JP2001217235A

JP2001217235A - 半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物、半導体素子保護用多孔質樹脂および半導体装置

Info

Publication number: JP2001217235A
Application number: JP2000319436A
Authority: JP
Inventors: Shu Mochizuki; 周望月; Takahiro Fukuoka; 孝博福岡; Takayuki Yamamoto; 孝幸山本; Mitsuhiro Kaneda; 充宏金田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】高い耐熱性、寸法安定性、絶縁性を有し、し
かも、均一で微細な気泡を形成することのできる、半導
体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物、その半導体素子
保護膜形成用感光性樹脂組成物により得られる半導体素
子保護用多孔質樹脂、および、その半導体素子保護用多
孔質樹脂が用いられる半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成
物３として、ポリアミック酸樹脂と感光剤とポリアミッ
ク酸樹脂に対して分散可能な分散性化合物４と溶剤とを
含有させる。半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
３中に分散される分散性化合物４を除去し多孔化させ、
その後硬化させることにより、半導体素子保護用多孔質
樹脂を得る。これによってシリコンウエハ１の保護膜７
を形成すれば、低誘電率かつ低弾性率であり、信頼性を
格段に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子保護膜形
成用感光性樹脂組成物、その半導体素子保護膜形成用感
光性樹脂組成物により得られる半導体素子保護用多孔質
樹脂、および、その半導体素子保護用多孔質樹脂が用い
られる半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子を外部から電気
的、機械的または化学的に保護することを目的として、
半導体素子の表面をポリイミド樹脂によって被覆保護す
る方法が知られている。このような保護膜を形成するこ
とによって、半導体素子をエポキシ樹脂などで封止した
場合に、樹脂中から半導体素子への吸湿や不純物イオン
の移行を防止することができ、また、樹脂で封止したと
きに生じる半導体素子の表面への応力集中に起因するア
ルミ配線スライドやパッシベーションクラックも防止す
ることができる。

【０００３】このようにポリイミド樹脂は、高い耐熱
性、寸法安定性、絶縁性を有しているために、信頼性の
必要な部品、例えば、半導体素子の表面保護膜や層間絶
縁膜として広く用いられている。

【０００４】一方、最近では、電子・電気機器の高速
化、高機能化に伴ない、大量の情報を蓄積し、高速に処
理、高速に伝達することが要求されており、そのような
用途に用いられるポリイミド樹脂にも、高周波化に対応
した電気的特性として、低誘電率化が求められている。

【０００５】しかし、一般に、プラスチック材料の誘電
率は、その分子骨格から決定されてしまうため、その分
子骨格を変成しても誘電率を下げるには限界がある。そ
のため、空気の誘電率が低いこと（ε＝１．０）に着目
して、プラスチック材料を多孔化させて、その空孔率に
よって誘電率を制御しようとする方法が各種提案されて
いる。

【０００６】そのような多孔質樹脂を得る方法として
は、乾式法や湿式法などがあり、乾式法では、通常、物
理的方法によるものと、化学的方法によるものとが知ら
れている。物理的方法は、クロロフルオロカーボン類な
どの低沸点液体（発泡剤）を樹脂中に分散させた後、加
熱して発泡剤を揮発させることにより気泡を生じさせ、
これによって発泡体を得るものである。また、化学的方
法は、樹脂に発泡剤を添加して、これを熱分解すること
によって生じるガスによりセルを形成し、これによって
発泡体を得るものである。物理的方法によるものとして
は、例えば、米国特許公報第４５３２２６３号におい
て、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタンな
どを発泡剤として用いて、発泡ポリエーテルイミドを得
ることが提案されている。

【０００７】さらに、近年では、セル径が小さく、セル
密度の高い発泡体として、窒素や二酸化炭素などの気体
を高圧にて樹脂中に溶解させた後、圧力を解放し、樹脂
のガラス転移点や軟化点付近まで加熱することにより、
気泡を生じさせる方法が提案されている。このような方
法では、微孔質発泡体を得ることができ、例えば、特開
平６−３２２１６８号公報では、この方法をポリエーテ
ルイミド樹脂に適用して、耐熱性を有する発泡体を得る
ことが提案されている。また、例えば、特開平１０−４
５９３６号公報では、この方法をシンジオタクチック構
造を有するスチレン系樹脂に適用して、気泡サイズが
０．１〜２０μｍの多孔質を有する発泡体を得て、これ
を電気回路部材として用いることが提案されている。ま
た、例えば、特開平９−１００３６３号公報では、二酸
化炭素などを発泡剤として発泡された空孔率が１０ｖｏ
ｌ％以上の多孔質なプラスチックを含む、耐熱温度が１
００℃以上で、かつ、誘電率が２．５以下である低誘電
率プラスチック絶縁フィルムが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような多
孔質樹脂を得る方法において、例えば、物理的手法で
は、発泡剤として用いられるクロロフルオロカーボン類
が、安全衛生上およびオゾン層の破壊などの環境上から
好ましいものではなく、また、微細かつ均一なセル径を
形成することが困難である。

【０００９】また、化学的手法では、発泡後、ガスを発
生させた発泡剤の残さが、発泡体中に残存するおそれが
あるため、電子・電気機器や電子部品など、低汚染性が
強く要求される用途には不向きである。

【００１０】さらに、気体を高圧で樹脂中に溶解させた
後、圧力を解放し、樹脂のガラス転移点や軟化点付近ま
で加熱することにより、気泡を生じさせる方法におい
て、例えば、特開平６−３２２１６８号公報に記載され
る方法では、高圧ガスを圧力容器中で含浸するときに、
圧力容器を樹脂のビカー軟化点またはその近傍まで加熱
するので、減圧するときには、樹脂が溶融状態にある一
方で高圧ガスが膨張しやすいために、得られた発泡体の
気泡サイズがあまり小さくならず、例えば、回路基板な
どとして用いる場合には、その厚みが厚くなってしまっ
たり、あるいは、そのパターン化において微細化に限界
を生ずる。また、例えば、特開平１０−４５９３６号公
報に記載される方法では、スチレン系樹脂のガラス転移
点が１００℃付近であるため、それ以上の高温では使用
できず、さらに、特開平９−１００３６３号公報に記載
される方法では、気泡サイズがあまり小さくならず、パ
ターン化において微細化に限界を生ずる。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、高い耐熱性、寸法安
定性、絶縁性を有し、しかも、均一で微細な気泡を形成
することのできる、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂
組成物、その半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
により得られる半導体素子保護用多孔質樹脂、および、
その半導体素子保護用多孔質樹脂が用いられる半導体装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
は、ポリアミック酸樹脂と、感光剤と、ポリアミック酸
樹脂に対して分散可能な分散性化合物と、溶剤とを含有
することを特徴としている。

【００１３】また、この半導体素子保護膜形成用感光性
樹脂組成物においては、分散性化合物が、ポリアクレー
トオリゴマー、ポリエーテルオリゴマー、ポリエステル
オリゴマー、ポリウレタンオリゴマーからなる群から選
ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

【００１４】また、本発明は、この半導体素子保護膜形
成用感光性樹脂組成物から溶剤を除くことにより、ポリ
アミック酸樹脂中に分散性化合物が分散した状態を形成
する工程、分散性化合物を除去することにより、多孔化
する工程、および半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組
成物を硬化させる工程を含む工程によって得られる、半
導体素子保護用多孔質樹脂をも含むものである。なお、
この半導体素子保護用多孔質樹脂を得る工程において
は、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物を、露光
および現像することによりパターン化する工程を含むこ
とが好ましい。

【００１５】また、本発明は、このような半導体素子保
護用多孔質樹脂を、保護膜として有している半導体装置
をも含むものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の半導体素子保護膜形成用
感光性樹脂組成物は、ポリアミック酸樹脂と、感光剤
と、ポリアミック酸樹脂に対して分散可能な分散性化合
物と、溶剤とを含有している。

【００１７】本発明に用いられるポリアミック酸樹脂
は、ポリイミド樹脂の前駆体であって、有機テトラカル
ボン酸二無水物とジアミンとを反応させることによって
得ることができる。有機テトラカルボン酸二無水物とし
ては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３'，
４，４'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，
２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）−１，１，
１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、
２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，
１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水
物、３，３'，４，４' −ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）
エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）スルホン酸二無水物などが挙げられる。また、それ
らは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよ
い。

【００１８】また、ジアミンとしては、例えば、ｍ−フ
ェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，４'
−ジアミノジフェニルエーテル、４，４'−ジアミノジ
フェニルエーテル、４，４'−ジアミノジフェニルスル
ホン、３，３'−ジアミノジフェニルスルホン、２，２
−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、
２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン、１，３−ビス（４−アミノフェノキ
シ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）
ベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミ
ノトルエン、ジアミノジフェニルメタン、４，４'−ジ
アミノ−２，２−ジメチルビフェニル、２，２−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４'−ジアミノビフェニ
ルなどが挙げられる。また、それらは、単独で用いても
よいし、２種以上を併用してもよい。

【００１９】そして、ポリアミック酸樹脂は、これら有
機テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、実質的に
等モル比となるような割合で、適宜の有機溶媒、例え
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−ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシドなどの極性溶媒中で、通常、０〜９０℃で
１〜２４時間反応させることよって、ポリアミック酸樹
脂の溶液として得るようにすればよい。このようにして
得られるポリアミック酸樹脂は、下記一般式（１）で示
される単位構造を有し、例えば、その重量平均分子量
が、５０００〜２０００００程度、好ましくは、１００
００〜１０００００程度である。

【００２０】

【化１】（式中、Ｒａは、２価の有機基を示し、Ｒｂは、４価の
有機基を示す。）本発明に用いられる感光剤は、ポリアミック酸樹脂を露
光したときに、露光部と未露光部の溶解性コントラスト
を得ることができるものであれば、いずれのものも用い
ることができ、そのような感光剤としては、例えば、ジ
ヒドロピリジン誘導体、ジアゾナフトキノンスルホン酸
エステル誘導体、芳香族ジアジド化合物などが挙げられ
る。

【００２１】これら感光剤のうちでは、コントラストお
よび解像性の点から、好ましくは、ジヒドロピリジン誘
導体が用いられる。ジヒドロピリジン誘導体は、その詳
細が特開平６−７５３７６号公報に記載されているよう
に、下記一般式（２）で示される。

【００２２】

【化２】（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立に、水素原子、フ
ッ素原子、ニトロ基、メトキシ基、アミノ基、ジアルキ
ルアミノ基、シアノ基またはフッ化アルキル基を示し、
Ｙｌは、シアノ基または一般式−ＣＯＲ３を示し、Ｙ２
は、シアノ基または一般式−ＣＯＲ４を示し、ここに、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、炭素数１〜４のア
ルキル基、アルコキシ基、アニリノ基、トルイジノ基、
ベンジルオキシ基、アミノ基またはジアルキルアミノ基
を示し、Ｒｌ、Ｒ２およびＲ５は、それぞれ独立に、水
素原子または炭素数１〜３のアルキル基を示し、Ｒｌと
Ｒ３、Ｒ２とＲ４は、ケト基を含む五員環または複素環
を形成可能な員環となることができる。）このようなジヒドロピリジン誘導体は、より具体例に
は、例えば、４−ｏ−ニトロフェニル−３，５−ジメト
キシカルボニル−２，６−ジメチル−１，４−ジヒドロ
ピリジン（以下、ニフェジピンという。）、４−ｏ−ニ
トロフェニル−３，５−ジメトキシカルボニル−２，６
−ジメチル−１−メチル−４−ヒドロピリジン（以下、
Ｎ−メチル体という。）、４−ｏ−ニトロフェニル−
３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロピリジン（以
下、アセチル体という。）などが挙げられる。また、そ
れらは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても
よい。

【００２３】このような感光剤は、酸二無水物とジアミ
ンとの合計、すなわち、ポリアミック酸１モル部に対し
て、通常、０．０５〜０．５モル部の範囲で用いられ
る。また、必要に応じて、現像液に対する溶解助剤とし
て、イミダゾールを配合してもよく、そのような場合に
は、イミダゾールは、酸二無水物とジアミンとの合計、
すなわち、ポリアミック酸樹脂１モル部に対して、通
常、０．０５〜０．５モル部の範囲で用いることが好ま
しい。

【００２４】また、本発明に用いられる分散性化合物
は、ポリアミック酸樹脂に対して分散し得る化合物であ
って、より具体的には、ポリアミック酸樹脂に対して微
粒子としてミクロ相分離して、海島構造を形成し得る化
合物である。本発明に用いられる分散性化合物は、その
ような化合物であれば、特に制限されないが、ポリアミ
ック酸樹脂に対して完全に相溶しないものが好ましく、
また、加熱により揮散するか、もしくは、分解して炭化
するもの、あるいは、特定の溶剤によって抽出できるも
のが好ましく用いられる。そのような化合物としては、
例えば、同一あるいは相異なる単量体が２以上重合して
いる比較的低重合度のオリゴマーが挙げられ、より具体
的には、例えば、ポリアクリレートオリゴマー、ポリエ
ーテルオリゴマー、ポリエステルオリゴマー、ポリウレ
タンオリゴマーなどが挙げられる。

【００２５】ポリアクリレートオリゴマーとしては、例
えば、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオ
ペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチ
ロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエ
リスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エポキシ
（メタ）アクリレート、オリゴエステル（メタ）アクリ
レートなどが挙げられる。

【００２６】ポリエーテルオリゴマーとしては、例え
ば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ポリブチレングリコール、および、それらの片末端
もしくは両末端が、メチル、フェニル、（メタ）アクリ
レートなどのブロック剤で封鎖されている封鎖物などが
挙げられる。

【００２７】ポリエステルオリゴマーとしては、例え
ば、ε−カプロラクトン、および、それらの片末端もし
くは両末端が、メチル、フェニル、（メタ）アクリレー
トなどのブロック剤で封鎖されている封鎖物などが挙げ
られる。

【００２８】ポリウレタンオリゴマーとしては、例え
ば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ル、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリ
オールなどのマクロポリオールと、ポリイソシアネート
モノマーとの反応生成物などのウレタンポリオール、例
えば、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、フェニ
ルグリシジルエーテルアクリレート、ペンタエリスリト
ールトリアクリレート、グリセリンジメタクリレートな
どのヒドロキシ（メタ）アクリレートモノマーと、メチ
レンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネートなどのポリイソシアネートモ
ノマー、あるいは、上記したウレタンポリオールとの反
応生成物などのウレタンアクリレートなどが挙げられ
る。

【００２９】このような分散性化合物は、単独で用いて
もよいし、２種以上を併用してもよい。また、その重量
平均分子量が、１５０〜１００００、さらには、３００
〜５０００の範囲にあることが好ましい。１５０未満で
あると、ポリアミック酸樹脂に対して良好に相溶してし
まう場合があり、一方、１００００を超えると、微細に
分散させることができない場合がある。また、このよう
な分散性化合物は、ポリアミック酸樹脂１００重量部に
対して、通常、２００重量部以下、半導体素子保護用多
孔質樹脂の気泡のサイズを微細（１０μｍ未満）とする
ためには、好ましくは、１０〜２００重量部、とりわ
け、誘電率を３以下とするするためには、好ましくは、
３０〜１００重量部の範囲で用いられる。

【００３０】また、本発明に用いられる溶剤は、ポリア
ミック酸樹脂の合成に用いた反応溶媒をそのまま用いれ
ばよく、さらに、そのような反応溶媒とともに、あるい
は、反応溶媒に代えて、例えば、１，３−ジメチル−２
−イミダゾリジノン、ジグライム、トリグライム、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサン、トルエ
ン、キシレンなどの有機溶剤を、単独もしくは２種以上
併用して用いてもよい。溶媒の使用量は、特に限定され
ないが、使用量を調整することによって、通常、その目
的および用途に応じた半導体素子保護膜形成用感光性樹
脂組成物の粘度を調整する。通常は、ポリアミック酸樹
脂、感光剤および分散性化合物の合計量に対して、重量
比で、等量〜１００倍量、好ましくは、２〜５０倍量の
範囲で用いる。

【００３１】そして、本発明の半導体素子保護膜形成用
感光性樹脂組成物は、ポリアミック酸樹脂、感光剤、分
散性化合物および溶媒を、上記した割合において、適宜
公知の方法によって配合すればよい。このようにして得
られた本発明の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成
物は、高い耐熱性、寸法安定性、絶縁性を有し、しか
も、均一で微細な気泡を形成することができ、低誘電率
で微細なパターンを形成することのできる半導体素子保
護用多孔質樹脂、とりわけ、半導体装置の保護膜を形成
するための半導体素子保護用多孔質樹脂の原料として好
適に用いられる。

【００３２】次に、本発明の半導体素子保護膜形成用感
光性樹脂組成物を用いて、半導体素子保護用多孔質樹脂
を製造する方法を、半導体装置の保護膜を形成する方法
を例にとって説明する。

【００３３】この方法では、図１（ａ）に示すように、
まず、所定の回路２が形成されたシリコンウエハ１を用
意して、その上に、図１（ｂ）に示すように、スピンコ
ート法によって、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組
成物３を塗工した後、熱風乾燥などにより乾燥させて、
半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物３から溶剤を
除去することにより皮膜を形成する。乾燥後の皮膜の厚
みは、０．１〜５０μｍ、好ましくは、１〜２５μｍと
なるように塗工することが好ましい。なお、塗工の前
に、シリコンウエハ１の表面に、予めシランカップリン
グ剤やチタネート系カップリング剤を下塗りしておくこ
とによって、密着性を向上させることができる。

【００３４】そして、乾燥は、通常、４０℃〜１５０℃
で行なう。４０℃より低いときは、溶剤の除去速度が遅
く、また、１５０℃より高いときは、ポリアミック酸樹
脂のイミド化が開始する場合がある。好適には、６０〜
１００℃にて行なう。このような乾燥によって、溶剤が
除去されることにより、図１（ｂ）にモデル的に示され
るように、分散性化合物４が、ポリアミック酸樹脂に対
して不溶化して、微細な粒子としてミクロ相分離し、ポ
リアミック酸樹脂中に分散性化合物４の海島構造が形成
される。

【００３５】次いで、図１（ｃ）に示すように、乾燥さ
れた半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物３に、フ
ォトマスク５を介して活性光線を照射することによって
露光を行なった後、必要により加熱することによって、
ポジ型またはネガ型の潜像を形成し、図１（ｄ）に示す
ように、これを現像することによって、ポジ型またはネ
ガ型の画像、すなわち、所要のパターンを形成する。よ
り具体的には、ポリアミック酸樹脂は、用いる感光剤の
種類によっていくらか異なるものの、例えば、ジヒドロ
ピリジン誘導体の場合は、未露光部が現像液に溶解して
ネガ型画像を形成する。

【００３６】現像は、浸漬法やスプレー法などの公知の
方法により行なえばよく、現像温度は、通常、２５〜５
０℃の範囲が適当である。また、用いられる現像液とし
ては、例えば、良溶媒（Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−
ピロリドンなど）と貧溶媒（低級アルコール、ケトン、
水、芳香族炭化水素など）との混合溶媒、塩基性溶媒
（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、トリエタノ
ールアミン水溶液、水溶性有機アミン化合物など）など
が挙げられる。

【００３７】なお、この方法においては、ネガ型画像で
現像することが好ましく、図１（ｄ）においては、ネガ
型画像でパターン化された態様が示されている。また、
得られた所要のパターンにおける開口部分は、例えば、
シリコンウエハ１の電極部６に相当する位置に形成され
る。このようにして所要のパターンとすることにより、
精細なパターンとして形成することができるので、電極
部６を精度よく開口形成することができる。

【００３８】そして、図１（ｅ）に示すように、半導体
素子保護膜形成用感光性樹脂組成物３から分散性化合物
４を除去することにより、ポリアミック酸樹脂を多孔化
する。

【００３９】半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
３から分散性化合物４を除去する方法としては、加熱に
より揮散させる、または、分解して揮発する、あるい
は、抽出するなど、公知の方法が用いられる。これらの
方法のうち、抽出する方法が好ましい。抽出すれば、加
熱によって除去しきれない分散性化合物４の残さを取り
除くことができ、誘電率をさらに低下させることができ
る。

【００４０】半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
３から分散性化合物４を抽出により除去する方法として
は、例えば、通常用いられる有機溶媒などの公知の抽出
溶剤を用いることにより、抽出してもよいが、液化二酸
化炭素、もしくは、高温高圧状態あるいは超臨界状態に
ある二酸化炭素を用いて、とりわけ、超臨界状態にある
二酸化炭素を用いて、抽出することが好ましい。このよ
うな状態の二酸化炭素を用いて抽出すれば、抽出効率を
格段に向上させることができ、良好に多孔化することが
できる。また、このような二酸化炭素を用いる場合に
は、例えば、耐圧容器中で、０〜１５０℃、さらには、
２０〜１２０℃で、３．５〜１００ＭＰａ、さらには、
６〜５０ＭＰａで抽出を行なうことが好ましい。

【００４１】なお、このような、半導体素子保護膜形成
用感光性樹脂組成物から分散性化合物を除去する工程
は、本発明の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
から半導体素子保護用多孔質樹脂を得る工程中の、どの
工程において行なってもよく、独立に、または、全行程
を通じて行なってもよい。すなわち、この説明において
は、この工程を、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組
成物をパターン化した後、次に述べる半導体素子保護膜
形成用感光性樹脂組成物を硬化させる前の工程として述
べているが、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物
から溶剤を除去して、ポリアミック酸樹脂中に分散性化
合物が分散した状態を形成した後であれば、どの工程に
おいて行なってもよく、半導体素子保護膜形成用感光性
樹脂組成物の露光前、露光後加熱前、加熱後現像前、現
像後、および、次に述べる硬化の前後、もしくは、これ
らの各工程において複数回にわたって行なってもよい。

【００４２】そして、図１（ｆ）に示すように、このよ
うに形成された半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成
物３を硬化させることにより、半導体素子保護用多孔質
樹脂からなる保護膜７を得ることができる。硬化は、公
知の方法により行なえばよく、例えば、真空下または不
活性ガス雰囲気下において、３５０℃〜４００℃程度
で、数時間、加熱することが好ましい。これによって、
ポリアミック酸樹脂がイミド化されて、ポリイミド樹脂
からなる半導体素子保護用多孔質樹脂の保護膜７が形成
される。

【００４３】そして、このような保護膜７を有するシリ
コンウエハ１は、例えば、図２に示すように、リードフ
レーム１０のダイパッド８上に、公知の方法によってマ
ウントして、ボンディング線９を用いて、シリコンウエ
ハ１の電極部６とリードフレーム１０とを接続した後、
エポキシ樹脂などの封止剤１１によって封止することに
より、樹脂封止型半導体装置として用いることができ
る。

【００４４】そして、このような半導体素子保護膜形成
用感光性樹脂組成物３を用いれば、ポリイミド樹脂から
なる半導体素子保護用多孔質樹脂の保護膜７を形成する
ことができるので、得られた保護膜７は、高い耐熱性、
寸法安定性、絶縁性能を有し、しかも、均一で微細な気
泡を有しているため、低誘電率で、かつ、精細なパター
ンとして形成される。そのため、シリコンウエハ１の電
極部６が精度よく開口形成され、また、低弾性率である
ため、このように、保護膜（バッファコート）７として
用いた場合には、信頼性を格段に向上させることができ
る。また、このような半導体素子保護用多孔質樹脂を、
層間絶縁膜として用いれば、その低誘電率性に起因し
て、得られる半導体装置において、高周波電気信号を高
速に伝達、処理することができる。

【００４５】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例およ
び比較例に限定されることはない。

【００４６】合成例１（ポリアミック酸樹脂Ａの合成）攪拌機および温度計を備えた５００ｍＬのセパラブルフ
ラスコに、ｐ−フェニレンジアミン２７．０ｇ（０．２
５ｍｏｌ）を入れ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭ
Ｐ）４０２ｇを加えて攪拌し、ｐ−フェニレンジアミン
を溶解させた。

【００４７】これに、３，３'，４，４'−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物７３．６ｇ（０．２５ｍｏｌ）
を徐々に加え、その後、３０℃以下の温度で２時間攪拌
を続け、濃度２０重量％のポリアミック酸樹脂Ａの溶液
を得た。このポリアミック酸樹脂Ａの溶液の固有粘度
（ＮＭＰ中０．５ｇ／１００ｍＬの濃度、３０℃で測
定）は１．５であり、３０℃での溶液粘度は８００Ｐ
ａ．ｓであった。

【００４８】実施例１合成例１で得られたポリアミック酸樹脂Ａの溶液に、感
光剤（ニフェジピン２０．１ｇ（０．０５８モル）とア
セチル体２０．１ｇ（０．０６４モル））を添加して、
感光性のポリアミック酸樹脂Ａを調製した。その後、重
量平均分子量が５００のポリエチレングリコールジアク
リレートオリゴマーを、その感光性のポリアミック酸樹
脂Ａの１００重量部に対して６６重量部添加し、攪拌し
て透明な均一の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成
物を得た。

【００４９】この半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組
成物を、シリコンウエハ上に、スピンコータを用いて、
乾燥後の皮膜の厚さが１５μｍとなるように塗布し、９
０℃で１５分間、加熱乾燥して、ＮＭＰを除去すること
により、ポリアミック酸樹脂Ａ中にポリエチレングリコ
ールジアクリレートオリゴマーの海島構造が形成される
ような皮膜を形成した。

【００５０】次に、フォトマスクを介して、露光量３０
０ｍＪ／ｃｍ²にて紫外線（λ＝３５０〜４２０ｎｍ）
を露光し、０．３重量％テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド水溶液で現像処理することにより、シリ
コンウエハの電極部を露出させた。

【００５１】次に、これを耐圧容器に入れ、４０℃の雰
囲気中、２５ＭＰａ／ｃｍ²に加圧した後、圧力を保っ
たままガス量にして約３Ｌ／分の流量で二酸化炭素を注
入、排気してポリエチレングリコールジアクリレートオ
リゴマーを抽出する操作を２時間行なった。その後、
１．３３Ｐａの真空下に減圧した状態で、３８０℃で加
熱し、シリコンウエハ上に、ポリイミド樹脂からなる半
導体素子保護用多孔質樹脂の保護膜を形成した。

【００５２】得られた保護膜の断面のＳＥＭ観察像を画
像処理して求めた。気泡のサイズは０．８μｍであっ
た。また、このシリコンウエハを、リードフレームのダ
イパッド上にマウントして、ボンディング線を用いて、
シリコンウエハの電極部とリードフレームとを接続した
後、エポキシ樹脂系封止剤によって封止することによ
り、図２に相当する樹脂封止型半導体装置を作製した。
この保護膜の誘電率は、２．７５（１ＭＨｚ）、弾性率
は、５．７ＧＰａであり、信頼性評価の半導体故障率
は、０％であった。

【００５３】なお、各種の測定条件は、以下の通りであ
る（なお、以下の実施例および比較例においても同
じ）。

【００５４】ＳＥＭ観察：作製した保護膜を液体窒素中
で凍結して割断し、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）（日立製作所製Ｓ−５７０型）を用いて、加速電
圧１０ｋｖにて観察した。

【００５５】誘電率：保護膜を、シリコンウエハ上に積
層する代わりに、厚さ２５μｍのステンレス箔（ＳＵＳ
３０４）上に積層し、横河ヒューレットパッカード社製
ＨＰ４２８４ＡプレシジョンＬＣＲメーターにより測定
した。

【００５６】弾性率：セイコーＤＭＳ５０００により、
常温の貯蔵弾性率（Ｅ’）を測定し、これを弾性率とし
た。

【００５７】半導体故障率：プレッシャークッカーテス
ト（ＰＣＴ）によって、耐湿信頼性を評価した。１２１
℃、２×１０⁵Ｐａで、１００時間放置した後の半導体
故障率を調べた。

【００５８】実施例２合成例１で得られたポリアミック酸樹脂Ａの溶液に、感
光剤（ニフェジピン２０．１ｇ（０．０５８モル）とア
セチル体２０．１ｇ（０．０６４モル））を添加して、
感光性のポリアミック酸樹脂Ａを調製した。その後、重
量平均分子量が６００のポリエチレングリコールジアク
リレートオリゴマーを、その感光性のポリアミック酸樹
脂Ａの１００重量部に対して６６重量部添加した以外
は、実施例１と同様の操作によって、シリコンウエハ上
に、ポリイミド樹脂からなる半導体素子保護用多孔質樹
脂の保護膜を形成し、さらに、樹脂封止型半導体装置を
作製した。この保護膜の誘電率は、２．２４（１ＭＨ
ｚ）、弾性率は、４．８ＧＰａであり、信頼性評価の半
導体故障率は、０％であった。

【００５９】比較例１合成例１で得られたポリアミック酸樹脂Ａの溶液に、感
光剤（ニフェジピン２０．１ｇ（０．０５８モル）とア
セチル体２０．１ｇ（０．０６４モル））を添加して、
感光性のポリアミック酸樹脂Ａを調製した。その後、こ
の感光性のポリアミック酸樹脂Ａを、シリコンウエハ上
に、スピンコータを用いて、乾燥後の皮膜の厚さが１５
μｍとなるように塗布し、９０℃で１５分間、加熱乾燥
して、ＮＭＰを除去することにより、感光性のポリアミ
ック酸樹脂Ａの皮膜を形成した次に、フォトマスクを介
して、露光量３００ｍＪ／ｃｍ²にて紫外線（λ＝３５
０〜４２０ｎｍ）を露光し、０．３重量％テトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイド水溶液で現像処理する
ことにより、シリコンウエハの電極部を露出させた。

【００６０】その後、１．３３Ｐａの真空下に減圧した
状態で、３８０℃で加熱し、シリコンウエハ上に、ポリ
イミド樹脂からなる保護膜を形成した。

【００６１】また、このシリコンウエハを、リードフレ
ームのダイパッド上にマウントして、ボンディング線を
用いて、シリコンウエハの電極部とリードフレームとを
接続した後、エポキシ樹脂系封止剤によって封止するこ
とにより、樹脂封止型半導体装置を作製した。この保護
膜の誘電率は、３．３（１ＭＨｚ）、弾性率は、６．６
ＧＰａであり、信頼性評価の半導体故障率は、６０％で
あった。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体素子
保護膜形成用感光性樹脂組成物を用いれば、ポリイミド
樹脂からなる半導体素子保護用多孔質樹脂の保護膜を形
成することができるので、得られた保護膜は、高い耐熱
性、寸法安定性、絶縁性能を有し、しかも、均一で微細
な気泡を有しているため、低誘電率で、かつ、精細なパ
ターンとして形成される。そのため、半導体素子の電極
部が精度よく開口形成され、また、低弾性率であるた
め、このように、保護膜（バッファコート）として用い
た場合には、信頼性を格段に向上させることができる。
また、このような半導体素子保護用多孔質樹脂を、層間
絶縁膜として用いれば、その低誘電率性に起因して、得
られる半導体装置において、高周波電気信号を高速に伝
達、処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組
成物を用いて、半導体装置の保護膜を形成する方法を示
す一実施形態の工程図であって（ａ）は、シリコンウエ
ハを用意する工程、（ｂ）は、そのシリコンウエハ上
に、半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物の皮膜を
形成する工程、（ｃ）は、その皮膜を、フォトマスクを
介して露光させる工程、（ｄ）は、その皮膜を、現像す
ることにより、所定のパターンとする工程、（ｅ）は、
半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物から分散性化
合物を除去することにより、ポリアミック酸樹脂を多孔
化する工程、（ｆ）は、多孔化した皮膜を硬化させて、
保護膜を形成する工程を示す。

【図２】樹脂封止型半導体装置の一実施形態を示す要部
断面図である。

【符号の説明】

１シリコンウエハ３半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物４分散性化合物７保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 67/00 Ｃ０８Ｌ 67/00 71/00 71/00 Ｙ 75/04 75/04 79/08 79/08 ＡＣ０９Ｄ 179/08 Ｃ０９Ｄ 179/08 ＢＧ０３Ｆ 7/004 ５０１Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０１ 7/037 ５０１ 7/037 ５０１Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｒ (72)発明者山本孝幸大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者金田充宏大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアミック酸樹脂と、感光剤と、ポリ
アミック酸樹脂に対して分散可能な分散性化合物と、溶
剤とを含有することを特徴とする、半導体素子保護膜形
成用感光性樹脂組成物。
【請求項２】分散性化合物が、ポリアクレートオリゴ
マー、ポリエーテルオリゴマー、ポリエステルオリゴマ
ー、ポリウレタンオリゴマーからなる群から選ばれる少
なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載
の半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物。
【請求項３】請求項１または２に記載の半導体素子保
護膜形成用感光性樹脂組成物から溶剤を除くことによ
り、ポリアミック酸樹脂中に分散性化合物が分散した状
態を形成する工程、分散性化合物を除去することにより、多孔化する工程、
および半導体素子保護膜形成用感光性樹脂組成物を硬化
させる工程を含む工程によって得られることを特徴とす
る、半導体素子保護用多孔質樹脂。
【請求項４】さらに、半導体素子保護膜形成用感光性
樹脂組成物を、露光および現像することによりパターン
化する工程を含んでいることを特徴とする、請求項３に
記載の半導体素子保護用多孔質樹脂。
【請求項５】請求項３または４に記載の半導体素子保
護用多孔質樹脂を、保護膜として有していることを特徴
とする、半導体装置。