JP6065495B2 - 電子部品およびパワー半導体装置 - Google Patents
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Description
下記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜40モル%有し、シリコンカーバイドとの接着に用いられる半導体接着用ポリイミドまたはその前駆体、架橋剤および溶剤を含有するポリイミド樹脂組成物を用いてなる層がシリコンカーバイド基板上に形成された電子部品。
さらに一般式(2)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中20〜40モル%有する樹脂組成物である。
本発明の半導体接着用ポリイミドにおいては、密着性向上の観点から前記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10モル%以上有する必要があり、また、耐熱性の観点から40モル%以下である必要がある。その際、耐熱性と密着性を両立するため観点から、x+zは1〜20の範囲内、yは1〜50の範囲内である必要がある。一般式(1)中に含まれるポリエチレンオキサイド基は、弾性率が低いため低反り化に優れており、また、柔軟性が高い構造であるため伸度等にも優れ、これらの性質より基板との密着性向上に有効である。また、他のポリエーテル基よりも耐熱性に優れる点でも好ましい。また、後述の感光剤を添加して感光性を付与する場合、アルカリ可溶性の構造を含有するため、露光現像によるパターン加工に適している。このようなジアミンとしては、ジェファーミンKH−511,ジェファーミンED−600,ジェファーミンED−900,ジェファーミンED−2003,ジェファーミンEDR−148、ジェファーミンEDR−176 (以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などが上げられるが、これに限定されない。
シリコンカーバイド(東レ・ダウコーニングシリコーン社製)に各実施例、比較例で得られたポリイミド樹脂組成物を硬化後4μmになるようにスピンコートした。スピンコート後に140℃のホットプレートで3分処理した。このウェハーに東京応化工業(株)製、ポジ型フォトレジストOFPR800LBを1000回転で30秒塗布した。塗布後、100℃のホットプレートで90秒処理した後、ユニオン光学(株)製マスクアライナーPEM−6Mを用いて、100μm×100μmのパターンが残るように露光を行った。露光後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(多摩化学(株)製)を用いて、室温で現像とともにポリイミド前駆体のエッチングを行ない、その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いてポジ型フォトレジストOFPR800LBを除去し、およそ100μm×100μmのポリイミド前駆体のパターンを得た。この後50℃の窒素雰囲気下のオーブンに入れ、200℃まで3.5℃/分で昇温し、200℃で1時間熱処理を行ない、ポリイミドのパターンを得た。
得られたポリイミド樹脂組成物を4インチシリコンウェハー上に350℃焼成後の膜厚が10μm±1μmになるようにスピンコートした。これを50℃の窒素雰囲気下のオーブンに入れ、200℃まで3.5℃/分で昇温し、200℃で1時間熱処理を行い、硬化膜を得た。得られた硬化膜を45%のフッ化水素酸水溶液に室温で1分処理した後、水洗してウェハーから剥がした。この膜を一晩室温にて乾燥後、示差熱分析装置(DSC、島津製作所製 DSC−50)を用いて昇温速度40℃/分で室温から250℃まで変化させ、その後、急速に室温に冷却して、再度昇温速度20℃/分で室温から450℃まで変化させ、放熱、吸熱の変化を求め、不連続になる点をガラス温度とした。
6インチのシリコンウエハの反りをストレス装置FLX2908(KLA Tencor社製)を用いて測定し、ポリイミド樹脂組成物を120℃で3分間のプリベーク後の膜厚が10μmとなるように塗布現像装置Mark−7を用いてスピンコート法で塗布およびプリベークした後、50℃の窒素雰囲気下のオーブンに入れ、200℃まで3.5℃/分で昇温し、200℃で1時間加熱処理を行い、硬化膜を得た。得られた硬化膜の膜厚を測定後、硬化膜/シリコンウエハの反りを硬化膜側から上記のストレス装置を用いて測定した。硬化膜/シリコンウエハの反りから初期のシリコンウエハの反りを引いて反りの値とした。
実施例・比較例において略号で示した化合物の内容を以下に示す。
BTDA:3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(ダイセル(株)製)
BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(三菱化学(株))
BAHF:2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(JFEケミカル(株)製)
ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(JSRトレーディング(株)製)
TMC :トリメリット酸クロライド(東京化成(株)製)
DAE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化工業(株)製)
BAPP:2,2−ビス(4−[4−アミノフェノキシ]フェニル)プロパン(和歌山精化工業(株)製)
APDS:1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(東レダウコーニングシリコーン(株)製)
KF8010:平均アミン価430の両末端3−アミノプロピルジメチルポリシロキサン(信越シリコーン(株)製)
ED−600:式(1)で表され、yの平均値が9.0、xの平均値とzの平均値の和が3.6であり、数平均分子量が600のジアミン(HUNTSMAN(株)製)
ED−900:式(1)で表され、yの平均値が12.5、xの平均値とzの平均値の和が6.0であり、数平均分子量が900のジアミン(HUNTSMAN(株)製)
MW−100LM:メチル化メラミン樹脂系架橋剤((株)三和ケミカル製)
JER−630:トリグリシジルパラアミノフェノール型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製)
エピクロン850:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(大日本化学インキ化学工業(株)製)
NMP:n−メチル−2−ピロリドン(三菱化学(株)製)
実施例1
乾燥窒素気流下、DAE 15.02g(75ミリモル)とED−900 18.0g(20ミリモル) とAPDS 1.24g(5ミリモル)をNMP 220gに溶解させ、トリエチルアミン(和光純薬(株)製)10.1g(100mmol)を加えた。その後、溶液を10℃以下になるように氷浴中で冷却し、無水トリメリット酸クロリド(TMC)21.06g(100mmol)をアセトン60gに溶解させた溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、溶液を室温にゆっくりと戻し、2時間攪拌を続けた。反応終了後、溶液をろ過して、ろ液を水2Lに投入して、黄色の固体を得た。さらに水で洗浄を繰り返し、200℃のオーブンで24時間乾燥とイミド化を行い、得られたポリアミドイミド2gを10gのNMPに溶解して固形分濃度20重量%のポリアミドイミドワニスAを得た。前記(1)記載の方法で、ポリイミドパターンを作製し、万能型ボンドテスター(デイジ社製 4000Plus)を用いて、ポリイミドパターンが剥がれる応力を測定し、剥離したポリイミドパターンの面積で剥離時の応力を割った値より接着力を求めた。接着力は18MPaであった。前記(2)記載の方法でポリイミドの硬化膜を作製し、ガラス転移温度を測定したところ、130℃であった。
DAEを6.21g(55ミリモル)、APDSを11.01g(25ミリモル)とした以外は実施例1と同様にポリアミドイミドワニスBを作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、DAE13.01g(65ミリモル)、ED−900 13.5g(15ミリモル)、APDS 4.97g(20ミリモル)をNMP 220gに溶解させた。ここにODPA 30.4g(98ミリモル)をNMP 30.02gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)Cを得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
ED−900の代わりにED−600 12.00g(20ミリモル)、DAEを12.01g(60ミリモル)、NMPの総量を237.53gとした以外は実施例3と同様にポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)Dを得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、BAHF20.5g(55ミリモル)、ED−900 13.50g(15ミリモル)、APDS 7.46g(30ミリモル)、末端封止剤として、MAP 2.18g(20ミリモル)をNMP250gに溶解させた。ODPA 31.02g(100ミリモル)をNMP30gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥しアルカリ可溶性ポリイミド樹脂の粉末Eを得た。得られたポリイミド樹脂 10gに架橋剤としてJER−630 3.5g、MW−100LM 0.3g、溶剤としてNMP 13.8gを添加してワニスE‘を作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
BAHFを11.00g(40ミリモル)、ED−900を27.00g(30ミリモル)、APDSを9.94g(40ミリモル)とした以外は実施例5と同様にしてワニスF‘を作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
BAHFを18.32g、ED−900を18.0g、APDSを7.46g、JER−630をエピクロン850に変えた以外は実施例5と同様にしてワニスG‘を作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、DAE14.02g(70ミリモル)、APDS 7.46g(30ミリモル)をNMP 180gに溶解させた。ここにODPA 30.40g(98ミリモル)をNMP 20gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)を得た。得られたポリアミド酸溶液を水1L中に投入し、白色固体を得た。さらに水1Lで2回洗浄を繰り返し、その後50℃の真空乾燥機で72時間乾燥させ、ポリイミド前駆体の白色粉末Hを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂 10gに架橋剤としてエピクロン850 3.5g、MW−100LM 0.3g、溶剤としてNMP13.8gを添加してワニスH’を作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、DAE19.82g(99ミリモル)、APDS 7.46g(1ミリモル)をNMP 180gに溶解させた。ここにBTDA 31.58g(98ミリモル)をNMP 26.6gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)Iを得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、DAE 6.01g(30ミリモル)、KF−8010 33.2g(40ミリモル)、BAPP 12.32gをNMP 290gに溶解させた。ここにBPDA 30.02g(98ミリモル)をNMP 36.2gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)Jを得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、DAE9.01g(45ミリモル)、APDS 1.24g(5ミリモル)、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピル)エ−テル 10.22g(50ミリモル)をNMP 160gに溶解させた。ここにODPA 30.40g(98ミリモル)をNMP 43.5gとともに加えて、50℃以上にならないように冷却しながら撹拌した。その後、40℃で4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液(固形分濃度20重量%)を得た。得られたポリアミド酸溶液を水1L中に投入し、白色固体を得た。さらに水1Lで2回洗浄を繰り返し、その後50℃の真空乾燥機で72時間乾燥させ、ポリイミド前駆体の白色粉末Kを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂 10gに架橋剤としてエピクロン850 3.5g、MW−100LM 0.3g、溶剤としてNMP13.8gを添加してワニスK’を作成した。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
乾燥窒素気流下、APDS 19.88g(80ミリモル)、BAHF 7.33g(20ミリモル)をNMP 220gに溶解させた。ここにODPA 37.22g(120ミリモル)をNMP 37.7gとともに加えて60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌し、ポリイミドオリゴマー溶液L(固形分濃度20%)を得た。次に、乾燥窒素気流下、DAE 14.02g(70ミリモル)、BAHF 18.32g(50ミリモル)をNMP 210gに溶解させた。ここにODPA 31.02g(120ミリモル)をNMP 43.4gとともに加えて60℃で1時間反応させ、次いで180℃で4時間撹拌し、ポリイミドオリゴマー溶液M(固形分濃度20%)を得た。溶液L及びMを膜厚5um以上になるようにシリコンウエハ上に塗布した後150℃で3分ベークし、赤外吸収測定を行ったところ、イミド化していないアミド基に基づく赤外吸収は確認されなかった。さらに、上記ポリイミドオリゴマー溶液L及びMを乾燥窒素気流下にて60℃で5時間反応させた後、160℃で10時間反応させ、ブロックポリイミド溶液Nを得た。この溶液Nを水3Lに投入して白色沈殿を得、この沈殿を濾過で集めて水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥しアルカリ可溶性ブロックポリイミド樹脂の粉末N’を得た。この粉末N’10gをNMP50gに溶解し、固形分濃度20%のポリイミド溶液N’’を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Claims (5)
- 下記一般式(1)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜40モル%有し、シリコンカーバイドとの接着に用いられる半導体接着用ポリイミドまたはその前駆体、架橋剤および溶剤を含有するポリイミド樹脂組成物を用いてなる層がシリコンカーバイド基板上に形成された電子部品。
- 前記半導体接着用ポリイミドが、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物およびヘキサフルオロプロパン酸二無水物から選ばれる1以上のテトラカルボン酸二無水物の残基を有する半導体接着用ポリイミドであることを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品。
- 前記ポリイミド樹脂組成物が、200℃にて1時間熱処理した後のガラス転移温度が170℃以上であるポリイミド樹脂組成物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子部品。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品が搭載されたパワー半導体装置。
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