JPS59107523A - Method for formation of protective film on semiconductor element - Google Patents

Method for formation of protective film on semiconductor element

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JPS59107523A
JPS59107523A JP58229292A JP22929283A JPS59107523A JP S59107523 A JPS59107523 A JP S59107523A JP 58229292 A JP58229292 A JP 58229292A JP 22929283 A JP22929283 A JP 22929283A JP S59107523 A JPS59107523 A JP S59107523A
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polyimide
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protective film
precursor
silicon
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一雅 五十嵐
Katsuhiko Yamaguchi
勝彦 山口
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伊香 和夫
Kazuyuki Miki
三木 和幸
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Abstract

PURPOSE:To enable to form a polyimide protective film of excellent close-contacting and dampproof characteristics by a method wherein a specific ratio of diaminosiloxane and non-silicon containing diamine are simultaneously polymerization-reacted with aromatic titracarboxylic acid dianhydride. CONSTITUTION:The diamino compound, consisting of the diaminosiloxane indicated in general formula I and the diamine containing no silicon atom in a molecule, is polymerization-reacted with aromatic tetracarboxylic acid dianhydride. In ths case, a solution of siloxane denatured polyimide precursor, having silicon content of 0.5wt% or below, is obtained by performing a polymerization reaction using the ratio wherein diaminosiloxane will be brought to 1-4mol% the total diamino compound. The intrinsic viscosity of the precursor is reduced by ripening with heat at 40-80 deg.C, and after application of said solution on the surface of a semiconductor element, a polyimide protection film is formed by performing a high temperature heat treatment. As a result, a polyimide protection film of excellent close-contacting and dampproof properties can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体素子の保護膜形成方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for forming a protective film for a semiconductor element.

縦来、半導体素子の表面保護膜(パノシヘーション膜)
は、CVD(Chemical  Vapor  De
position)法などにより、二酸化珪素の使用が
検討されてきたが、薄肉の二酸化珪素膜はクラックが発
生しやすい、ピンホールが多数存在するなどの欠点があ
ることから、半導体への応用がおくれでいる。近年、こ
の分野に上記の二酸化珪素膜に代わる新規材料として、
耐熱性高分子とくにポリイミドが注目されている。すな
わち、この耐熱性高分子はワイヤボンディングに耐えう
る充分な耐熱性を有し、また卓越した電気絶縁性、低応
力歪、機械的強度など多くのすくれた利点を有し、厚膜
とした場合でもクランクが生しない、ピンボールが僅少
に抑えられるなどの点で注目を集めている有機材料であ
る。
Since then, surface protection film for semiconductor devices (panoscination film)
is CVD (Chemical Vapor De
The use of silicon dioxide has been considered using methods such as the position method, but thin silicon dioxide films have drawbacks such as being prone to cracking and having many pinholes, which has delayed its application to semiconductors. There is. In recent years, new materials have been introduced in this field as an alternative to the silicon dioxide film mentioned above.
Heat-resistant polymers, especially polyimides, are attracting attention. In other words, this heat-resistant polymer has sufficient heat resistance to withstand wire bonding, and also has many outstanding advantages such as excellent electrical insulation, low stress strain, and mechanical strength, and can be made into a thick film. It is an organic material that is attracting attention because it does not cause cranking even when it is in use, and it suppresses pinball.

一方、ダイオードのジャンクション保護膜は、従来、シ
リコンゴム、シリコンウェハなどが用いられ、半導体素
子のP−N接合面(ジャンクション)を保護する機能を
もたせているが、一般にシリコン化合物は水に対して本
質的に透過性であり、半導体を総合的に評価した場合、
耐湿性という面で信頼性の低下はさけられなかった。こ
のジャンクション保護膜にも、近年、ポリマー自体が耐
湿特性にすぐれるポリイミドなどの耐熱性高分子が応用
されるようになってきた。
On the other hand, silicon rubber, silicon wafer, etc. have traditionally been used as junction protective films for diodes, and they have the function of protecting the P-N junction surface (junction) of semiconductor elements, but silicon compounds are generally resistant to water. It is essentially transparent, and when evaluating semiconductors comprehensively,
In terms of moisture resistance, a decrease in reliability could not be avoided. In recent years, heat-resistant polymers such as polyimide, which themselves have excellent moisture resistance, have been used for this junction protective film.

このように、ポリイミドを中心とした耐熱性高分子が各
種半導体処理用保護膜として検討されるようになってき
たが、この種の耐熱性高分子にはシリコンウェハなどの
素子表面との密着性に劣り接着しにくいという欠点があ
り、これがため半導体素子の信頼性がいまひとつ満足で
きるものとはいえなかった。
In this way, heat-resistant polymers, mainly polyimide, are being considered as protective films for various semiconductor processing, but these types of heat-resistant polymers have a high adhesion to device surfaces such as silicon wafers. It has the disadvantage that it is inferior in quality and difficult to adhere to, and as a result, the reliability of semiconductor devices has not been satisfactory.

このことから、上記耐熱性高分子の密着性を改善するた
めの提案が種々なされており、そのひとつに、ポリイミ
ドに関し、芳香族テトラカルボン酸二無水物とジアミノ
化合物との重合反応によりポリイミド前駆体を合成する
際に、上記のジアミノ化合物としてジアミノシロキサン
を使用する方法がある。この方法は、分子骨格中にジア
ミノシロキサンから誘導される5i−0−3i結合を導
入、して、この結合部分によりシリコンウェハなどを構
成する珪素含有材の珪素原子との間に化学的結合の手を
持たせ、これを珪素含有材への接着現象の活性点として
密着性の向上を図らんとするものである。
For this reason, various proposals have been made to improve the adhesion of the above-mentioned heat-resistant polymers, and one of them is to create a polyimide precursor using a polymerization reaction between an aromatic tetracarboxylic dianhydride and a diamino compound. When synthesizing, there is a method of using diaminosiloxane as the above diamino compound. This method introduces a 5i-0-3i bond derived from diaminosiloxane into the molecular skeleton, and this bond forms a chemical bond between it and the silicon atom of the silicon-containing material constituting the silicon wafer. The purpose is to improve adhesion by holding the hand and using this as an active site for adhesion to the silicon-containing material.

ところが、上記の提案法では、ジアミノシロキサンをジ
アミノ化合物中かなりの割合であるいはジアミノ化合物
のすべてとして使用しているため、密着性の向上を図る
ことができたとしてもポリイミド保護膜の耐湿特性を大
きく損なう問題がある。また、ジアミノシロキサンの過
剰使用はポリイミド本来の耐熱性、電気絶縁性、機械的
強度などの面でも必ずしも好ましいものとはいえなかっ
た。さらに、前記提案法のなかには、ジアミノシロキサ
ンを過剰使用して合成されたポリイミド前駆体とジアミ
ノシロキサンを全く用いないでつまり分子内に珪素原子
を含まないジアミンを用いて合成されたポリイミド前駆
体との混合物とする方法もあるが、この場合でも混合物
中に占める珪素含有量が大であるため前述と同様の問題
が生じるばかりか、混合物であるが故に密着性ないし耐
湿特性さらにその他の一般特性がロフト間でばらつきや
すく、安定した性能が得られなかった。
However, in the above proposed method, diaminosiloxane is used in a considerable proportion of the diamino compound or as all of the diamino compound, so even if it is possible to improve the adhesion, the moisture resistance of the polyimide protective film will be greatly affected. There is a problem of damage. Further, excessive use of diaminosiloxane was not necessarily preferable in terms of heat resistance, electrical insulation, mechanical strength, etc. inherent to polyimide. Furthermore, in the proposed method, a polyimide precursor synthesized using an excess of diaminosiloxane and a polyimide precursor synthesized without using diaminosiloxane at all, that is, using a diamine that does not contain a silicon atom in the molecule. There is also a method of using a mixture, but even in this case, the silicon content in the mixture is large, causing the same problems as mentioned above, and because it is a mixture, the adhesion, moisture resistance, and other general properties are poor. It was not possible to obtain stable performance due to the easy variation between the two.

一方、この種のシロキサン変性ポリイミド前駆体は、耐
熱性その他の一般特性上固有粘度の高い高分子量体とさ
れることが望まれるが、この場合従来のシロキザン未変
性のポリイミド前駆体におけると同様に、溶液粘度が高
くなり実用的な固形分濃度が得られない問題がある。た
とえば、ポリイミド前駆体の合成時の仕込濃度は、一般
に経済的観点などから低くとも5〜15重量%程度とさ
れているのが普通であるが、このように低い仕込み濃度
としたときでも、スピンコード、ディッピングあるいは
はけ塗りなどに適した溶液粘度を得るためには、重合反
応後さらに相当量希釈しなければならない。そして、か
かる希釈操作は、製造ロフト間での溶液粘度のバラツキ
や塗工作業を複雑とする原因となり、また固形分濃度の
著しい低下によって、形成される塗膜に/SSジャ偏肉
現象を生じさせ、ポリイミド保護膜の性能に悪影響をお
、よほず結果となる。
On the other hand, this kind of siloxane-modified polyimide precursor is desired to be a high molecular weight material with high intrinsic viscosity due to heat resistance and other general properties, but in this case, it is desirable to make it a high molecular weight material with high intrinsic viscosity. However, there is a problem in that the viscosity of the solution becomes high and a practical solids concentration cannot be obtained. For example, the feed concentration during the synthesis of polyimide precursors is generally set to be at least 5 to 15% by weight for economical reasons, but even with such a low feed concentration, spin In order to obtain a solution viscosity suitable for cording, dipping or brushing, considerable further dilution is required after the polymerization reaction. Such a dilution operation causes variations in solution viscosity between manufacturing lofts and complicates the coating process, and also causes uneven thickness of the formed coating film due to a significant decrease in solid content concentration. This results in a negative effect on the performance of the polyimide protective film.

この発明は、上記の観点から、高濃度状態で塗工可能な
粘度を示し、しかも素子廣面に対して密着性にすくれか
つ耐湿特性良好なポリイミド保護膜を与え、またこのポ
リイミド保護膜が本来の耐熱性、電気絶縁性、機械的強
度などを具備しうるようなシロキサン変性ポリイミド前
駆体を得るために、鋭意検訓を重ねた結果、見い出され
たものである。
In view of the above, the present invention provides a polyimide protective film that exhibits a viscosity that allows coating in a highly concentrated state, has good adhesion to the wide surface of an element, and has good moisture resistance. This discovery was made as a result of extensive research in order to obtain a siloxane-modified polyimide precursor that possesses the original heat resistance, electrical insulation, and mechanical strength.

すなわち、この発明は、不活性溶媒中で、次の一般式; (R+ は二価の有機基、R′は一価の有機基であり、
nは1〜1,000の整数である)で表されるジアミノ
シロキサンと分子内に珪素原子を含まないジアミンとか
らなるジアミノ化合物を芳香族テトラカルボン酸二無水
物と、上記ジアミノシロキサンがジアミノ化合物全体量
の1〜4モル%となる割合で重合反応させることにより
、珪素含有量が0.5重量%以下のシロキサン変性ポリ
イミド前駆体の溶液を得、この溶液を40〜80°Cで
加熱熟成して上記前駆体の固有粘度を低下させ、ついで
この溶液を半導体素子2面に塗布したのち高温加熱処理
してポリイミド保護膜を形成することを特徴とする半導
体素子の保護膜形成方法に係るものである。
That is, this invention provides the following general formula in an inert solvent: (R+ is a divalent organic group, R' is a monovalent organic group,
n is an integer from 1 to 1,000) and a diamine that does not contain a silicon atom in the molecule. By carrying out a polymerization reaction at a ratio of 1 to 4 mol% of the total amount, a solution of a siloxane-modified polyimide precursor with a silicon content of 0.5% by weight or less is obtained, and this solution is heated and aged at 40 to 80°C. A method for forming a protective film for a semiconductor element, which comprises: reducing the intrinsic viscosity of the precursor, applying this solution to two surfaces of the semiconductor element, and then subjecting it to high-temperature heat treatment to form a polyimide protective film. It is.

このように、この発明においては、ポリイミド保護膜の
密着性を改善するために用いられるジアミノシロキサン
は、前記特定範囲が必要かつ、充分なものであり、かか
る使用割合にすると、ポリイミド前駆体中に占める温熱
分解や酸ないしアルカリにより切断されやすいシロキサ
ン結合部分がごく僅かなものとなるために、ポリイミド
保護膜の耐湿特性を低下させることがなく、またポリイ
ミド本来の耐熱性、電気絶縁性、機械的強度などを損な
う心配もないことを見い出した。
Thus, in this invention, the above-mentioned specific range of diaminosiloxane used to improve the adhesion of the polyimide protective film is necessary and sufficient. Since the siloxane bonding portion, which is easily broken by thermal decomposition or acid or alkali, is extremely small, the moisture resistance of the polyimide protective film is not deteriorated, and polyimide's inherent heat resistance, electrical insulation, and mechanical properties are maintained. It was discovered that there is no need to worry about loss of strength.

一方、ジアミノシロキサンを上記使用割合にして合成さ
れるシロキサン変性ポリイミド前駆体は1.このままで
は従来の前駆体と同様に溶液粘度が高くなる欠点を有し
ている。ところが、前記この発明により、重合反応後の
ポリイミド前駆体溶液をさらに特定の温度下で加熱熟成
すると、前駆体の分子開裂ないし再配列によってその固
有粘度が低下し、その後溶剤で希釈しなくとも塗布可能
な溶液粘度が得られること、およびこの方法で高濃度で
かつ低粘度の溶液としたときに、前記手段によって達成
されたポリイミド保護膜としてのすくれた密着性および
耐湿特性はもちろんのこと、耐熱性、機械的強度、電気
絶縁性などにほとんど悪影響をおよぼさないものである
ことを見い出したものである。
On the other hand, a siloxane-modified polyimide precursor synthesized using diaminosiloxane in the above-mentioned ratio is 1. If left as is, it has the disadvantage of high solution viscosity, similar to conventional precursors. However, according to the present invention, when the polyimide precursor solution after the polymerization reaction is further heated and aged at a specific temperature, its intrinsic viscosity decreases due to molecular cleavage or rearrangement of the precursor, and it is then possible to coat the polyimide precursor solution without diluting it with a solvent. not to mention the excellent adhesion and moisture-resistance properties of the polyimide overcoat achieved by the above means, when obtained in this manner as solutions of high concentration and low viscosity. It has been found that it has almost no adverse effect on heat resistance, mechanical strength, electrical insulation, etc.

この発明において一般式(1)で示されるジアミノシロ
キサンは、式中の2個のR1および各R′がそれぞれ同
一もしくは異なるものであってもよく、従来公知のもの
が広く包含される。その代表的なものを例示すると以下
の如くである。
In the diaminosiloxane represented by the general formula (1) in this invention, the two R1s and each R' in the formula may be the same or different, and a wide variety of conventionally known diaminosiloxanes are included. Typical examples are as follows.

、〕の発明において用いられる分子内に珪素原子を含ま
ないジアミン(以下、単に珪素不含ジアミンと称する)
は、次の一般式(2)X H2N−R2−NH2・・・・・・(2)(R2は珪素
原子を含まない二価の有機基である) で表される芳香族ジアミン、脂肪族ジアミンおよび脂環
族ジアミンが含まれ、式中のR2は前記一般式(1)中
のR,と同一であっても異なるものであってもよい。と
くに好適なのは芳香族ジアミンであるが、その代表例を
示すと、たとえばメタフェニレンジアミン、パラフェニ
レンジアミン、4・4′−ジアミノジフェニルメタン、
4・4′−ジアミノジフェニルエーテル、2・2゛−ビ
ス(4−アミノフェニル)プロパン、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
スルボン、4・4′−ジアミノジフェニルスルフィト、
ヘンジジン、ヘンジジン−3・3′−ジカルボン酸、ヘ
ンジジンー3・3′−ジスルホン酸、ベンジジン−3−
モノカルボン酸、ベンジジン−3−モノスルホン酸、3
・3′−ジメトキシーヘンジジン、パラ−ビス(4−ア
ミノフェノキシ)ベンゼン、メタ−ビス(4−アミノフ
ェノキン)ベンゼン、メタキシリレンジアミン、パラキ
ンリレンジアミンなどが挙げられる。
Diamine that does not contain a silicon atom in the molecule used in the invention of (hereinafter simply referred to as silicon-free diamine)
is an aromatic diamine or an aliphatic diamine represented by the following general formula (2) Diamines and alicyclic diamines are included, and R2 in the formula may be the same as or different from R in the general formula (1). Particularly preferred are aromatic diamines, representative examples of which include meta-phenylene diamine, para-phenylene diamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane,
4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-bis(4-aminophenyl)propane, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfite ,
henzidine, henzidine-3,3'-dicarboxylic acid, henzidine-3,3'-disulfonic acid, benzidine-3-
Monocarboxylic acid, benzidine-3-monosulfonic acid, 3
-3'-dimethoxyhenzidine, para-bis(4-aminophenoxy)benzene, meta-bis(4-aminophenoquine)benzene, metaxylylenediamine, paraquinlylenediamine, and the like.

、この発明において上記のジアミノシロキサンと珪素不
含ジアミンとからなるジアミノ化合物と重合反応させる
芳香族テトラカルボン酸二無水物は次の一般式(3); %式% (Arは四価の有機基である) で表されるものであり、その代表的なものを例示すると
、たとえばピロメリット酸二無水物、3・3′・4・4
′−ヘンヅフエノンテトラカルボン酸二無水物、3・3
゛・4・4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
2・3・3゛・4゛−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、2・3・6・7−ナフタレンテトラカルボン酸二
無水物、■・2・5・6〜ナフタレンテトラカルボン酸
二無水物、1・4・5・8−ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物、2・2゛−ビス(3・4−ジカルボキシフ
ェニル)プロパンニ無水物、ビス(3・4−ジカルボキ
シフェニル)スルホンニ無水物、3・4・9・lO−ペ
リレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3・4−ジカ
ルボキシフェニル)エーテルニ無水物、2・2゛−ビス
(2・3−ジカル」沁1−ジフェニル)プロパンニ無水
物、1・1′−ビス(2・3−ジカルボキシフェニル)
エタンニ無水物、ベンゼン−1・2・3・4−テトラカ
ルボン酸二無水物、2・3・6・7−アントラセンテト
ラカルボン酸二無水物、1・2・7・8−フェナントレ
ンテトラカルボン酸二無水物などがある。
In this invention, the aromatic tetracarboxylic dianhydride polymerized with the diamino compound consisting of the above diaminosiloxane and silicon-free diamine has the following general formula (3); % formula % (Ar is a tetravalent organic group Typical examples include pyromellitic dianhydride, 3, 3', 4, 4
'-henzuphenonetetracarboxylic dianhydride, 3.3
゛・4・4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride,
2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, ■,2,5,6~naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2゛-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propananhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfonic dianhydride, 3・4,9,1O-perylenetetracarboxylic dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether dianhydride, 2,2゛-bis(2,3-dical-1-diphenyl)propanide dianhydride , 1,1'-bis(2,3-dicarboxyphenyl)
Ethannianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride There are anhydrous substances.

この発明にとくに好適な芳香族テトラカルボン酸二s 
水t+は、3・3′・4・4′−ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物である。この二無水物を使用すると、高
温高温雰囲気下、たとえば121°C12気圧のプレッ
シャークツカーテスト(以下、単にPCTと略す)によ
る電気特性がもつともすくれた、つまり耐湿特性の極め
て良好なボリイミ1′が得られ、表面保護nlないしジ
ャンクション・保護膜としての性能を大きく向上させる
ことができる。もちろん、他の二無水物を使用する場合
でも耐湿特性の向上を図りうるが、パノシヘーソヨン膜
などとして応用する場合その膜厚を厚くするのが望まし
い。
Aromatic tetracarboxylic acid diss especially suitable for this invention
Water t+ is 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride. When this dianhydride is used, the electrical properties of the pressure tester test (hereinafter simply referred to as PCT) under a high-temperature atmosphere, for example, 121°C and 12 atmospheres, are very low. can be obtained, and the performance as a surface protection film or a junction/protection film can be greatly improved. Of course, it is possible to improve the moisture resistance properties by using other dianhydrides, but it is desirable to increase the thickness of the film when it is applied as a panosylon film.

この発明においては、上記のジアミノシロキサンと珪素
不合ジアミンとを同時に芳香族テトラカルボン酸二無水
物と重合反応させることが必要で、たとえば両ジアミノ
化合物を別々に重合させてのち混合する方式では、密着
性および耐湿特性のばらつきを生じ、品質の安定化を図
りえない。
In this invention, it is necessary to simultaneously polymerize the diaminosiloxane and the silicon-uncombined diamine with the aromatic tetracarboxylic dianhydride. This results in variations in moisture resistance and moisture resistance, making it impossible to stabilize quality.

この重合反応に用いられるジアミノシロキサンは、すで
に述べたように、ジアミノ化合物全体量の1〜4モル%
、好適には3〜3.5モル%であり、また得られるシロ
キサン変性ポリイミド前駆体中に含まれてくる珪素含有
量が0.5重量%以下となるように、その使用量を設定
しなければならない。これらの量的関係を満足しなけれ
ば、密着性と耐湿特性との両立が難しくなる。このジア
ミノシロキサンと珪素不含ジアミンとからなるジアミノ
化合物の芳香族テトラカルボン酸二無水物に対する使用
割合は、通常等モルとされるが、必要に応して一方を多
少多くしても差し支えない。
As mentioned above, the diaminosiloxane used in this polymerization reaction is 1 to 4 mol% of the total amount of diamino compounds.
, preferably 3 to 3.5 mol%, and the amount used must be set so that the silicon content contained in the obtained siloxane-modified polyimide precursor is 0.5% by weight or less. Must be. Unless these quantitative relationships are satisfied, it becomes difficult to achieve both adhesion and moisture resistance. The ratio of the diamino compound consisting of the diaminosiloxane and the silicon-free diamine to the aromatic tetracarboxylic dianhydride is usually equimolar, but if necessary, one may be slightly increased.

重合反応は、従来公知の方法に準じて行えばよく、不活
性溶媒の存在下、一般に窒素ガス気流出で重合発熱を勘
案して通常40℃以下、とくに好適には30°C以下に
制限しながら所定の重合度が得られるまで反応させれば
よい。
The polymerization reaction may be carried out according to conventionally known methods, and is generally limited to 40°C or less, preferably 30°C or less, in the presence of an inert solvent, with nitrogen gas flowing out, and in consideration of polymerization heat generation. The reaction may be carried out until a predetermined degree of polymerization is obtained.

なお、半導体素子表面の保護膜としてのポリイミドは、
イオン性不純物に汚染されることをさけなければならな
い。N a ” 、K ” 、Ca ”などのカチオン
性不純物、Cβ−などのアニオン性不純物などからの汚
染をうけないように注意しなければならず、特にNa゛
イオンはポリイミド保護膜の電気特性に悪影響を及ぼす
。そのため重合に際しては原料モノマー、溶媒ともに周
知の方法により充分精製したのち、使用すべきである。
Note that polyimide as a protective film on the surface of a semiconductor element is
Contamination with ionic impurities must be avoided. Care must be taken to avoid contamination from cationic impurities such as Na'', K'', Ca'', and anionic impurities such as Cβ-, and in particular Na' ions affect the electrical properties of the polyimide protective film. Therefore, during polymerization, both the raw material monomer and the solvent should be sufficiently purified by well-known methods before use.

例えばpJa’イオンで5PPM以下、好適にはIPI
)M以下であることが望ましい。
For example, pJa' ion is 5 PPM or less, preferably IPI
) M or less is desirable.

このような重合反応に用いられる不活性溶媒としrは、
たとえばN−メチル−2−ピロリドン、N−N’−ジメ
チルアセトアミド、N−N’−ジメチルポル広アミド、
N−N′−ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホ
ルアミドなどの高極性塩基性溶媒が用いられる。この種
の溶媒はいずれも吸湿性が太き(、吸湿された水は重合
時の分子量の低下、貯蔵安定性の低下の原因となるので
使用に先だって脱水剤で充分に脱水してお(のがよい。
The inert solvent used in such a polymerization reaction is
For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-N'-dimethylacetamide, N-N'-dimethylpol broadamide,
Highly polar basic solvents such as N-N'-dimethylsulfoxide and hexamethylphosphoramide are used. All of these types of solvents are highly hygroscopic (absorbed water causes a decrease in molecular weight during polymerization and a decrease in storage stability, so be sure to thoroughly dehydrate with a dehydrating agent before use). Good.

またこれらの溶媒とともにトルエン、4−ルン、ヘンジ
ニトリル、ヘンゼン、フェノールの如き汎用溶媒を併用
することもできる。しかしその使用量は生成ポリイミド
前駆体の溶解度を低下させない範囲にずべきである。
In addition, general-purpose solvents such as toluene, 4-lune, hendinitrile, henzene, and phenol can also be used in combination with these solvents. However, the amount used should be within a range that does not reduce the solubility of the polyimide precursor produced.

上記方法で合成されるシロキサン変性ポリイミド前駆体
の重合度は、反応物の固有粘度〔η〕を調べることによ
って簡単に検知できるものであるが、この固有粘度が1
.3〜3.0となるまでの高重合度とされていることが
望ましい。これより低くなるようでは、耐熱性その他の
一般特性に好結果が得られないからである。
The degree of polymerization of the siloxane-modified polyimide precursor synthesized by the above method can be easily detected by examining the intrinsic viscosity [η] of the reactant.
.. It is desirable that the degree of polymerization is as high as 3 to 3.0. This is because if it is lower than this, good results will not be obtained in terms of heat resistance and other general properties.

この明細書に記載される固有粘度〔η〕とは、溶媒とし
てN−メチル−2−ピロリドンを使用し、測定温度30
±0.01°C(恒温槽)で次式にしたがって算出した
値を意味するものである。
The intrinsic viscosity [η] described in this specification is measured using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and at a measurement temperature of 30
It means the value calculated according to the following formula at ±0.01°C (constant temperature bath).

〔η) =Iln (t/ t o) /ct;ウベロ
ーデ粘度計で測定されるポリマー溶液の落下時間 to;上記同様に測定される溶媒の落下時間C;ポリマ
ー濃度(0,5重■%とする)この発明においては、上
記の重合反応工程に引続き同一反応容器内で窒素気流中
、40〜80°C1好適には50〜60℃まで昇温しで
加熱μm成を行う。この加熱熟成によって前記の重合反
応で得た高重合度のシロキサン変性ポリイミド前駆体に
適度な分子開裂ないし再配列を生しさせて、低分子量化
するものである。
[η) = Iln (t/t o) /ct; Falling time to of the polymer solution measured with an Ubbelohde viscometer; Falling time C of the solvent measured in the same manner as above; Polymer concentration (0.5% by weight and In the present invention, following the above polymerization reaction step, heating .mu.m formation is carried out in the same reaction vessel in a nitrogen stream by raising the temperature to 40 to 80 DEG C., preferably 50 to 60 DEG C. By this heat aging, the siloxane-modified polyimide precursor having a high degree of polymerization obtained in the above-mentioned polymerization reaction undergoes appropriate molecular cleavage or rearrangement, thereby reducing the molecular weight.

低分子量化の度合は、溶液粘度とポリイミド特性との関
係によって決められるものであり、一般には固有粘度が
0.3〜0.7となるようにするのが好ましい。目安と
して、溶液濃度25重景気で溶液、粘度がi、o o 
o〜20,000センチボイズ程度である。上記固有粘
度があまりに低くなりすぎると、最終段階での皮膜形成
能に劣ってくるし、また半導体に通用したときの絶縁特
性、耐熱性その他の緒特性が損なわれる。
The degree of molecular weight reduction is determined by the relationship between solution viscosity and polyimide properties, and it is generally preferable to set the intrinsic viscosity to 0.3 to 0.7. As a guide, when the solution concentration is 25, the viscosity of the solution is i, o o
It is about 0 to 20,000 centivoise. If the above-mentioned intrinsic viscosity becomes too low, the film forming ability in the final stage will be poor, and the insulation properties, heat resistance and other properties when used in semiconductors will be impaired.

加熱熟成温度をとくに40〜80°Cに設定した理由は
、80℃を越える温度、とくに100 ’C以上になる
と架橋反応が進行しゲル化の危険があるためであり、ま
た40℃より低くなるとμ)成の効果が充分に得られず
、熟成時間も長くなって作業性を損なうためである。
The reason why the heat aging temperature was set at 40 to 80°C is that at temperatures exceeding 80°C, especially at temperatures above 100'C, the crosslinking reaction proceeds and there is a risk of gelation. This is because the effect of microorganism (μ) cannot be obtained sufficiently and the ripening time becomes long, impairing workability.

このようにして得られる最終生成物としてのシロキサン
変性ポリイミド前駆体は、その重合度が低下していると
いっても、飽くまでもつぎの一般式(4)にて示される
ように、珪素不含ジアミンとジ′アミノシロキザンがア
ミド結合を介して芳香族テトラカルボン酸二無水物へ付
加した結合単位が、ランダムであるポリマー構造を有す
るものであり、このポリイミド前駆体の分子鎖にンロキ
サン結合がごく僅か組み込まれた構造を有することを特
徴としている。
Even though the siloxane-modified polyimide precursor as the final product obtained in this way has a lower degree of polymerization, it is still a silicon-free diamine as shown in the following general formula (4). The bonding units of diaminosiloxane and aromatic tetracarboxylic dianhydride added to aromatic tetracarboxylic dianhydride via amide bonds have a polymer structure that is random, and the molecular chain of this polyimide precursor has very few It is characterized by having a slightly integrated structure.

(R+、、Rz、R′、nおよびArは前記のとおりm
/j! +m=0.01〜0.04である)(R1、R
2、R’、Ar、n、Rおよびrnは前記、 ρ のとおりである) かかるシロキサン変性ポリイミド前駆体は、その溶液粘
度が低く、たとえば重合反応工程での仕込み濃度を20
〜25重■%ないしそれ以上としたときでも加熱熟成工
程後にあえて希釈しなくとも、スピンコード、ディッピ
ングあるいははけ塗りなどに適した粘度を有している。
(R+, , Rz, R', n and Ar are m as described above.
/j! +m=0.01 to 0.04) (R1, R
(2, R', Ar, n, R, and rn are as described above)) Such a siloxane-modified polyimide precursor has a low solution viscosity, and for example, when the concentration in the polymerization reaction step is 20
Even when the content is 25% by weight or more, it has a viscosity suitable for spin cording, dipping, brushing, etc., even if it is not diluted after the heat aging process.

この発明においては、上記の前駆体溶液を上記塗工法に
よりシリコンウェハの如き素子面に塗工したのち、高温
加熱処理して、脱水、環化することにより、シリコンウ
ェハなどに月してずくれた密着性を示す前記の一般式(
5)で示される如きポリイミドからなる保護膜を形成す
ることができる。
In this invention, the above precursor solution is coated on the element surface such as a silicon wafer by the above coating method, and then subjected to high temperature heat treatment, dehydrated and cyclized, so that it does not splatter on the silicon wafer etc. The above general formula (
A protective film made of polyimide as shown in 5) can be formed.

このポリイミド保護膜は耐湿特性に非常にずくれている
とともに、その本来の良好な耐熱性、耐薬品性、機械的
特性および卓越した電気絶縁性を具備しており、半導体
素子の表面保護膜やダイオードのジャンクション保護膜
としてずくれた性能を発揮する。
This polyimide protective film has excellent moisture resistance, as well as excellent heat resistance, chemical resistance, mechanical properties, and excellent electrical insulation properties, and is used as a surface protective film for semiconductor devices. Demonstrates excellent performance as a diode junction protective film.

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。
EXAMPLES Below, examples of the present invention will be described in more detail.

実施例1 攪拌装置、冷却管、温度計および窒素置換装置を付した
5 00mnのフラスコを水浴上に固定した。水素化カ
ルシウムで一昼夜乾燥しさらに窒素置換装置留したN−
N’−ジメチルホルムアミド1.48.71gを上記フ
ラスコ中に加え、窒素を流し込み、以下の方法で重合反
応を行った。
Example 1 A 500 mm flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer, and a nitrogen purging device was fixed on a water bath. The N-
1.48.71 g of N'-dimethylformamide was added into the flask, nitrogen was introduced into the flask, and a polymerization reaction was carried out in the following manner.

まず、1m7!のマイクロシリンジによりビス(3−ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(前記式イの
ジアミノ′シロキサン) 0.87 g (0゜003
5モル)、ついで4・4゛−ジアミノジフエニエーテル
19.3g (0,0965モル)を仕込み、溶解する
まで攪拌した。その後、3・3′・4・4゛−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物29.4g(0,1モル)
を徐々に添加した。反応系を30°C以下となるように
保持しながら透明粘稠?容f(12,となるまで撹(牢
した。このようにして得られたシロキサン変性ポリイミ
ド前駆体の25重量%溶液は、25°CBH型粘度計で
測定される粘度(以下同様)が測定上限(2,000,
000センチポイズ)以上であり、前駆体の固有粘度は
1.67、珪素含有量は0.397重量%であった。
First of all, 1m7! 0.87 g (0°003
5 mol) and then 19.3 g (0,0965 mol) of 4,4'-diaminodipheniether were added and stirred until dissolved. Then, 29.4 g (0.1 mol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
was added gradually. Clear viscosity while keeping the reaction system below 30°C? The 25% by weight solution of the siloxane-modified polyimide precursor thus obtained has a viscosity (the same applies hereinafter) measured with a 25° CBH type viscometer that is the upper limit of measurement. (2,000,
000 centipoise) or more, the intrinsic viscosity of the precursor was 1.67, and the silicon content was 0.397% by weight.

つぎに、加熱熟成工程として、水浴を取り去って湯浴に
換え、同一の反応容器を55±5℃に加熱攪拌し、窒素
気流中6時間加熱熟成したのち、さらに引続き28時間
、計34時間加熱熟成することにより、固有粘度が0.
42、溶液粘度が47400センチボイズとなるまで低
分子量化した。
Next, as a heat aging step, the water bath was removed and replaced with a hot water bath, the same reaction vessel was heated and stirred at 55±5°C, heated and aged in a nitrogen stream for 6 hours, and then heated for an additional 28 hours, for a total of 34 hours. By aging, the intrinsic viscosity becomes 0.
42, the molecular weight was lowered until the solution viscosity reached 47,400 centivoids.

この前駆体溶液をシリコンウェハ上にスピンコードし、
熱風乾燥機中150℃で1時間、200°Cで1時間、
250℃で6時間加熱処理して、強靭なポリイミド表面
保護If! (バンシベーション膜)を形成した。この
ポリイミド保護膜の赤外吸収スペクトルは、1,780
 cm−’および1,720 cm−’にイミド基形成
にもとづ< >C=Oの吸収が認められた。なお、上記
スピンコードは、3,500 rp、mの回転数で前駆
体溶液を2〜3g滴下する方法で行った。
Spin code this precursor solution onto a silicon wafer,
1 hour at 150°C in a hot air dryer, 1 hour at 200°C,
Heat treated at 250°C for 6 hours to protect the tough polyimide surface If! (vansivation film) was formed. The infrared absorption spectrum of this polyimide protective film is 1,780
cm-' and 1,720 cm-', <>C=O absorption was observed due to imide group formation. The above spin code was performed by dropping 2 to 3 g of the precursor solution at a rotation speed of 3,500 rpm.

実施例2 精製N−N′−ジメチルホルムアミドの使用量を125
.91gとし、芳香族テトカルポン酸二無水物としてピ
ロメリット酸二無水物21.8g(0゜1モル)を使用
した以外は、実施例1と同様に重合反応を行って、珪素
含有量が0.469重量%、固有粘度が1.65、溶液
粘度が2,000,000セン)チポイズ以上の高分子
量のシロキサン変性ポリイミド前駆体の25重量%溶液
を得た。
Example 2 The amount of purified N-N'-dimethylformamide used was 125
.. The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 21.8 g (0.1 mol) of pyromellitic dianhydride was used as the aromatic tetracarboxylic dianhydride, and the silicon content was 0.91 g. A 25% by weight solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a high molecular weight of Tipoise or higher was obtained.

つぎに、加熱熟成工程として、上記の前駆体溶液を実施
例1の場合と同様にして55±5°Cで24時間加熱熟
成することにより、固有粘度0.38、溶液粘度2,2
00センチボイズとなるまで低分子量化した。
Next, as a heating aging step, the above precursor solution was heated and aged for 24 hours at 55±5°C in the same manner as in Example 1, so that the intrinsic viscosity was 0.38 and the solution viscosity was 2.2.
The molecular weight was reduced to 0.00 centivoids.

この前駆体溶液をシリコンウェハ上に実施例1と同様に
スピンコードし、熱風乾燥機中で150°Cで1時間、
200°Cで1時間、300℃で1時間加熱処理して強
靭なポリイミド表面保護膜を形成した。
This precursor solution was spin-coded onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and dried at 150°C for 1 hour in a hot air dryer.
A tough polyimide surface protective film was formed by heat treatment at 200°C for 1 hour and at 300°C for 1 hour.

実施例3 精製N−N’−ジメチルホルムアミドの使用量を156
.53gとし、芳香族テトラカルボン酸二無水物として
3・3′・4・4′−ヘンヅフエノンテトラカルボン酸
二無水物32.2g(0,1モル)を、珪素不含ジアミ
ンとして4・4′−ジアミノジフェニルメタン19.1
07g (0,0965モル)を使用した以外は、実施
例1と同様にして重合反応を行って、珪素含有量が0.
377重量%固有粘度が1.38で、溶液粘度が1,7
00,000センチボイズの高分子量のシロキサン変性
ポリイミド前駆体の25重量%溶液を得た。
Example 3 The amount of purified N-N'-dimethylformamide used was 156
.. 53 g, 32.2 g (0.1 mol) of 3,3',4,4'-henzuphenone tetracarboxylic dianhydride as aromatic tetracarboxylic dianhydride, and 4. 4'-Diaminodiphenylmethane 19.1
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.07 g (0.0965 mol) was used, and the silicon content was 0.07 g (0.0965 mol).
377% by weight intrinsic viscosity is 1.38, solution viscosity is 1.7
A 25% by weight solution of a high molecular weight siloxane-modified polyimide precursor with 00,000 centivoids was obtained.

つぎに、加熱熟成工程として、上記の前駆体溶液を、実
施例1の場合と同様にして、55±5 ’cで15時間
加熱熟成することにより、固有粘度0゜45で、溶液粘
度2,300センチボイスとなるまで低分子量化した。
Next, as a heating aging step, the above precursor solution was heated and aged for 15 hours at 55±5'c in the same manner as in Example 1, so that the intrinsic viscosity was 0°45 and the solution viscosity was 2. The molecular weight was reduced to 300 centimeter voice.

この前駆体溶液をシリコンウェハ素子(1)−N接合面
)上にはり塗りしたのち加熱処理してポリイミドからな
るジャンクション保gI膜を形成した。この保護膜は、
6ケ月経過後の引張抗張力が初期値の40%に低下した
が、ジャンクション保護膜としては充分に使用できる程
度の強靭性であった。
This precursor solution was coated onto the silicon wafer element (1)--N junction surface) and then heated to form a junction retention gI film made of polyimide. This protective film is
Although the tensile strength after 6 months had decreased to 40% of the initial value, it was still strong enough to be used as a junction protective film.

比較例1 精製N−N−ジメチルホルムアミドの使用量を148.
27g、4・4′−ジアミノジフェニルエーテルの使用
量を19.9g(0,0995モル)、)ビス(3−ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサンの使用量を0
.1243g (0,0035モル)とした以外は、実
施例1と同様Gこして重合反応を行って、珪素含有量が
0.057重量%、固イ1粘度が2.37で、溶液粘度
が2,000,000センチボイスの高分子量のシロキ
サン変性;l? IJイミド前駆体の25重星%溶液を
得た。
Comparative Example 1 The amount of purified N-N-dimethylformamide used was 148.
27g, the amount of 4,4'-diaminodiphenyl ether used was 19.9g (0,0995 mol), and the amount of )bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane used was 0.
.. The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount was 1243 g (0,0035 mol). ,000,000 centivoice high molecular weight siloxane modification; l? A 25% solution of IJ imide precursor was obtained.

つぎに、加熱y)成工程として、上記の前駆体溶液を実
施例1と同様の操作で加熱熟成すること心こより、固有
粘度が0.41、?s液粘度が2,700センチボイズ
となるまで低分子■化した。この前駆体溶液をシリコン
ウェハ上に実施例1と同様Gこスピンコードしたのち加
熱処理してポリイミド表面保護膜を形成した。
Next, in the heating step, the above precursor solution was heated and aged in the same manner as in Example 1, and the intrinsic viscosity was 0.41. The s-liquid viscosity was reduced to a low molecular weight (2) until the viscosity reached 2,700 centivoids. This precursor solution was spin-coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then heated to form a polyimide surface protective film.

比較例2 精製N ’ N ’−ジメチルボルムアミドの使用量を
149.22g、4・4′−ジアミノフェルエーテルの
使用量を18.6 g (0,093モル)、ビス(3
−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンの使用■
を1.7395g (0,007モル)とした以外は、
実施例1と同様にして重合反応を行って、珪素含有量が
0.791重量%、固有粘度が0゜80で、溶液粘度が
50,000センチボイズのシロキサン変性ポリイミド
前駆体の25重量%溶液を得た。
Comparative Example 2 The amount of purified N'N'-dimethylbormamide used was 149.22 g, the amount of 4,4'-diaminopher ether used was 18.6 g (0,093 mol), and the amount of bis(3
- Use of (aminopropyl)tetramethyldisiloxane■
Except that it was set to 1.7395g (0,007 mol),
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a 25% by weight solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.791% by weight, an intrinsic viscosity of 0°80, and a solution viscosity of 50,000 centivoids. Obtained.

つぎに、加熱W)成工程として、上記の前駆体溶液を実
施例1と同様の操作で加熱熟成することにより、固有粘
度が0.45、溶液粘度が5,100センチボイズとな
るまで低分子量化した。この前駆体溶液をシリコンウェ
ハ上に実施例1と同様にスピンコードしたのち加熱処理
してポリイミド表面保護膜を形成した。
Next, in the heating W) formation step, the above precursor solution is heated and aged in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity becomes 0.45 and the solution viscosity becomes 5,100 centivoise. did. This precursor solution was spin-coded onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then heat-treated to form a polyimide surface protective film.

比較例3 ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
と4・4゛−ジアミノジフェニルエーテルとを実施例2
と同じ割合で別々にピロメリット酸二無水物と重合反応
させたのち、両者を混合してポリイミド前駆体混合物の
25重量%溶液を得た。ジアミノシロキサンから得たポ
リイミド前駆体の固有粘度は0.63、珪素不含ジアミ
ンから得た)ポリイミド前駆体の固有粘度は200であ
った。またボリイミ1−前駆体混合物中の珪素含有量は
0.469重量%で、溶液粘度は測定上限(2,00o
、o o oセンチボイズ)以−にであった。
Comparative Example 3 Bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and 4,4′-diaminodiphenyl ether in Example 2
After carrying out a polymerization reaction with pyromellitic dianhydride separately in the same proportion as , the two were mixed to obtain a 25% by weight solution of a polyimide precursor mixture. The intrinsic viscosity of the polyimide precursor obtained from diaminosiloxane was 0.63, and the intrinsic viscosity of the polyimide precursor (obtained from silicon-free diamine) was 200. The silicon content in the Boliimi 1-precursor mixture was 0.469% by weight, and the solution viscosity was at the upper limit of measurement (2,00o
, o o o centiboise).

つぎに、上記溶液を、さらに実施例1と同様の操作で加
熱y)成することにより、固有粘度が0.53、溶液粘
度が4,100センチボイズとなるまで低分子量化した
。この前駆体溶液を実施例2と同様にスピンコートシた
のち、さらに同様に加熱処理してポリイミド表面保護膜
を形成した。
Next, the above solution was further heated in the same manner as in Example 1 to reduce the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.53 and the solution viscosity was 4,100 centiboise. This precursor solution was spin-coated in the same manner as in Example 2, and then heat-treated in the same manner to form a polyimide surface protective film.

比較例4 精製N−N′−ジメチルポルムアミドの使用量を99.
27 gとし、芳香族テトラカルボン酸二無水物として
ピロメリット酸二無水物を21.8g(0,1モル)、
珪素不含ジアミンとしてパラーフ工ニレンジアミンを1
0.42g  (0,0965モル)、ジアミノシロキ
サンとしてビス(3−アミノプロピル)テトラ、メチル
ジシロキザンを0.87g(0、0035モル)使用し
た以外は、実施例1と同様にして重合反応を行って、珪
素含有里が0.594重量%、固有粘度が1.58で、
溶液粘度が1,8o o、o o oセンチボイズのシ
ロキサン変性ポリイミド前駆体の25重量%溶液を得た
Comparative Example 4 The amount of purified N-N'-dimethylpolamide used was 99.
27 g, 21.8 g (0.1 mol) of pyromellitic dianhydride as aromatic tetracarboxylic dianhydride,
Parafated nylene diamine is used as a silicon-free diamine.
Polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.42 g (0,0965 mol) and 0.87 g (0,0035 mol) of bis(3-aminopropyl)tetra,methyldisiloxane were used as diaminosiloxane. The silicon content was 0.594% by weight, the intrinsic viscosity was 1.58,
A 25% by weight solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a solution viscosity of 1.8 o o and o o o centiboise was obtained.

つぎに、加熱熟成工程として、上記の前駆体)客演を実
施例1と同様の操作で加熱熟成するごとにより、固有粘
度が0.39、溶液粘度が1,900センチポイズとな
るまで低分子量化した。この前駆体’t8 ?(fr、
をら7リコンウエハ上に実施例1と同様にスピンコード
したのら、さらに加熱処理してポリイミド表面保護膜を
形成した。
Next, as a heat-ripening step, the above precursor was heat-ripened in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.39 and the solution viscosity was 1,900 centipoise. . This precursor 't8? (fr,
After spin-coding was performed on a La7 silicon wafer in the same manner as in Example 1, a polyimide surface protection film was formed by further heat treatment.

つぎに、上記実施例1〜3および1L較例1〜4で得ら
れたポリイミド保護膜の同一環境条件下での密着性およ
び電気絶縁性につき試験した。また、ポリイミド保護膜
を形成する際の塗布性(塗膜の状態)を目視にて観察し
た。これらの結果は、次の表に示されるとおりであった
。なお、実施例1〜3におけるrBJとば、各実施例の
結果であり、rAJとは参考のために各実施例において
加熱熟成工程を省略し、重合反応工程で得た高分子量、
高粘度のシロキサン変性ポリイミド前駆体溶液、を塗布
可能な程度にまで溶媒で希釈してポリイミド保護膜を形
成したときの試験結果である。
Next, the polyimide protective films obtained in Examples 1 to 3 and 1L Comparative Examples 1 to 4 were tested for adhesion and electrical insulation under the same environmental conditions. Moreover, the applicability (state of the coating film) when forming the polyimide protective film was visually observed. These results were as shown in the following table. In addition, rBJ in Examples 1 to 3 is the result of each example, and rAJ is the high molecular weight obtained in the polymerization reaction step by omitting the heat aging step in each example for reference.
These are test results when a polyimide protective film was formed by diluting a highly viscous siloxane-modified polyimide precursor solution with a solvent to the extent that it could be coated.

上記の表から明らかなように、この発明によれば、シリ
コンウェハなどの素子面への塗布性にすぐれ、クラック
、ピンホールなど塗膜欠陥に起因する欠点を克服でき、
密着性、耐熱性、低応力性、機械的強度にすくれ、また
耐湿特性にもすぐれるポリイミド保護膜を形成でき、半
導体素子の安定供給ならびに信頼性向上に寄与するもの
であることがわかる。またこの発明において芳香族テト
ラカルボン酸二無水物として3・3′・4・4′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物を用いた実施例1によ
ればその効果がとくに顕著となることも明らかである。
As is clear from the above table, the present invention has excellent coating properties on device surfaces such as silicon wafers, and can overcome defects caused by coating film defects such as cracks and pinholes.
It can be seen that a polyimide protective film with excellent adhesion, heat resistance, low stress, mechanical strength, and moisture resistance can be formed, contributing to stable supply of semiconductor devices and improved reliability. It is also clear that the effect is particularly remarkable in Example 1 in which 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is used as the aromatic tetracarboxylic dianhydride in this invention. be.

一方、この発明とは異なり、重合反応後加熱処理を行わ
ないもの(各実施例の「A」)では、いずれも塗布性が
悪くなり、またジアミノシロキサンの使用量が少ないも
の(比較例1)逆に使用量が多いもの(比較例2.4)
では、密着性を損なうか耐湿特性が悪くなり、さらにジ
アミノシロキサンの使用量がこの発明の範囲内にあって
もジアミノシロキサンと珪素不含ジアミンとを別々に芳
香族テトラカルボン酸二無水物と反応させる方法を採る
と(比較例3)、密着性や耐湿特性などに好結果が得ら
れないことも判る。
On the other hand, unlike this invention, in the case where heat treatment is not performed after the polymerization reaction ("A" in each example), the coating properties are poor, and the amount of diaminosiloxane used is small (Comparative Example 1) On the other hand, the amount used is large (Comparative Example 2.4)
However, the adhesion may be impaired or the moisture resistance properties may be deteriorated, and even if the amount of diaminosiloxane used is within the range of this invention, diaminosiloxane and silicon-free diamine must be reacted separately with aromatic tetracarboxylic dianhydride. It can also be seen that when the method (Comparative Example 3) is adopted, good results cannot be obtained in terms of adhesion, moisture resistance, etc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11不活性溶媒中で、次の一般式; (R,は二価の有機基、R′は一価の有機基であり、n
は1〜1,000の整数である)で表されるジアミノシ
ロキサンと分子内に珪素原子を含まないジアミンとから
なるジアミノ化合物を芳香族テトラカルボン酸二無水物
と、上記ジアミノシロキサンがジアミノ化合物全体量の
1〜4モル%となる割合で重合反応させることにより、
珪素含有量が0.5重量%以下のシロキザン変性ポリイ
ミド前駆体の溶液を得、この溶液を40〜80℃で加熱
熟成して上記前駆体の固有粘度を低下させ、ついでこの
溶液を半導体素子表面に塗布したのち高温加熱処理して
ポリイミド保護膜を形成することを特徴とする半導体素
子の保護膜形成方法。
[Claims] (11 In an inert solvent, the following general formula; (R, is a divalent organic group, R' is a monovalent organic group, n
is an integer from 1 to 1,000) and a diamine that does not contain a silicon atom in the molecule. By carrying out a polymerization reaction at a ratio of 1 to 4 mol% of the amount,
A solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.5% by weight or less is obtained, this solution is heated and aged at 40 to 80°C to lower the intrinsic viscosity of the precursor, and then this solution is applied to the surface of a semiconductor element. 1. A method for forming a protective film for a semiconductor device, which comprises applying a polyimide protective film to a polyimide film and then subjecting the film to high-temperature heat treatment to form a polyimide protective film.
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