JPH04328126A - Protection film for semiconductor and its production - Google Patents

Protection film for semiconductor and its production

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JPH04328126A
JPH04328126A JP12298591A JP12298591A JPH04328126A JP H04328126 A JPH04328126 A JP H04328126A JP 12298591 A JP12298591 A JP 12298591A JP 12298591 A JP12298591 A JP 12298591A JP H04328126 A JPH04328126 A JP H04328126A
Authority
JP
Japan
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formula
polyimide
polyamic acid
film
protective film
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Application number
JP12298591A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Matsuura
徹 松浦
Shigekuni Sasaki
重邦 佐々木
Shinji Ando
慎治 安藤
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH04328126A publication Critical patent/JPH04328126A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a protection film having excellent moisture resistance and heat-resistance and low dielectric constant and useful for the protection of IC, etc., by reacting a specific tetracarboxylic acid dianhydride with a specific diamine and imidating the obtained wholly fluorinated polyamic acid. CONSTITUTION:A tetracarboxylic acid dianhydride of formula I (R1 is group of formula II, etc.; Rf is fluorine, perfluoroalkyl, etc.) or the tetracarboxylic acid and its derivative is made to react with a diamine of formula III (R2 is group of formula IV, etc.) and the resultant wholly fluorinated polyamic acid of formula V is imidated to obtain the protection film composed of the polyimide of formula VI.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線構造を有する
ICやLSIに用いることのできる、全フッ素化ポリイ
ミドを用いた耐熱性、及び低吸水性に優れ、低い誘電率
を持つ半導体用保護膜とその製造方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention is a semiconductor protection device that uses fully fluorinated polyimide and has excellent heat resistance, low water absorption, and low dielectric constant, and can be used for ICs and LSIs with multilayer wiring structures. Concerning membranes and their manufacturing methods.

【0002】0002

【従来の技術】半導体基板に2層以上の多層配線構造を
形成する際の層間絶縁膜用の材料としては、二酸化けい
素、窒化けい素、酸化アルミニウム、ガラスなどの無機
材料と、ポリイミド樹脂を代表とする高分子材料が用い
られている。このうちでも低温で被覆ができるにもかか
わらず耐熱性が高い、製造コストが安い、製造合理化が
容易などの特徴を有するポリイミド樹脂が多く使用され
るようになっている。特開昭50−8469号ではこれ
らのポリイミドとして、ピロメリット酸二無水物、ジア
ミノジフェニルエーテルから製造されたポリイミドを用
いている。また米国特許第4001870号、同第40
17886号、同第4040083号、同第40608
28号では、多層配線における絶縁膜の材料としてポリ
イミドを用いることが示されている。ポリイミドは耐熱
性、絶縁性に優れ、かつその前駆体のポリアミド酸の溶
液からスピンコートやキャスト法により容易に薄膜を得
られるため、多層配線の層間絶縁膜や半導体素子を外部
の自然放射線から保護するための保護膜とし有用である
ことが知られている。
[Prior Art] Inorganic materials such as silicon dioxide, silicon nitride, aluminum oxide, and glass, and polyimide resin are used as materials for interlayer insulating films when forming a multilayer wiring structure of two or more layers on a semiconductor substrate. Typical polymer materials are used. Among these, polyimide resins are increasingly being used because they have characteristics such as high heat resistance despite being able to be coated at low temperatures, low manufacturing costs, and easy manufacturing rationalization. JP-A-50-8469 uses polyimides produced from pyromellitic dianhydride and diaminodiphenyl ether as these polyimides. Also, U.S. Patent Nos. 4001870 and 40
No. 17886, No. 4040083, No. 40608
No. 28 discloses the use of polyimide as a material for an insulating film in multilayer wiring. Polyimide has excellent heat resistance and insulating properties, and because it can be easily obtained in thin films from a solution of its precursor polyamic acid by spin coating or casting, it is useful for protecting interlayer insulating films in multilayer wiring and semiconductor elements from external natural radiation. It is known to be useful as a protective film for

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかし、分子構造中に
極性の高いイミド環を有するポリイミドは吸水率が大き
いために半導体素子のPN接合部にリークが生じたり、
配線のアルミニウムの腐食の原因となったり、また誘電
率が高いために信号の高速化が達成できないといった問
題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, polyimide, which has a highly polar imide ring in its molecular structure, has a high water absorption rate, which may cause leakage at the PN junction of a semiconductor device.
There have been problems in that it causes corrosion of the aluminum wiring, and that it is not possible to achieve higher signal speeds due to its high dielectric constant.

【0004】すなわち半導体素子の保護膜として用いる
ポリイミド材料には、吸水性という大きな問題があった
。本発明はこのような現状にかんがみてなされたもので
あり、その目的は半導体素子の保護膜用として十分な低
吸水性と耐熱性及び低誘電率を合わせ持つポリイミド組
成物と保護膜を提供することにある。
That is, polyimide materials used as protective films for semiconductor devices have a major problem of water absorption. The present invention was made in view of the current situation, and its purpose is to provide a polyimide composition and a protective film that have sufficient low water absorption, heat resistance, and low dielectric constant to be used as a protective film for semiconductor devices. There is a particular thing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、分子構造
内に水素を持たない全フッ素化ポリイミドが、近赤外域
における高度の透過性と耐熱性を有していることを見い
出した。次いでこれらのポリイミド及びポリイミド共重
合体、ポリイミド混合物についてその耐湿性、誘電率に
ついて鋭意検討した結果、全フッ素化ポリアミド酸、ま
たはそれを脱水閉環して得られる全フッ素化ポリイミド
を保護膜用組成物の主構成要素として用いることにより
所期の目的を達成することができることを見いだした。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have discovered that perfluorinated polyimide, which does not have hydrogen in its molecular structure, has a high degree of transparency in the near-infrared region and heat resistance. Next, as a result of intensive studies on the moisture resistance and dielectric constant of these polyimides, polyimide copolymers, and polyimide mixtures, we found that perfluorinated polyamic acid or perfluorinated polyimide obtained by dehydrating and ring-closing it can be used as a protective film composition. It has been found that the intended purpose can be achieved by using it as the main component of

【0006】すなわち本発明の第1は保護膜用組成物に
関する発明であって、下記一般式I:
That is, the first aspect of the present invention relates to a composition for a protective film, which has the following general formula I:

【0007】[0007]

【化7】 (ここで式中R1 、R2 は下記の構造式:R1:[C7] (Here, R1 and R2 are the following structural formulas: R1:


0008】
[
0008

【化8】 R2:[Chemical formula 8] R2:

【0009】[0009]

【化9】 ここで式中Rfはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Xは下記構造式:
[Image Omitted] In the formula, Rf is fluorine or a perfluoroalkyl group, and X is the following structural formula:

【0010】0010

【化10】 ここで式中Rfはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Rf’はパーフルオロアルキレン基を示す。)で表わ
される繰り返し単位を有する全フッ素化ポリアミド酸、
または下記一般式[II]:
embedded image In the formula, Rf represents fluorine or a perfluoroalkyl group, and Rf' represents a perfluoroalkylene group. ) Perfluorinated polyamic acid having a repeating unit represented by
Or the following general formula [II]:

【0011】[0011]

【化11】 (式中R1 、R2 は上記式[I]の夫らと同義であ
る)で表わされる繰り返し単位を有する全フッ素化ポリ
イミド、及びそれらの共重合体または混合物を主構成要
素とすることを特徴とする。
The main component is a perfluorinated polyimide having a repeating unit represented by the following formula (wherein R1 and R2 have the same meanings as those in formula [I] above), and a copolymer or mixture thereof. It is characterized by

【0012】本発明の他の発明は半導体用保護膜に関す
る発明であって、下記一般式[II]:
Another invention of the present invention relates to a protective film for semiconductors, which has the following general formula [II]:

【0013】[0013]

【化12】 (式中R1 、R2 は上記式[I]の夫らと同義であ
る。)で表わされる繰り返し単位を有する全フッ素化ポ
リイミドを含むことを特徴とする。
It is characterized by containing a perfluorinated polyimide having a repeating unit represented by the following formula (wherein R1 and R2 have the same meanings as in formula [I] above).

【0014】さらに他の発明は、半導体用保護膜の製造
方法に関する発明であって、下記構造式[III ]:
[0014] Still another invention relates to a method for manufacturing a protective film for semiconductors, which has the following structural formula [III]:

【0015】[0015]

【化13】 (式中R1 は上記[I]式と同義である。)で表わさ
れるテトラカルボン酸二無水物またはそのテトラカルボ
ン酸、及びその誘導体と下記一般式[IV]:H2 N
−R2 −NH2 [IV] (式中R2 は上記[I]式と同義である。)で表わさ
れるジアミンとを反応させて得られる全フッ素化ポリア
ミド酸をイミド化することを特徴とする。
[Chemical formula 13] (In the formula, R1 has the same meaning as the above formula [I].) Tetracarboxylic dianhydride or its tetracarboxylic acid, and its derivatives, and the following general formula [IV]: H2N
-R2 -NH2 [IV] (In the formula, R2 has the same meaning as the above formula [I].) It is characterized by imidizing a perfluorinated polyamic acid obtained by reacting with a diamine represented by the above formula.

【0016】本発明者らは、種々の既存のポリイミドに
ついて、その耐熱性、及び吸水性等について鋭意検討し
た。その結果、ポリイミドの分子構造中の水素原子をフ
ッ素原子で置き換えることでフッ素の持つ溌水性がポリ
イミドに付与され、ポリイミドフィルムの吸水率が著し
く低減できることが明らかとなった。
[0016] The present inventors have conducted extensive studies on various existing polyimides regarding their heat resistance, water absorption, etc. As a result, it was revealed that by replacing hydrogen atoms in the molecular structure of polyimide with fluorine atoms, the water repellency of fluorine was imparted to the polyimide, and the water absorption rate of the polyimide film could be significantly reduced.

【0017】本発明に用いる全フッ素化ポリイミドはア
ルキル基、フェニル環等の炭素に結合する1価元素をフ
ッ素、またはパーフルオロアルキル基とすることによっ
て、フッ素含有率を高め、またイミド結合を主鎖構造に
導入してポリイミドとすることによって、保護膜の信頼
性を保障する上での十分な耐熱性を持たせることができ
る。
The perfluorinated polyimide used in the present invention has a high fluorine content by using fluorine or a perfluoroalkyl group as the monovalent element bonded to carbon such as an alkyl group or a phenyl ring, and also has imide bonds as the main component. By introducing it into a chain structure to form polyimide, the protective film can have sufficient heat resistance to ensure reliability.

【0018】本発明の全フッ素化ポリアミド酸及びポリ
イミドを製造する時に使用するテトラカルボン酸または
その誘導体としては、分子内のアルキル基、フェニル環
等の炭素に結合するすべての1価元素をフッ素、または
パーフルオロアルキル基としたものであればどのような
ものでもよい。テトラカルボン酸並びにその誘導体とし
ての酸無水物、酸塩化物、エステル化物としては次のよ
うなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸とし
ての例を挙げると1,4−ジフルオロピロメリット酸、
1−トリフルオロメチル−4−フルオロピロメリット酸
、1,4−ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、
1,4−ジ(ペンタフルオロエチル)ピロメリット酸、
ヘキサフルオロ−3,3’,4,4’−ビフェニルテト
ラカルボン酸、ヘキサフルオロ−3,3’,4,4’−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,
4−ジカルボキシトリフルオロフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシトリ
フルオロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4−
ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)
テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロ−3,3’,
4,4’−オキシビスフタル酸等が挙げられる。この中
でピロメリット酸二無水物のベンゼン環にフルオロアル
キル基を導入した含フッ素酸二無水物である1,4−ジ
(トリフルオロメチル)ピロメリット酸二無水物、1,
4−ジ(ペンタフルオロエチル)ピロメリット酸二無水
物等の製造方法は特願昭63−165056号に記載さ
れている。
In the tetracarboxylic acid or derivative thereof used in producing the perfluorinated polyamic acid and polyimide of the present invention, all monovalent elements bonded to carbon atoms such as alkyl groups and phenyl rings in the molecule are replaced with fluorine, Alternatively, any perfluoroalkyl group may be used. Examples of tetracarboxylic acids and their derivatives such as acid anhydrides, acid chlorides, and esters include the following. Here, examples of tetracarboxylic acids include 1,4-difluoropyromellitic acid,
1-trifluoromethyl-4-fluoropyromellitic acid, 1,4-di(trifluoromethyl)pyromellitic acid,
1,4-di(pentafluoroethyl)pyromellitic acid,
Hexafluoro-3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, hexafluoro-3,3',4,4'-
Benzophenonetetracarboxylic acid, 2,2-bis(3,
4-dicarboxytrifluorophenyl)hexafluoropropane, 1,3-bis(3,4-dicarboxytrifluorophenyl)hexafluoropropane, 1,4-
Bis(3,4-dicarboxytrifluorophenoxy)
Tetrafluorobenzene, hexafluoro-3,3',
Examples include 4,4'-oxybisphthalic acid. Among them, 1,4-di(trifluoromethyl)pyromellitic dianhydride, 1,4-di(trifluoromethyl)pyromellitic dianhydride, which is a fluorine-containing dianhydride with a fluoroalkyl group introduced into the benzene ring of pyromellitic dianhydride;
A method for producing 4-di(pentafluoroethyl)pyromellitic dianhydride and the like is described in Japanese Patent Application No. 165056/1983.

【0019】また本発明に用いることのできるジアミン
の例としては、分子内のアミノ基を除くアルキル基、フ
ェニル環等の炭素に結合するすべての1価元素をフッ素
、またはパーフルオロアルキル基としたものであればど
のようなものてもよく、3,4,5,6−テトラフルオ
ロ−1,2−フェニレンジアミン、2,4,5,6−テ
トラフルオロ−1、3−フェニレンジアミン、2,3,
5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレンジアミン
、4,4’−ジアミノオクタフルオロビフェニル、ビス
(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニ
ル)エーテル、ビス(2,3,5,6−テトラフルオロ
−4−アミノフェニル)スルフォン、ヘキサフルオロ−
2,2’−(ビストリフルオロメチル)−4,4’−ジ
アミノビフェニル、等が挙げられる。
Examples of diamines that can be used in the present invention include those in which all monovalent elements bonded to carbons such as alkyl groups other than amino groups and phenyl rings in the molecule are fluorine or perfluoroalkyl groups. Any compound may be used as long as it is 3,4,5,6-tetrafluoro-1,2-phenylenediamine, 2,4,5,6-tetrafluoro-1,3-phenylenediamine, 2, 3,
5,6-tetrafluoro-1,4-phenylenediamine, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, bis(2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl)ether, bis(2,3, 5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl)sulfone, hexafluoro-
2,2'-(bistrifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, and the like.

【0020】なお、ポリイミドが可溶性である場合には
これらのジアミンの代りに対応するジイソシアネートを
用いることも可能である。
[0020] If the polyimide is soluble, it is also possible to use corresponding diisocyanates instead of these diamines.

【0021】本発明に使用する全フッ素化ポリイミド前
駆体である全フッ素化ポリアミド酸の製造方法は、通常
のポリアミド酸の製造条件と同じでよく、一般的には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などの極性有機溶
媒中で反応させる。本発明においてはジアミンまたはテ
トラカルボン酸二無水物とも単一化合物で用いるばかり
ではなく、複数のジアミン、テトラカルボン酸二無水物
を混合して用いる場合がある。その場合は、複数または
単一のジアミンのモル数の合計と複数または単一のテト
ラカルボン酸二無水物のモル数の合計が等しいかほぼ等
しくなるようにする。前述のポリアミド酸などの重合溶
液において、その溶液の濃度は5〜40重量%であれば
よく、10〜25重量%であることが好ましい。この反
応は不活性溶媒中、室温付近の温度で撹拌することによ
って速やかに進行し、反応後の溶液の粘度は次第に上昇
する。このポリマー溶液の回転粘度は、50〜500ポ
アズ(25℃において)であることが好適である。
[0021] The method for producing the perfluorinated polyamic acid, which is the perfluorinated polyimide precursor used in the present invention, may be the same as the manufacturing conditions for ordinary polyamic acid, and generally N
- The reaction is carried out in a polar organic solvent such as methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide. In the present invention, diamines or tetracarboxylic dianhydrides are not only used as a single compound, but also a plurality of diamines and tetracarboxylic dianhydrides may be used as a mixture. In that case, the total number of moles of multiple or single diamines and the total number of moles of multiple or single tetracarboxylic dianhydride are made to be equal or approximately equal. In the above-mentioned polymerization solution of polyamic acid or the like, the concentration of the solution may be 5 to 40% by weight, preferably 10 to 25% by weight. This reaction proceeds rapidly by stirring in an inert solvent at a temperature around room temperature, and the viscosity of the solution after the reaction gradually increases. The rotational viscosity of this polymer solution is preferably between 50 and 500 poise (at 25°C).

【0022】本発明においては上記ポリアミド酸溶液を
2種類以上の混合物として用いてもよく、さらには吸水
率、耐熱性について許容される範囲で上記ポリアミド酸
溶液をこれ以外のポリアミド酸溶液、ポリイミド溶液、
その他ポリイミド以外の樹脂溶液と混合して用いること
も可能である。
In the present invention, the above-mentioned polyamic acid solution may be used as a mixture of two or more types, and furthermore, the above-mentioned polyamic acid solution may be mixed with other polyamic acid solutions or polyimide solutions within an allowable range in terms of water absorption and heat resistance. ,
It is also possible to mix and use other resin solutions other than polyimide.

【0023】本発明の半導体用保護膜の製造方法として
は、通常のポリイミドフィルムの製造方法が使用できる
。例えばポリアミド酸溶液を、基板上の半導体素子の上
からスピンコートし、窒素雰囲気下で 70℃から20
0℃まで段階的に加熱(70℃2時間、160℃1時間
、250℃30分、350℃1時間)し、イミド化する
[0023] As a method for manufacturing the protective film for semiconductors of the present invention, a conventional method for manufacturing polyimide films can be used. For example, a polyamic acid solution is spin-coated onto a semiconductor element on a substrate, and heated from 70°C to 20°C under a nitrogen atmosphere.
The mixture is heated stepwise to 0°C (70°C for 2 hours, 160°C for 1 hour, 250°C for 30 minutes, and 350°C for 1 hour) to imidize.

【0024】また実施例で示すようにイミド化が完了し
た後も極性溶媒に可溶となる場合には、イミド化したも
のを10〜25%の濃度になるように溶媒に溶かし、そ
れを塗布して70〜100℃で2〜6時間程度加熱し溶
媒を除去することによっても、保護膜を製造することが
可能である。所期の目的を達成するためには、保護膜用
組成物の構成要素すべてが全フッ素化ポリアミド酸ある
いは全フッ素化ポリイミドであることが好ましいが、全
フッ素化されていない酸無水物やジアミンを原料として
ー部用いたとしても、その割合が小さければ大きな問題
とはならない。
[0024] Furthermore, as shown in the examples, if it becomes soluble in a polar solvent even after imidization is completed, the imidized product is dissolved in a solvent to a concentration of 10 to 25% and applied. A protective film can also be produced by heating the mixture at 70 to 100° C. for about 2 to 6 hours to remove the solvent. In order to achieve the intended purpose, it is preferable that all the components of the protective film composition be perfluorinated polyamic acid or perfluorinated polyimide, but non-perfluorinated acid anhydrides or diamines may be used. Even if a certain amount is used as a raw material, it will not be a big problem if the proportion is small.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例により本発明について詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be explained in detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0026】下記各例中、イミド化の確認は赤外吸収ス
ペクトルにおけるカルボニル基の対称、及び非対称伸縮
振動による特性吸収から行った。熱分解温度は窒素気流
下10℃/分の速度で昇温したときの10wt%重量減
少時の温度で示した。また、吸水率は厚さ20〜30μ
m のポリイミドフィルムを作製し、これを23℃の水
に浸して飽和したときの重量増加より求めた。さらにポ
リイミド保護膜の誘電率は、周波数1kHz における
測定値である。 実施例1 三角フラスコに以下の構造式を持つ1,4−ビス(3,
4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフル
オロベンゼン二無水物
In each of the following examples, imidization was confirmed by the characteristic absorption due to the symmetrical and asymmetrical stretching vibrations of the carbonyl group in the infrared absorption spectrum. The thermal decomposition temperature was expressed as the temperature at which the weight decreased by 10 wt% when the temperature was increased at a rate of 10° C./min under a nitrogen stream. In addition, the water absorption rate is 20 to 30μ thick.
A polyimide film of m was prepared, and the weight increase was determined by soaking it in water at 23° C. and saturating it. Further, the dielectric constant of the polyimide protective film is a value measured at a frequency of 1 kHz. Example 1 1,4-bis(3,
4-Dicarboxytrifluorophenoxy)tetrafluorobenzene dianhydride

【0027】[0027]

【化14】 11.644g(20.0mmol)と以下の構造式で
示される2,4,5,6−テトラフルオロ−1,3−フ
ェニレンジアミン
embedded image 11.644g (20.0mmol) and 2,4,5,6-tetrafluoro-1,3-phenylenediamine represented by the following structural formula

【0028】[0028]

【化15】 3.602g(20.0mmol)、及びN,N−ジメ
チルアセトアミド(DMAc)86gを加えた。この溶
液を窒素雰囲気中、室温で3日間、撹拌し、ポリアミド
酸のDMAc溶液を得た。このものをアルミ坂上にスピ
ンコーティングし、窒素雰囲気下で70℃で2時間、1
60℃で1時間、250℃で30分、350℃で1時間
加熱イミド化を行った。この試料を10%塩酸水溶液に
浸し、アルミ板を溶解してポリイミドフィルムを得た。 このポリイミドフィルムの赤外線吸収スペクトルを測定
するとイミド基に特有の吸収が、1790cm−1に現
れ、イミド化が完全に進行したことが確認できた。この
ポリアミドフィルムの熱分解温度、飽和吸水率及び誘電
率を表1に示した。 実施例2 三角フラスコに1,4−ビス(3,4−ジカルボキシト
リフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水
物11.644g(20.0mmol)と以下の構造式
で示されるビス(2,3,5,6−テトラフルオロ−4
−アミノフェニル)エーテル
embedded image 3.602 g (20.0 mmol) and 86 g of N,N-dimethylacetamide (DMAc) were added. This solution was stirred at room temperature in a nitrogen atmosphere for 3 days to obtain a DMAc solution of polyamic acid. This material was spin-coated on an aluminum slope and heated at 70°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere for 1 hour.
Heat imidization was performed at 60°C for 1 hour, at 250°C for 30 minutes, and at 350°C for 1 hour. This sample was immersed in a 10% aqueous hydrochloric acid solution, and the aluminum plate was dissolved to obtain a polyimide film. When the infrared absorption spectrum of this polyimide film was measured, an absorption characteristic of imide groups appeared at 1790 cm<-1 >and it was confirmed that imidization had progressed completely. Table 1 shows the thermal decomposition temperature, saturated water absorption rate, and dielectric constant of this polyamide film. Example 2 In an Erlenmeyer flask, 11.644 g (20.0 mmol) of 1,4-bis(3,4-dicarboxytrifluorophenoxy)tetrafluorobenzene dianhydride and bis(2,3, 5,6-tetrafluoro-4
-aminophenyl)ether

【0029】[0029]

【化16】 6.883g(20.0mmol)及びN,N−ジメチ
ルアセトアミド(DMAc)105gを加え、以下実施
例1と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。このポ
リイミドフィルムの熱分解温度、及び飽和吸収水率を表
1に示した。 実施例3 セパラブルフラスコに1,4−ビス(3,4−ジカルボ
キシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン
二無水物11.644g(20.0mmol)とビス(
2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル
)エーテル6.883g(20.0mmol)及びm−
クレゾール100gを加えた。この混合物を窒素雰囲気
下、室温で撹拌し溶解した後180℃で5時間反応させ
た。次いで反応液をメタノール中に投入し、生成した固
形物をミキサーで粉砕した。これをメタノールで十分洗
浄した後、真空下100℃で一昼夜乾燥し、全フッ素化
ポリイミドの粉末を得た。これをDMAcに溶解し10
wt% のポリイミド溶液を得た。この溶液の粘度は約
80ポアズであった。これをアルミ板上にスピンコーテ
ィングし、窒素雰囲気下で100℃で4時間、溶媒の除
去を行った。この試料を10%塩酸水溶液に浸し、アル
ミ板を溶解してポリイミドフィルムを得た。このフィル
ムは400℃で2時間保持した後でも重量減少を起さず
、表1に示すように吸水率は0.10%、誘電率は2.
5であった。 実施例4 三角フラスコに以下の構造式を持つ1,4−ジフルオロ
ピロメリット酸二無水物
embedded image 6.883 g (20.0 mmol) and 105 g of N,N-dimethylacetamide (DMAc) were added, and a polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the thermal decomposition temperature and saturated water absorption rate of this polyimide film. Example 3 In a separable flask, 11.644 g (20.0 mmol) of 1,4-bis(3,4-dicarboxytrifluorophenoxy)tetrafluorobenzene dianhydride and bis(
6.883 g (20.0 mmol) of 2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl)ether and m-
100 g of cresol was added. This mixture was stirred and dissolved at room temperature under a nitrogen atmosphere, and then reacted at 180° C. for 5 hours. Next, the reaction solution was poured into methanol, and the resulting solid was pulverized with a mixer. After thoroughly washing this with methanol, it was dried under vacuum at 100° C. for a day and night to obtain a powder of perfluorinated polyimide. Dissolve this in DMAc and
A wt% polyimide solution was obtained. The viscosity of this solution was approximately 80 poise. This was spin-coated onto an aluminum plate, and the solvent was removed at 100° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. This sample was immersed in a 10% aqueous hydrochloric acid solution, and the aluminum plate was dissolved to obtain a polyimide film. This film did not lose weight even after being held at 400°C for 2 hours, and as shown in Table 1, the water absorption rate was 0.10% and the dielectric constant was 2.
It was 5. Example 4 1,4-difluoropyromellitic dianhydride having the following structural formula in an Erlenmeyer flask

【0030】[0030]

【化17】 5.082g(20.0mmol)と2,4,5,6−
テトラフルオロ−1,3−フェニレンジアミン3.60
2g(20.0mmol)及びN,N−ジメチルアセト
アミド(DMAc)49gを加え、以下実施例1と同様
の方法でポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフ
ィルムの熱分解温度、及び飽和吸水率を表1に示した。 実施例5 三角フラスコに1,4−ジフルオロピロメリット酸二無
水物5.082g(20.0mmol)とビス(2,3
,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)エー
テル6.883g(20.0mmol)、及びN,N−
ジメチルアセトアミド(DMAc)68gを加え、以下
実施例1と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。こ
のポリイミドフィルムの熱分解温度、及び飽和吸水率を
表1に示した。 実施例6 三角フラスコに1,4−ジフルオロピロメリット酸二無
水物5.082g(20.0mmol)とビス(2,3
,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)スル
フィド7.205g(20.0mmol)及びN,N−
ジメチルアセトアミド(DMAc)70gを加え、以下
実施例1と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。こ
のポリイミドフィルムの熱分解温度、及び飽和吸水率を
表1に示した。 実施例7 実施例3において使用した1,4−ビス(3,4−ジカ
ルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベン
ゼン二無水物のかわりに、1,4−ジフルオロピロメリ
ット酸二無水物5.082g(20.0mmol)を用
いて、以下実施例1と同様の方法によりポリイミドフィ
ルムを得た。このフィルムは400℃で2時間保持した
後でも重量減少を起さず、吸水率は0.2%、誘電率は
2.7であった。 実施例8 三角フラスコに以下の構造式で示される1,4−ジ(ト
リフルオロメチル)ピロメリット酸二無水物
[Chemical formula 17] 5.082g (20.0mmol) and 2,4,5,6-
Tetrafluoro-1,3-phenylenediamine 3.60
2 g (20.0 mmol) and 49 g of N,N-dimethylacetamide (DMAc) were added, and a polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the thermal decomposition temperature and saturated water absorption rate of this polyimide film. Example 5 In an Erlenmeyer flask, 5.082 g (20.0 mmol) of 1,4-difluoropyromellitic dianhydride and bis(2,3
, 6.883 g (20.0 mmol) of 5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl)ether, and N,N-
A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 by adding 68 g of dimethylacetamide (DMAc). Table 1 shows the thermal decomposition temperature and saturated water absorption rate of this polyimide film. Example 6 In an Erlenmeyer flask, 5.082 g (20.0 mmol) of 1,4-difluoropyromellitic dianhydride and bis(2,3
,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) sulfide 7.205g (20.0mmol) and N,N-
A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 by adding 70 g of dimethylacetamide (DMAc). Table 1 shows the thermal decomposition temperature and saturated water absorption rate of this polyimide film. Example 7 Instead of 1,4-bis(3,4-dicarboxytrifluorophenoxy)tetrafluorobenzene dianhydride used in Example 3, 5.082 g of 1,4-difluoropyromellitic dianhydride ( A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 using 20.0 mmol). This film did not lose weight even after being held at 400° C. for 2 hours, had a water absorption rate of 0.2%, and a dielectric constant of 2.7. Example 8 1,4-di(trifluoromethyl)pyromellitic dianhydride represented by the following structural formula in an Erlenmeyer flask

【0031
0031
]

【化18】 7.082g(20.0mmol)とビス(2,3,5
,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)スルフィ
ド7.205g(20.0mmol)、及びN,N−ジ
メチルアセトアミド(DMAc)57gを加え、以下実
施例1と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。この
ポリイミドフィルムの熱分解温度、及び飽和吸水率を表
1に示した。 実施例9 実施例1において使用した2,4,5,6−テトラフル
オロ−1,3−フェニレンジアミンの代わりに、2,4
,5,6−テトラフルオロ−1,3−フェニレンジアミ
ン1.801g(10mmol)とビス(2,3,5,
6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)エーテル3
.442(10mmol)を混合したものを用いて、以
下実施例1と同様の方法によりポリイミドフィルムを得
た。このフィルムは400℃で2時間保持した後でも重
量減少を起さず、吸水率は0.2%以下、誘電率は2.
7以下であった。
[Chemical formula 18] 7.082g (20.0mmol) and bis(2,3,5
, 6-tetrafluoro-4-aminophenyl) sulfide (7.205 g (20.0 mmol)) and 57 g of N,N-dimethylacetamide (DMAc) were added, and a polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the thermal decomposition temperature and saturated water absorption rate of this polyimide film. Example 9 Instead of 2,4,5,6-tetrafluoro-1,3-phenylenediamine used in Example 1, 2,4
, 5,6-tetrafluoro-1,3-phenylenediamine 1.801 g (10 mmol) and bis(2,3,5,
6-tetrafluoro-4-aminophenyl)ether 3
.. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 using a mixture of 442 (10 mmol). This film did not lose weight even after being held at 400°C for 2 hours, had a water absorption rate of less than 0.2%, and a dielectric constant of 2.
It was 7 or less.

【0032】実施例10 実施例1で作製したポリアミック酸溶液7.26gと実
施例3で作製したポリアミック酸溶液8.90gを混合
し、以下実施例1と同様の方法によりポリイミドフィル
ムを得た。このフィルムは400℃で2時間保持した後
でも重量減少を起さず、吸水率は0.2%以下、誘電率
は2.7以下であった。
Example 10 7.26 g of the polyamic acid solution prepared in Example 1 and 8.90 g of the polyamic acid solution prepared in Example 3 were mixed, and a polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. This film did not lose weight even after being held at 400° C. for 2 hours, had a water absorption of 0.2% or less, and a dielectric constant of 2.7 or less.

【0033】実施例11 表面が酸化シリコンのシリコン基板上に作製したアルミ
ニウム配線パタンの上に実施例1で作製したポリアミド
酸溶液をイミド化後の最終膜厚が約2μm になるよう
にスピンコーティングし、窒素雰囲気下で70℃で2時
間、160℃で1時間、250℃で30分、350℃で
1時間加熱イミド化を行った。この試料をプレッシャク
ッカ試験機に入れ、120℃、水蒸気圧20気圧の条件
で20時間処理した。処理終了後、配線のアルミニウム
を顕微鏡で観察した。その結果、アルミニウムに腐食は
ほとんど見られなかった。 比較例1 三角フラスコに、以下の構造式を持つピロメリット酸二
無水物
Example 11 The polyamic acid solution prepared in Example 1 was spin-coated onto an aluminum wiring pattern prepared on a silicon substrate with a silicon oxide surface so that the final film thickness after imidization was about 2 μm. , Heat imidization was performed at 70° C. for 2 hours, at 160° C. for 1 hour, at 250° C. for 30 minutes, and at 350° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. This sample was placed in a pressure cooker tester and treated for 20 hours at 120° C. and a water vapor pressure of 20 atmospheres. After the treatment was completed, the aluminum of the wiring was observed using a microscope. As a result, almost no corrosion was observed on aluminum. Comparative Example 1 Pyromellitic dianhydride having the following structural formula was placed in an Erlenmeyer flask.

【0034】[0034]

【化19】 4.362g(20.0mmol)と以下の構造式で示
される4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
embedded image 4.362g (20.0mmol) and 4,4'-diaminodiphenyl ether represented by the following structural formula

【003
5】
003
5]

【化20】 4.005g(20.0mmol)及びN,N−ジメチ
ルアセトアミド(DMAc)75gを加え、以下実施例
1と同様の方法でポリイミドフィルムを得た。このポリ
イミドフィルムの熱分解温度、飽和吸水率及び誘電率を
表1に示した。 比較例2 実施例11において実施例1で作製したポリアミド酸溶
液の代りに比較例1で作製したポリアミド酸溶液を用い
て実施例11と同様の工程を行った。プレッシャクッカ
試験終了後のアルミニウムには一部腐食が観察された。
embedded image 4.005 g (20.0 mmol) and 75 g of N,N-dimethylacetamide (DMAc) were added, and a polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the thermal decomposition temperature, saturated water absorption rate, and dielectric constant of this polyimide film. Comparative Example 2 In Example 11, the same steps as in Example 11 were carried out using the polyamic acid solution prepared in Comparative Example 1 instead of the polyamic acid solution prepared in Example 1. Corrosion was observed in some parts of the aluminum after the pressure cooker test.

【0036】[0036]

【表1】[Table 1]

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば耐熱
性、低吸水性、低誘電率性に優れた保護膜用組成物が得
られ、これによる本発明の半導体用保護膜は、従来のポ
リイミド樹脂膜と比較して耐水性に優れ、かつ十分な耐
熱性を有していることが明らかとなった。
As described above, according to the present invention, a composition for a protective film having excellent heat resistance, low water absorption, and low dielectric constant can be obtained. It has been found that this film has superior water resistance and sufficient heat resistance compared to conventional polyimide resin films.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  下記一般式[I]: 【化1】 (ここで式中R1 、R2 は下記の構造式:R1 :
【化2】 R2 : 【化3】 ここで式中Rfはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Xは下記構造式: 【化4】 ここで式中Rfはフッ素、又はパーフルオロアルキル基
、Rf’はパーフルオロアルキレン基を示す。)で表わ
される全フッ素化ポリアミド酸、及びそのポリアミド酸
共重合体、ポリアミド酸混合物を含んでなる半導体保護
膜用組成物。
[Claim 1] The following general formula [I]: [Formula 1] (wherein R1 and R2 are the following structural formula: R1:
[Formula 2] R2: [Formula 3] Here, Rf is fluorine or a perfluoroalkyl group, and X is the following structural formula: [Formula 4] Here, Rf is fluorine or a perfluoroalkyl group, Rf' represents a perfluoroalkylene group. ), a polyamic acid copolymer thereof, and a polyamic acid mixture.
【請求項2】  下記一般式[II]:【化5】 (式中R1 、R2 は請求項1の[1]式と同義であ
る。)で表わされる全フッ素化ポリイミド、及びそのポ
リイミド共重合体、ポリイミド混合物を含んでなる半導
体保護膜用組成物。
[Claim 2] A perfluorinated polyimide represented by the following general formula [II]: [Chemical formula 5] (wherein R1 and R2 have the same meanings as the formula [1] of claim 1), and a polyimide copolymer thereof A composition for a semiconductor protective film comprising a polyimide mixture.
【請求項3】  請求項2記載のー般式[II]で表わ
される全フッ素化ポリイミドを含むことを特徴とする半
導体用保護膜。
3. A protective film for a semiconductor, comprising the perfluorinated polyimide represented by the general formula [II] according to claim 2.
【請求項4】  下記構造式[III ]:【化6】 (式中R1 は請求項1の[I]式と同義である。)で
表わされるテトラカルボン酸二無水物又はそのテトラカ
ルボン酸、及びその誘導体と、下記ー般式[IV]:H
2 N−R2 −NH2   [IV] (式中R2 は請求項1の[I]式と同義である。)で
表わされるジアミンとを反応させて得られる全フッ素化
ポリアミド酸をイミド化することを特徴と半導体用保護
膜の製造方法。
[Claim 4] A tetracarboxylic dianhydride or its tetracarboxylic acid represented by the following structural formula [III]: [Chemical formula 6] (wherein R1 has the same meaning as the formula [I] of claim 1), and its derivatives, and the following general formula [IV]:H
2 N-R2 -NH2 [IV] (wherein R2 has the same meaning as the formula [I] of claim 1). Characteristics and manufacturing method of protective film for semiconductors.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005303271A (en) * 2004-03-19 2005-10-27 Mitsubishi Chemicals Corp Field effect transistor

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