルホール型より表面実装型に移行していく傾向にあ
るが、表面実装時半導体装置は高熱にさらされるため、
半導体装置には高い耐熱性及び耐半田クラック性が要求
される。
At the same time, devices are becoming larger in order to increase the capacity of semiconductors, and as a result, it is necessary to reduce the thickness of the encapsulant to prevent the overall volume of semiconductor devices from increasing, which increases the reliability of these semiconductors. The current situation is that the demands for this have become extremely strong. Furthermore, there is a tendency for the mounting method of these semiconductors to shift from the conventional through-hole type to the surface mount type, but since semiconductor devices are exposed to high heat during surface mounting,
Semiconductor devices are required to have high heat resistance and solder crack resistance.

このような流れの中において半導体素子の表面にコート
することによって素子に高い耐熱性、耐湿性さらに耐σ
線性を付与するパッシベーション膜と共に半導体の封止
材からの応力を緩和しパッシベーションクラックの発生
を防止するバッファコート膜の導入が半導体の信頼性の
向上に優れた効果を有することが知られている。
In this trend, by coating the surface of semiconductor devices, they can be made to have high heat resistance, moisture resistance, and σ resistance.
It is known that the introduction of a buffer coat film that relieves the stress from the semiconductor sealing material and prevents the occurrence of passivation cracks in addition to the passivation film that provides linearity has an excellent effect on improving the reliability of the semiconductor.

その際にバッファコート膜として著しく耐熱性の優れた
ポリイミド樹脂を用いることによって外部から温度に対
して非常に敏感な半導体素子の耐熱保護が可能となるこ
とも既によく知られt:ところである。
By the way, it is already well known that by using a polyimide resin with extremely high heat resistance as a buffer coat film, it is possible to protect a semiconductor element, which is extremely sensitive to external temperatures, with heat resistance.

ところがパッシベーション膜として従来のボリイ。However, conventional Bolii is used as a passivation film.

ミド樹脂を塗布したものは信頼性の向上が認められるも
のの、そのヤング率が300〜700 kg/+nm2
と大きく、外部からの応力を吸収しきれないためにパッ
シベーションクラックを完全に防止することができず、
絶対的な信頼性を得るまでには至っていない。
Although it is recognized that the reliability is improved for those coated with mido resin, the Young's modulus is 300 to 700 kg/+nm2
This is large and cannot completely prevent passivation cracks because it cannot absorb the stress from the outside.
Absolute reliability has not yet been achieved.

この対策として例えばポリイミド樹脂にシリコーン成分
を導入してヤング率を低下せしめる方法が知られている
。(例えば特開昭61−64730号公報)更に、バッ
ファコート膜にはポンディングパットホール、ピアホー
ル、リダンダントホール等を開ける工程が必要であるが
、従来のポリイミド樹脂のパッシベーション膜において
はそのために■ポリイミド塗布、■レジスト塗布、■レ
ジスト露光、■レジスト現像、■エツチングによる不要
部分のポリイミド樹脂の除去、■レジスト剥離、■ポリ
イミドの加熱硬化といった繁雑な工程を必要としていた
。これらの工程においてはエツチング液として人体に有
害なヒドラジンを使用することが通例であり、工程操作
の安全面や廃液の処理に伴う公害の発生といった問題も
かかえていた。
As a countermeasure against this problem, a method is known in which, for example, a silicone component is introduced into polyimide resin to lower Young's modulus. (For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-64730) Furthermore, the buffer coat film requires a step of opening a bonding pad hole, a pier hole, a redundant hole, etc., but in the conventional polyimide resin passivation film, It required complicated steps such as coating, (1) resist coating, (2) resist exposure, (2) resist development, (2) removal of unnecessary portions of the polyimide resin by etching, (2) resist peeling, and (2) heat curing of the polyimide. In these processes, it is customary to use hydrazine, which is harmful to the human body, as an etching liquid, and there are also problems such as safety in process operations and pollution caused by waste liquid treatment.

近午これらの加工工程の繁雑さ及びヒドラジンなどの有
害な薬品の使用といった問題を改善するためにポリイミ
ドの前駆体であるポリアミック酸に感光基を導入するこ
とによって感光性を付与したいわゆる感光性ポリイミド
樹脂が開発されている。
Recently, in order to solve problems such as the complexity of these processing steps and the use of harmful chemicals such as hydrazine, so-called photosensitive polyimide, which is made by introducing photosensitive groups into polyamic acid, which is a precursor of polyimide, has been developed. resin has been developed.

(例えば特公昭55−30207号公報、特開昭54−
145794号公報など) これらの感光性ポリイミド樹脂をバッファコート膜とし
て用いる加工工程が■ポリイミド塗布、■露光、■現像
による未露光部の除去、■加熱と簡略化されるのみなら
ず、樹脂の現像除去時にヒドラジンに比べ有害性の少な
い有機溶剤やアルカリ水溶液を用いることが可能なため
工程操作の安全性も向上する。
(For example, Japanese Patent Publication No. 55-30207, Japanese Patent Publication No. 54-1988
145794, etc.) The processing steps using these photosensitive polyimide resins as a buffer coat film are not only simplified to 1) polyimide coating, 2) exposure, 2) removal of unexposed areas by development, and 2) heating, but also development of the resin. During removal, it is possible to use organic solvents and alkaline aqueous solutions that are less harmful than hydrazine, which improves the safety of process operations.

しかし従来の感光性ポリイミド樹脂はヤング率の値が比
較的大きいため、これらの感光性ポリイミド樹脂をバッ
ファコート膜として用いても半導体装置のパッシベーシ
ョンクラックに対する信頼性の向上効果は乏しかった。
However, since conventional photosensitive polyimide resins have relatively large values of Young's modulus, even when these photosensitive polyimide resins are used as a buffer coat film, the effect of improving reliability against passivation cracks in semiconductor devices is poor.

ポリイミド樹脂を半導体素子の保護膜に使用する際のも
う一つの問題点としては、殆どのポリイミド樹脂は閉環
・イミド化後は溶剤に不溶となるため閉環前のポリアミ
ック酸の溶液を半導体素子表面に塗布したのちlこ加熱
してイミド化することによってポリイミド樹脂皮膜を得
ているが、イミド化温度が250〜450℃と高いため
に、特に熱に対して弱い半導体素子の品質が低下してし
まう恐れがある。
Another problem when using polyimide resin as a protective film for semiconductor devices is that most polyimide resins become insoluble in solvents after ring closure and imidization, so it is difficult to apply a solution of polyamic acid to the surface of semiconductor devices before ring closure. After coating, a polyimide resin film is obtained by heating and imidizing, but since the imidizing temperature is as high as 250 to 450°C, the quality of semiconductor elements, which are particularly sensitive to heat, deteriorates. There is a fear.

この問題の解決策の一つとしてモノマーである二酸無水
物あるいはジアミンの分子構造の選択によクイミド化後
も溶媒に可溶なポリイミド樹脂で感光性を有するものが
開発されている。(例えば特開昭59−108031号
公報など) しかしながら、これらの溶媒に可溶な感光性ポリイミド
樹脂を用いた場合についても根本的に前述したように耐
バ/シベーションクランク性の問題点は依然として未解
決であった (発明が解決しようとする課題) 本発明はポリイミド樹脂を半導体素子のバッファコート
膜に用いる際に発生する諸問題、即ちパッシベーション
クラックの発生、繁雑な製造工程、高温でのイミド化工
程、有害なエツチング液の使用等を解決し、高い信頼性
および良好な加工性ならびに作業性を有する半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものである。
As one solution to this problem, photosensitive polyimide resins that are soluble in solvents even after quimidization have been developed by selecting the molecular structure of the monomer diacid anhydride or diamine. (For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-108031, etc.) However, even when photosensitive polyimide resins soluble in these solvents are used, the fundamental problem of vacillation crank resistance still remains as described above. The present invention addresses various problems that occur when polyimide resin is used in the buffer coat film of semiconductor devices, namely, generation of passivation cracks, complicated manufacturing processes, and imide formation at high temperatures. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that has high reliability and good processability and workability by solving problems such as chemical processing and the use of harmful etching solutions.

(課題を解決するための手段) で示される酸無水物、芳香族ジアミン、オルガノポリシ
ロキサンからなるポリイミド樹脂にアクリロイル基、メ
タクリロイル基及びアセチレニル基のうちのいずれかの
一つを有する化合物を付加あるいは縮合反応させた変性
ポリイミド樹脂のジグライム溶液を半導体素子表面に塗
布し、紫外線または電子線で硬化した後現像してパター
ン形成することによって高い信頼性および良好な加工性
ならびに作業性を有する半導体装置の製造方法である。
(Means for solving the problem) A compound having any one of an acryloyl group, a methacryloyl group, and an acetylenyl group is added to a polyimide resin consisting of an acid anhydride, an aromatic diamine, and an organopolysiloxane shown in A diglyme solution of modified polyimide resin subjected to a condensation reaction is applied to the surface of a semiconductor element, cured with ultraviolet rays or electron beams, and then developed to form a pattern, thereby producing a semiconductor device with high reliability and good processability and workability. This is the manufacturing method.

(作用) 本発明で用いられるポリイミド樹脂は、酸無水物として
オキシシフタル酸二無水物、特に4.4′−オキシシフ
タル酸二無水物を用い、芳香族ジアミンとして非対称構
造のジアミンを用いる。
(Function) The polyimide resin used in the present invention uses oxycyphthalic dianhydride, particularly 4,4'-oxycyphthalic dianhydride, as the acid anhydride, and uses a diamine with an asymmetric structure as the aromatic diamine.

これにより、閉環・イミド化した後もジグライムなどの
比較的低沸点の溶媒に可溶となるため、通常のポリアミ
ック酸溶液を塗布しイミド化する際に必要な高い温度を
かけることが不要となり、ジグライムなどの比較的低沸
点の溶媒を蒸発・揮散させるための温度をかけるだけで
半導体素子上にポリイミド樹脂の製膜が可能となる。
As a result, even after ring closure and imidization, it becomes soluble in relatively low boiling point solvents such as diglyme, so there is no need to apply the high temperature required when applying a normal polyamic acid solution and imidizing it. Polyimide resin films can be formed on semiconductor devices simply by applying a temperature that evaporates and volatilizes a solvent with a relatively low boiling point, such as diglyme.

芳香族ジアミンの具体例として2,4−トルエンジアミ
ン、2.5−トルエンジアミン、2.6−トルエンジア
ミン、メタキシレンジアミン、2.4−ジアミノ−1,
5−クロロトルエン、2.4−ジアミノ−6−クロロト
ルエン、2.4.6−1−ジメチル−2,3−ジアミノ
ベンゼン、メタ、メタ−メチレンジアミン、メタ、メタ
−スルホンジアニリン、オルト、メタ−スルホンジアニ
リン、ジアミノアントラキノンなどが挙げられる。
Specific examples of aromatic diamines include 2,4-toluenediamine, 2.5-toluenediamine, 2.6-toluenediamine, metaxylene diamine, 2,4-diamino-1,
5-chlorotoluene, 2.4-diamino-6-chlorotoluene, 2.4.6-1-dimethyl-2,3-diaminobenzene, meta, meta-methylenediamine, meta, meta-sulfone dianiline, ortho, Examples include meta-sulfone dianiline and diaminoanthraquinone.

これらの芳香族ジアミンは1種単独で用いても、2種以
上混合して用いても良く2.2種以上混合して用いるこ
とが好ましい。
These aromatic diamines may be used alone or in a mixture of two or more types, and it is preferable to use a mixture of two or more types.

例えば2.4−トルエンジアミンと2.6− トルエン
ジアミンとの混合物を用いたポリイミド樹脂は各々芳香
族ジアミンを単独で用いたものよりも優れた溶解性を示
す。
For example, a polyimide resin using a mixture of 2,4-toluenediamine and 2,6-toluenediamine exhibits better solubility than one using each aromatic diamine alone.

なお、これ等の芳香族ジアミンは感光基導入のためのカ
ルボキシル基、水酸基、ヒドロチオール基などを備えた
ものでなければならない。
Incidentally, these aromatic diamines must have a carboxyl group, a hydroxyl group, a hydrothiol group, etc. for introducing a photosensitive group.

本発明で用いられるポリイミド樹脂の次ぎの特徴は、半
導体素子上への応力を減する目的のために上記式(II
I)または(IV)で示されるオルガノポリシロキサン
を用いポリイミドの主鎖中に柔軟なポリシロキサン部を
導入してポリイミド樹脂のヤング率を大幅に低下させる
ことにある。
The next characteristic of the polyimide resin used in the present invention is the above formula (II
The purpose of this invention is to significantly reduce the Young's modulus of a polyimide resin by introducing a flexible polysiloxane moiety into the main chain of the polyimide using an organopolysiloxane represented by I) or (IV).

式(II[)及び〔■〕においてR1−R1としては−
CH5,−CFs、 −(CHz)n−CFs、−CF
t−CHF−CF s、 −CsHs、 −CHz−C
H2−COO−CH2−CF 、−CF *−c F 
、、などを、R3としては−(CH2)n−、−(CF
 * )n−*、 −(CH* )n−CF z−、−
C*H4−(いずれも1≦n≦10)などを Rアとしては などをそれぞれ挙げることが出来る。
In formulas (II[) and [■], R1-R1 is -
CH5, -CFs, -(CHz)n-CFs, -CF
t-CHF-CFs, -CsHs, -CHz-C
H2-COO-CH2-CF, -CF *-c F
, , etc., and R3 is -(CH2)n-, -(CF
*)n-*, -(CH*)n-CF z-,-
C*H4- (all 1≦n≦10) and the like can be cited as examples of R.

これらの中でもヤング率を効果的に低下せしめるために
は特にR1−R5はメチル基、R2は−(CHz)x−
1−(CHz)a−、−C4H8−のうちいずれかであ
ることが望ましい。
Among these, in order to effectively reduce the Young's modulus, R1-R5 are methyl groups, and R2 is -(CHz)x-
Desirably, it is either 1-(CHz)a- or -C4H8-.

又、式(n[)及び[IV)においてnは5以上、50
以下であり、好ましくは7以上20以下である。
In addition, in formulas (n[) and [IV), n is 5 or more, 50
or less, preferably 7 or more and 20 or less.

nが5以下ではヤング率の低下効果がなく、50以上で
はシロキサンの反応性が小さくなり膜特性が低下する。
When n is 5 or less, there is no effect of lowering Young's modulus, and when it is 50 or more, the reactivity of siloxane becomes small and the film properties deteriorate.

本発明のポリイミド樹脂を合成する方法はまず酸無水物
、芳香族ジアミン及びオルガノポリシロキサンをN−メ
チルピロリドンなどの溶媒中0〜80°C1好ましくは
10〜30°Cで2〜16時間反応することによってポ
リイミド前駆体であるポリアミック酸を得る。
The method for synthesizing the polyimide resin of the present invention is to first react an acid anhydride, an aromatic diamine, and an organopolysiloxane in a solvent such as N-methylpyrrolidone at 0 to 80°C, preferably 10 to 30°C, for 2 to 16 hours. By this, a polyamic acid which is a polyimide precursor is obtained.

反応において酸無水物と芳香族ジアミンのモル比はl:
lとすることによって高分子量で高強度のポリマーが得
られるが、酸無水物あるいは芳香族ジアミンのいずれか
をごく僅かに過剰にすることによって作業性や加工性優
れたポリマーを得ることができる。
In the reaction, the molar ratio of acid anhydride and aromatic diamine is l:
A polymer with a high molecular weight and high strength can be obtained by increasing the amount of the acid anhydride or the aromatic diamine to a slight excess, but a polymer with excellent workability and processability can be obtained by adding a very slight excess of either the acid anhydride or the aromatic diamine.

またオルガノポリシロキサンの配合量は酸無水物、芳香
族ジアミン及びオルガノポリシロキサンの合計に対して
5〜60重量%が望ましい。
The amount of organopolysiloxane to be blended is preferably 5 to 60% by weight based on the total of the acid anhydride, aromatic diamine, and organopolysiloxane.

オルガノポリシロキサンの配合量が5重量%よりも少な
いと出来たポリイミド樹脂のヤング率が260 kg/
cm”以上となり、半導体素子への応力の低減の効果が
なく、また配合量が60重量%よりも大きいと出来たポ
リイミド樹脂の熱分解開始温度が低下し、分解時に発生
するガスによって半導体素子が汚染され信頼性が低下す
る恐れがある。
When the amount of organopolysiloxane blended is less than 5% by weight, the Young's modulus of the polyimide resin made is 260 kg/
cm'' or more, there is no effect of reducing stress on the semiconductor element, and if the blending amount is greater than 60% by weight, the temperature at which the thermal decomposition of the resulting polyimide resin starts will decrease, and the semiconductor element will be damaged by the gas generated during decomposition. There is a risk of contamination and reduced reliability.

次ぎにこのようにして得られたポリアミック酸の閉環・
イミド化は90〜180℃、あるいはポリアミック酸の
溶媒の沸点まで加熱することにより行われる。溶媒の沸
点が160℃未満の場合は無水酢酸などの脱水剤、ピリ
ジンなどの三級アミンを添加することによって低温でも
イミド化が進行する。
Next, the ring closure and
Imidization is carried out by heating to 90 to 180°C or to the boiling point of the polyamic acid solvent. When the boiling point of the solvent is less than 160°C, imidization can proceed even at low temperatures by adding a dehydrating agent such as acetic anhydride or a tertiary amine such as pyridine.

また、トルエンなどの水と共沸する溶媒を加えてディー
ンーシュタークートラップなどによって系中の水を共沸
混合物として除去することによってイミド化の際の系中
の水分による解重合を最小にすることが可能となる。
In addition, depolymerization due to water in the system during imidization can be minimized by adding a solvent such as toluene that is azeotropic with water and removing the water in the system as an azeotrope using a Dean-Starkut trap. It becomes possible to do so.

また次ぎに、このようにして得られたポリイミド樹脂の
芳香族ジアミン部に光架橋が可能な官能基を導入し、感
光性を付与することによってポリイミド樹脂膜のパター
ン形成を容易にする。
Next, a photo-crosslinkable functional group is introduced into the aromatic diamine moiety of the polyimide resin thus obtained to impart photosensitivity, thereby facilitating pattern formation of the polyimide resin film.

そのためにカルボキシル基、水酸基、ヒドロチオール基
のうちのいずれかを有する芳香族ジアミンを用い、これ
らの官能基にアクリロイル基、メタクリロイル基及びア
セチレニル基のうちのいずれかの一つを有する化合物を
付加あるいは縮合反応させてこれらの官能基を導入する
For this purpose, an aromatic diamine having one of a carboxyl group, a hydroxyl group, and a hydrothiol group is used, and a compound having one of an acryloyl group, a methacryloyl group, and an acetylenyl group is added to these functional groups, or These functional groups are introduced by a condensation reaction.

これらの官能基の導入反応の例としては芳香族ジアミン
が有する水酸基あるいはヒドロチオール基己H1 の中のいずれかの付加あるいは縮合、又は芳香族ジアミ
ンが有するカルボキシル基への (○≦r≦2) の中のいずれかの開環付加反応が挙げられる。
Examples of reactions for introducing these functional groups include addition or condensation of either the hydroxyl group or hydrothiol group of the aromatic diamine to the carboxyl group (○≦r≦2) of the aromatic diamine. Any of the following ring-opening addition reactions may be mentioned.

感光基の導入反応のうちインシアネートの付加反応は0
〜80℃の比較的低温でおこなうことができるが、特に
エポキシの開環反応に8いては感光基の熱重合を避ける
ために三級アミンなどの触媒の存在下、120′Cの温
度で1時間以内の条件で行うことが必要である。
Among the reactions for introducing photosensitive groups, the addition reaction of incyanate is 0.
It can be carried out at a relatively low temperature of ~80°C, but especially in the ring-opening reaction of epoxy, it is carried out at a temperature of 120'C in the presence of a catalyst such as a tertiary amine to avoid thermal polymerization of the photosensitive group. It is necessary to do so within the specified time.

本発明による半導体装置は半導体素子表面へ、感光基を
導入したポリイミド樹脂溶液を常法によって塗布した後
に溶媒を加熱蒸発させることによって得られる。ポリイ
ミド樹脂膜のパターン形成のための露光には電子線や紫
外エキシマ−レーザ(波長308nm)、i線(波長3
65nm)可視光線・g線(436nm)などが用いら
れる。
The semiconductor device according to the present invention is obtained by applying a polyimide resin solution into which a photosensitive group has been introduced onto the surface of a semiconductor element by a conventional method, and then heating and evaporating the solvent. Electron beam, ultraviolet excimer laser (wavelength 308 nm), i-ray (wavelength 3
65 nm) visible light, g-line (436 nm), etc. are used.

現像はジグライムなどのポリイミド樹脂を溶解する溶剤
を用いることによりなされ、未露光部が溶解し除去され
る。
Development is performed using a solvent that dissolves the polyimide resin, such as diglyme, and the unexposed areas are dissolved and removed.

現像倹約130°Cで加熱乾燥することによって高熱分
解温度を有し、かつ低ヤング率のポリイミド樹脂パター
ンが得られる。
By heating and drying at about 130° C., a polyimide resin pattern having a high thermal decomposition temperature and a low Young's modulus can be obtained.

(実施例) 実施例1 150n+12の四つロフラスコに、温度計、窒素導入
管、撹拌器、原料投入部をそれぞれ取り付けたものの中
に、4.4’−才キシジフタル酸二無水物3−64sb
3.5−ジアミノ安息香酸1.20g、下記式(V)?
示されるジアミノシロキサン3.22g5N−メチル−
2−ピロリドン20+nlを入れ、20℃で6時間撹拌
し反応した。
(Example) Example 1 In a 150n+12 four-bottle flask equipped with a thermometer, nitrogen inlet tube, stirrer, and raw material input section, 3-64sb of 4.4'-year-old xydiphthalic dianhydride was added.
3.5-diaminobenzoic acid 1.20g, the following formula (V)?
3.22 g of the indicated diaminosiloxane 5N-methyl-
20+nl of 2-pyrrolidone was added, and the mixture was stirred and reacted at 20°C for 6 hours.

脱溶媒後、更に160’Oで4時間加熱しイミド化した
ら得られたポリイミド樹脂を温度計、窒素導入の可能な
還流冷却器、撹拌器、原料投入部を取り付けた150−
四つ目7ラスコ中でジグライム20m#Jこ溶解し、ア
クリル酸グリシジル1.01g、ヒドロキノン0.00
5g、  トリエチレンジアミン0.02gを加え窒素
気流下で90℃で1時間加熱した。
After removing the solvent, the resulting polyimide resin was further heated at 160'O for 4 hours to imidize it.
Fourth, dissolve 20 m#J of diglyme in a 7-glass flask, and add 1.01 g of glycidyl acrylate and 0.00 hydroquinone.
5g of triethylenediamine and 0.02g of triethylenediamine were added thereto, and the mixture was heated at 90°C for 1 hour under a nitrogen stream.

得られた変性ポリ4218M脂の平均分子量は数で60
00、1L量で23000であった。
The average molecular weight of the obtained modified poly 4218M resin was 60 in number.
00, 1L amount was 23,000.

次にi線(365nm)に感応するワニスを下記の配合
で作成した。
Next, a varnish sensitive to i-line (365 nm) was prepared with the following formulation.

変性ポリイミド樹脂     100重量部テトラエチ
レングリコールジアクリレート16重量部 l−フェニル−プロパンジオン−2−Co−エトキシカ
ルボニル)オキシム      6重量部N−7zニル
ジエタノールアミン  311i部1−7.ニルー5〜
メルカプト−IH−テトラゾール3重量部 メチルジメトキシシリルプロピル メタクリレート        l!重量部、6−t−
ブチルクレゾール    0.1重量部作成したワニス
を半導体素子囲路が形成されているシリコンウェハー表
面にスピンナーで10μm厚にコートした。このウェハ
ーを60℃のホットプレートで3分間、80°Cのホッ
トグレートで3分間プリベークしたあと、パターンを乗
せて露光した。露光には、コンタクト露光機を使用し、
i線で250n+j/cm2をかけた。現像はスプレー
現像機を使用し、ジグライムによって未露光部(ポンデ
ィングバットホール)の樹脂を除去したのち130°C
で20分加熱乾燥した。
Modified polyimide resin 100 parts by weight Tetraethylene glycol diacrylate 16 parts by weight l-phenyl-propanedione-2-Co-ethoxycarbonyl)oxime 6 parts by weight N-7zyldiethanolamine 311i parts 1-7. Nilu 5~
Mercapto-IH-tetrazole 3 parts by weight Methyldimethoxysilylpropyl methacrylate l! Parts by weight, 6-t-
A varnish containing 0.1 parts by weight of butyl cresol was coated with a spinner to a thickness of 10 μm on the surface of a silicon wafer on which a semiconductor element enclosure was formed. This wafer was prebaked on a hot plate at 60°C for 3 minutes and on a hot plate at 80°C for 3 minutes, then a pattern was placed on it and exposed. For exposure, a contact exposure machine is used,
250n+j/cm2 was applied to the i-line. For development, use a spray developing machine and remove the resin in the unexposed areas (ponding butt holes) with diglyme at 130°C.
It was heated and dried for 20 minutes.

その後シリコーンウェハーをスクライブしてチップに切
断した。
The silicone wafer was then scribed and cut into chips.

この半導体素子をリードフレームにマウントし、金線ワ
イヤーでボンディングした後、エポキシ樹脂系封止材に
よって加熱封止(金型温度175℃、3分、その後17
5°C,8時間後硬化)し半導体装置を得lこ。
This semiconductor element was mounted on a lead frame, bonded with gold wire, and then heat-sealed with an epoxy resin sealant (mold temperature 175°C, 3 minutes, then 17
After curing at 5°C for 8 hours, a semiconductor device was obtained.

また、これとは別に上記の変性ポリイミド樹脂をテフロ
ン板上にスピンコードし、130’Cで20分間乾燥す
ることによって厚みが約25μmのフィルムを形成し、
このフィルムの引張試験ならびに熱重量分析を行った。
Separately, the above modified polyimide resin was spin-coded onto a Teflon plate and dried at 130'C for 20 minutes to form a film with a thickness of about 25 μm,
This film was subjected to tensile testing and thermogravimetric analysis.

これらの試験の結果得られたヤング率及び熱分解開始温
度を第1表に示す。
Table 1 shows the Young's modulus and thermal decomposition onset temperature obtained as a result of these tests.

第1表よりわかるように半導体素子表面に塗布したポリ
イミド樹脂は低いヤング率ならびに高い熱分解開始温度
を合わせ持ち、それを素子上に塗布した半導体装置は、
その封止材による封止時や金ペーストによるポンディン
グ時にも熱分解によるガスを発生することもなく、また
素子上への樹脂の塗布時や封止後の装置のヒートサイク
ル試験においてもクラックを発生しない優れた信頼性を
有するものであった。
As can be seen from Table 1, the polyimide resin applied to the surface of a semiconductor element has both a low Young's modulus and a high thermal decomposition initiation temperature, and a semiconductor device coated with it on the element has a
No gas is generated due to thermal decomposition when sealing with the sealant or bonding with gold paste, and no cracks occur when applying resin to the element or during heat cycle tests of the device after sealing. It had excellent reliability and did not occur.

実施例2,3 4.4′−オキシシフタル酸二無水物、3.5−ジアミ
ノ安息香酸、式(V)で示されるジアミノシロキサンお
よびアクリル酸グリシジルの使用量を第1表のように設
定し、実施例1と同様にし、得られた半導体装置および
フィルムの評価結果を第1表に示す。
Examples 2 and 3 The amounts of 4.4'-oxycyphthalic dianhydride, 3.5-diaminobenzoic acid, diaminosiloxane represented by formula (V) and glycidyl acrylate were set as shown in Table 1, The evaluation results of the semiconductor device and film obtained in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

実施例1と同様に実施例2,3より得られた樹脂は低ヤ
ング率、且つ高熱分解開始温度であり、これらを用いた
半導体装置は封止時などにおけるガス発生性や耐クラツ
ク性について良好な結果が得られた。
Similar to Example 1, the resins obtained in Examples 2 and 3 have a low Young's modulus and a high thermal decomposition onset temperature, and semiconductor devices using these resins have good gas generation properties and crack resistance during sealing. The results were obtained.

比較例1〜4 比較例1はジアミノシロキサンの配合量を2重量%と少
なくした場合でヤング率が高く、応力低下効果が得られ
なかった。
Comparative Examples 1 to 4 Comparative Example 1 had a high Young's modulus when the amount of diaminosiloxane was reduced to 2% by weight, and no stress reduction effect was obtained.

比較例2はジアミノシロキサンの配合量を70重量%と
多くした場合で、未反応シロキサンが残留し、耐熱性が
低下したばかりか、ガス発生量が多く、汚染により信頼
性が低下した。
In Comparative Example 2, the amount of diaminosiloxane was increased to 70% by weight, and unreacted siloxane remained, resulting in a decrease in heat resistance, as well as a large amount of gas generation, resulting in a decrease in reliability due to contamination.

比較例3はシロキサン重合度がlの場合で、この部分の
柔軟性が乏しいためヤング率の低下ができなかった。
In Comparative Example 3, the degree of siloxane polymerization was 1, and the Young's modulus could not be lowered because this part had poor flexibility.

比較例4はシロキサン重合度を120にした場合で、ジ
アミノシロキサンの反応性が低いために、未反応シロキ
サンがブリードしヤング率の低下がみられないばかりか
、得られた皮膜も脆弱なものであった。
In Comparative Example 4, the degree of siloxane polymerization was set to 120, and due to the low reactivity of diaminosiloxane, unreacted siloxane bleeds out and not only does the Young's modulus not decrease, but the resulting film is also brittle. there were.

実施例4〜6 七ノマーとして4,4′−オキシシフタル酸、3,5−
ジアミノ安息香酸、下記式(Vl)で示されるシロキサ
ン酸無水物 を選び、これらとアクリル酸グリシジルの使用量を第1
表のように設定し、実施例1と同様の装置ならびに操作
で半導体装置およびフィルムを作成し、評価した。評価
結果を第1表に示す。
Examples 4-6 4,4'-oxysiphthalic acid, 3,5- as heptanomer
Select diaminobenzoic acid and siloxanoic anhydride represented by the following formula (Vl), and adjust the amounts of these and glycidyl acrylate in the first order.
Semiconductor devices and films were prepared and evaluated using the same equipment and operations as in Example 1 using the settings as shown in the table. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例4〜6より得られた樹脂は、実施例1〜3より得
られたシロキサンジアミンを用いた樹脂と同様、低ヤン
グ率、かつ高熱分解開始温度であり、それらを塗布した
半導体装置の封止時などにおけるガス発生性や耐クラツ
ク性が良好であった。
The resins obtained in Examples 4 to 6 have a low Young's modulus and a high thermal decomposition onset temperature, similar to the resins using siloxane diamine obtained in Examples 1 to 3, and are effective in sealing semiconductor devices coated with them. Gas generation properties and crack resistance when stopped were good.

比較例5〜8 比較例5はシロキサン酸無水物の配合量を2重量%と少
なくした場合で、ヤング率が高く、応力低下効果が得ら
れなかった。
Comparative Examples 5 to 8 In Comparative Example 5, the amount of siloxanoic anhydride was reduced to 2% by weight, the Young's modulus was high, and no stress reduction effect was obtained.

比較例6はシロキサン酸無水物の配合量を80重量%と
多くした場合で、未反応シロキサンが残留し、ガス汚染
で信頼性が低下した。
In Comparative Example 6, the amount of siloxanoic acid anhydride was increased to 80% by weight, and unreacted siloxane remained, resulting in reduced reliability due to gas contamination.

比較例7はシロキサン重合度が1の場合で、柔軟性が乏
しいため、ヤング率の低下ができず、クラックを発生し
た。
In Comparative Example 7, the degree of siloxane polymerization was 1, and due to poor flexibility, the Young's modulus could not be lowered and cracks occurred.

比較例8はシロキサン重合度が120の場合で、シロキ
サンの反応性が低いために脆弱な皮膜しか得られなかっ
た。
In Comparative Example 8, the degree of siloxane polymerization was 120, and only a brittle film was obtained due to the low reactivity of siloxane.

(以 下 余 白) (発明の効果) 本発明に用いられるポリイミド樹脂は低ヤング率でかつ
高い熱分解開始温度を有し、閉環・イミド化後も比較的
低沸点の溶媒に可溶であり、さらに露光によってパター
ニングが可能であるものである。
(Margin below) (Effects of the invention) The polyimide resin used in the present invention has a low Young's modulus and a high thermal decomposition initiation temperature, and is soluble in a relatively low boiling point solvent even after ring closure and imidization. Furthermore, patterning is possible by exposure.

これらのポリイミド樹脂を用いて半導体素子表面の皮膜
として用いた装置は、従来の方法と比較し高い耐熱性、
耐クラツク性を有し、塗膜プロセス時の半導体素子の熱
によるダメージの低減により半導体装置の信頼性が著し
く向上するのみならず皮膜のバターニングの工程の簡素
化及び有害現像液の不使用といった製造工程の安全化が
可能となった。
Devices using these polyimide resins as coatings on the surface of semiconductor devices have higher heat resistance and better heat resistance than conventional methods.
It not only has crack resistance and significantly improves the reliability of semiconductor devices by reducing heat damage to semiconductor elements during the coating process, but also simplifies the film patterning process and eliminates the use of harmful developers. It has become possible to make the manufacturing process safer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)(A)下記式〔 I 〕で示される酸無水物▲数式
、化学式、表等があります▼……〔 I 〕 (B)下記式〔II〕で示される芳香族ジアミン▲数式、
化学式、表等があります▼……〔II〕 (Ar:3価の芳香族基、 R_1:−OH、−COOH、−SH基) (C)下記式〔III〕で示されるオルガノポリシロキサ
ン ▲数式、化学式、表等があります▼……〔III〕 (R_2:2価の炭素数1〜12の無置換あるいは置換
脂肪族炭化水素基または炭素数6〜10の無置換あるい
は置換芳香族炭化水素基、 R_3_〜_6:同一あるいは異なる1価の炭素数1〜
12の無置換あるいは置換脂肪族炭化水素基または炭素
数6〜10の無置換あるいは置換芳香族炭化水素基、 n:5〜50 但し〔III〕の添加量は〔 I 〕+〔II〕+〔III〕の5
〜60重量%) からなるポリイミド樹脂にアクリロイル基、メタクリロ
イル基及びアセチレニル基のうちのいずれかの一つを有
する化合物を付加あるいは縮合反応させた変性ポリイミ
ド樹脂のジグライム溶液を半導体素子表面に塗布し、紫
外線または電子線で硬化した後現像することによってパ
ターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(1) (A) Acid anhydride represented by the following formula [I] ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ ... [ I ] (B) Aromatic diamine represented by the following formula [II] ▲ Mathematical formula,
There are chemical formulas, tables, etc. ▼... [II] (Ar: trivalent aromatic group, R_1: -OH, -COOH, -SH group) (C) Organopolysiloxane represented by the following formula [III] ▲ Formula , chemical formulas, tables, etc.▼...[III] (R_2: Divalent unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or unsubstituted or substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms , R_3_~_6: Same or different monovalent carbon number 1~
12 unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon groups or unsubstituted or substituted aromatic hydrocarbon groups having 6 to 10 carbon atoms, n: 5 to 50 However, the amount of [III] added is [I] + [II] + [ III]-5
A diglyme solution of a modified polyimide resin obtained by adding or condensing a compound having one of an acryloyl group, a methacryloyl group, and an acetylenyl group to a polyimide resin consisting of (~60% by weight) is applied to the surface of the semiconductor element, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a pattern by curing with ultraviolet rays or electron beams and then developing.
(2)(A)下記式〔 I 〕で示される酸無水物▲数式
、化学式、表等があります▼……〔 I 〕 (B)下記式〔II〕で示される芳香族ジアミン▲数式、
化学式、表等があります▼……〔II〕 (Ar:3価の芳香族基、 R_1:−OH、−COOH、−SH基) (C)下記式〔IV〕で示されるオルガノポリシロキサン ▲数式、化学式、表等があります▼……〔IV〕 (R_7:3価の炭素数1〜12の無置換あるいは置換
脂肪族炭化水素基または炭素数6〜10の無置換あるい
は置換芳香族炭化水素基、 R_3_〜_6:同一あるいは異なる1価の炭素数1〜
12の無置換あるいは置換脂肪族炭化水素基または炭素
数6〜10の無置換あるいは置換芳香族炭化水素基、 n:5〜50 但し〔IV〕の添加量は〔 I 〕+〔II〕+〔IV〕の5〜
60重量%) からなるポリイミド樹脂にアクリロイル基、メタクリロ
イル基及びアセチレニル基のうちのいずれかの一つを有
する化合物を付加あるいは縮合反応させた変性ポリイミ
ド樹脂のジグライム溶液を半導体素子表面に塗布し、紫
外線または電子線で硬化した後現像することによってパ
ターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(2) (A) Acid anhydride represented by the following formula [I] ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼……[ I ] (B) Aromatic diamine represented by the following formula [II] ▲ Mathematical formula,
There are chemical formulas, tables, etc. ▼... [II] (Ar: trivalent aromatic group, R_1: -OH, -COOH, -SH group) (C) Organopolysiloxane represented by the following formula [IV] ▲ Formula , chemical formulas, tables, etc.▼...[IV] (R_7: Trivalent unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or unsubstituted or substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms , R_3_~_6: Same or different monovalent carbon number 1~
12 unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon groups or unsubstituted or substituted aromatic hydrocarbon groups having 6 to 10 carbon atoms, n: 5 to 50 However, the amount of [IV] added is [I] + [II] + [ IV] No. 5~
A diglyme solution of a modified polyimide resin obtained by adding or condensing a compound having one of an acryloyl group, a methacryloyl group, and an acetylenyl group to a polyimide resin (60% by weight) is applied to the surface of the semiconductor element, and then exposed to ultraviolet rays. Alternatively, a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a pattern is formed by curing with an electron beam and then developing.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0718696A2 (en) 1992-07-22 1996-06-26 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha A photosensitive polyimide composition
JP2002055449A (en) * 1993-09-03 2002-02-20 Hitachi Chem Co Ltd Relief pattern, buffer coat film for semiconductor and method for producing interlayer dielectric film of multilayer wiring board
US6686106B2 (en) 2000-06-26 2004-02-03 Ube Industries, Ltd. Photosensitive resin compositions, insulating films, and processes for formation of the films
JP2005242389A (en) * 1993-09-03 2005-09-08 Hitachi Chem Co Ltd Photosensitive resin composition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0718696A2 (en) 1992-07-22 1996-06-26 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha A photosensitive polyimide composition
JP2002055449A (en) * 1993-09-03 2002-02-20 Hitachi Chem Co Ltd Relief pattern, buffer coat film for semiconductor and method for producing interlayer dielectric film of multilayer wiring board
JP2005242389A (en) * 1993-09-03 2005-09-08 Hitachi Chem Co Ltd Photosensitive resin composition
US6686106B2 (en) 2000-06-26 2004-02-03 Ube Industries, Ltd. Photosensitive resin compositions, insulating films, and processes for formation of the films

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