JPH0990630A - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

感光性樹脂組成物

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JPH0990630A
JPH0990630A JP27186895A JP27186895A JPH0990630A JP H0990630 A JPH0990630 A JP H0990630A JP 27186895 A JP27186895 A JP 27186895A JP 27186895 A JP27186895 A JP 27186895A JP H0990630 A JPH0990630 A JP H0990630A
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JP
Japan
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formula
polyamic acid
photosensitive resin
represented
acid
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JP27186895A
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Inventor
Mayumi Tsunoda
真由美 角田
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、ポリイミド樹脂の全酸成分のうち
50mol%以上が、ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸成分であり、全ジアミン成分のうち50mol%以上
が、芳香族エーテルジアミンからなるもので、かかる
(A)ポリアミック酸、(B)ミヒラーケトンのような
光反応性重合開始剤および(C)エポキシアクリレート
のような重合性モノマー又はオリゴマーを必須成分とし
てなる光感光性樹脂組成物である。 【効果】 本発明の感光性樹脂組成物は、感光性、密着
性、加工性に優れ、比較的低温においても十分な成膜性
を有するもので、半導体素子の保護膜や層間絶縁膜、F
PC用のみならずディスクリート分野にも好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光又は放射線等の照射
に対して優れた感光性を示し、低温硬化可能なしかも密
着性に優れた感光性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置における基板表面に形成され
いてる半導体素子部分は、外部環境の影響を受けやす
く、このため素子表面には保護膜を設けて信頼性を保持
している。従来こうした有機質の保護膜としては、造膜
性、電気特性、信頼性などの面からポリイミド樹脂が用
いられるようになってきており、特に近年は、無機質の
保護膜とポリイミド樹脂膜とを併用するようになってき
ている。
【0003】保護膜の形成された半導体素子は、その表
面にスルーホールのようなパターン加工、あるいは外部
リードとの導通をとるため、パッド加工を行わなければ
ならない。従来ポリイミド樹脂膜の加工は、フォトレジ
ストを用いたフォトエッチングプロセスにより、強アル
カリでエッチング加工をしていた。これらの各工程は大
変繁雑で、近年ポリイミド樹脂そのものに感光性を付与
させる研究がなされている。
【0004】感光性を有するポリイミド樹脂としては、
ポリイミド樹脂の前駆体に感光性の官能基を塩結合ある
いはエステル結合により導入したものが挙げられる。い
ずれも露光及び現像によりパターン形成後、感光基を除
去するために350 ℃以上の高温で硬化を行う必要があ
り、膜減りが大きいということや、使用用途が限定され
てしまうという欠点があった。また、感光性ポリイミド
樹脂自体のコストが高いという欠点も有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたもので、感光性、密着性、加
工性に優れ、比較的低温においても十分な成膜性を有す
るポリイミド樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物を提
供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた、種々の化学構造のポ
リマーについて検討した結果、後述する樹脂組成物が上
記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成した
ものである。
【0007】即ち、本発明は、 (A)次の一般式で示されるポリアミック酸樹脂であっ
て、
【0008】
【化4】 (但し、式中R1 は 4価の有機基を、R2 は 2価の有機
基を、nは0 又は1 以上の整数をそれぞれ表す) (a)R1 を構成する全酸成分のうち50mol%以上
が、次の一般式で示されるジフェニルエーテルカルボン
酸成分であり、
【0009】
【化5】 (b)R2 を構成する全ジアミン成分のうち50mol%
以上が、次の一般式(i)若しくは(ii)で示されるジ
アミン化合物であるもの、
【0010】
【化6】 (但し、式中Xは−CH2 −、−O−、−C(CH3
2 −、−SO2 −または−C(CF3 2 −を表す) (B)光反応性重合開始剤および (C)重合性モノマー又はオリゴマーを必須成分として
なることを特徴とする感光性樹脂組成物である。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】本発明に用いる(A)ポリアミック酸樹脂
は前記の一般式化4で示されるもので、(a)酸成分と
(b)ジアミン成分とを反応させて得られるものであ
る。
【0013】ポリアミック酸樹脂に用いる(a)酸成分
としては前記化5で示したジフェニルエーテルカルボン
酸を使用することができる。ジフェニルエーテルカルボ
ン酸の具体的な化合物としては、 3,3′,4,4′−ジフェ
ニルエーテルテトラカルボン酸、 2,3,3′,4′−ジフェ
ニルエーテルテトラカルボン酸若しくはそれらの酸無水
物又はそれらの低級アルキルエステル等が挙げられ、こ
れらは単独又は混合して使用することができる。ジフェ
ニルエーテルカルボン酸は、全酸成分の50mol%以上
使用することが望ましい。50mol%未満では200 ℃以
下の硬化は難しく好ましくない。ジフェニルエーテルカ
ルボン酸以外の酸成分として、例えば 3,3′,4,4′−ビ
フェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、 2,3,
3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、 3,3′,4,4′
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,3′,4′−ビ
ベンゾフェノンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレン
テトラカルボン酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン
酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、 3,4,9,10-
テトラカルボキシペリレン、 3,3′,4,4′−ジフェニル
メタンテトラカルボン酸、2,2-ビス( 3,4′−ジカルボ
キシフェニル)プロパン、2,2-ビス( 3,4′−ジカルボ
キシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 3,3′,4,4′
−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸、2,2-ビス
([4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロ
パン、2,2-ビス([4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)
フェニル]ヘキサフルオロプロパン等の無水物又は低級
アルキルエステル等が挙げられ、これらは単独又は混合
して前記ジフェニルエーテルカルボン酸と併用すること
ができる。
【0014】ポリアミック酸樹脂に用いる(b)ジアミ
ン成分としては、前記化6の一般式(i)若しくは(i
i)で示されるジアミン化合物が使用される。一般式
(i)のジアミン化合物は 4,4′−ビス(4-アミノフェ
ノキシ)ビフェニルであり、一般式(ii)のジアミン化
合物の具体的なものとしては、例えば、2,2-ビス[4-
(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス
[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロ
プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニ
ル]エーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フ
ェニル]メタン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)
フェニル]スルホン等が挙げられ、これら一般式
(i)、(ii)のジアミン化合物は単独又は混合して使
用することができる。この一般式(i)、(ii)ジアミ
ン化合物は全ジアミン成分の50mol%以上使用するこ
とが望ましい。50mol%未満では200 ℃以下の硬化は
難しく好ましくない。この一般式(i)、(ii)ジアミ
ン化合物以外のジアミン成分として、 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メタ
ン、 4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、 4,4′−ジ
アミノベンズアニリド、p-フェニレンジアミン等が挙げ
られ、これらは単独又は混合して一般式(i)、(ii)
ジアミン化合物成分と併用することができる。
【0015】本発明に用いるポリアミック酸樹脂は、前
述した特定酸成分と前述した特定ジアミン成分を含む酸
成分とジアミン成分とを反応させて得られるが、それら
酸成分およびジアミン成分がブロックあるいはランダム
に含有されていてもよい。このポリイミド樹脂の前駆体
であるポリアミック酸樹脂 0.5g/N−メチル-2−ピロ
リドン10mlの濃度溶液として、30℃における対数粘度
が 0.2〜 4.0の範囲であることが好ましく、より好まし
くは 0.3〜 2.0の範囲である。ポリアミック酸樹脂は、
略等モルの酸成分とジアミン成分とを有機溶媒中で30℃
以下、好ましくは20℃以下の反応温度下に 3〜12時間付
加重合反応させて得られる。この重合反応における有機
溶媒としては、N,N′−ジメチルスルホキシド、N,
N′−ジメチルホルムアミド、N,N′−ジエチルホル
ムアミド、N,N′−ジメチルアセトアミド、N,N′
−ジエチルアセトアミド、N−メチル-2−ピロリドン、
ヘキサメチルレンホスホアミド等が挙げられ、これらは
単独または混合して使用することができる。
【0016】本発明に用いる(B)光反応性重合開始剤
としては、光によりラジカルを発生し得る化合物として
よく知られている化合物を広く使用することができる。
この光反応性重合開始剤の具体的な化合物としては、例
えば、ベンゾインエーテル化合物、ケタールインエーテ
ル化合物、ケタール系化合物、アセトフェノン系化合
物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ア
レン鉄錯体等が挙げられ、これらは単独または混合して
使用することができる。光反応性重合開始剤の配合割合
は、前述したポリアミック酸の固形分に対して 1〜50重
量%、好ましくは5〜20重量%配合させることが望まし
い。配合量が 1重量%未満では開始効率が悪く十分な感
度が得られず、また、50重量%を超えると樹脂組成物の
保存安定性が悪く好ましくない。
【0017】本発明に用いる(C)重合性モノマー又は
オリゴマーとしては、上述したポリアミック酸と相溶可
能であり、かつ得られる重合体が耐熱性を有するもので
あることが不可欠である。好ましくは光重合性であるア
クリル系又はメタクリル系のモノマー又はオリゴマーが
適している。重合性モノマー又はオリゴマーの具体的な
化合物としては、例えば、エステルアクリレート系、エ
ポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、シリ
コーンアクリレート系等が挙げられ、これらは単独また
は混合して使用することができる。重合性モノマー又は
オリゴマーの配合割合は、前述したポリアミック酸の固
形分に対して10〜200 重量%、好ましくは20〜100 重量
%配合させることが望ましい。配合量が10重量%未満で
は十分な感度及び解像度が得られず、また200 重量%を
超えると耐熱性が低下し好ましくない。
【0018】本発明の感光性樹脂組成物は、上述したポ
リアミック酸、光反応性重合開始剤及び重合性モノマー
又はオリゴマーの各成分を配合して容易に製造すること
ができるが、本発明の目的に反しない範囲において、他
の添加物を添加配合すことができる。こうして製造され
た感光性樹脂組成物は、IC、LSIの表面保護膜や、
層間絶縁膜等に好適なものである。
【0019】次に、本発明の感光性樹脂組成物は、感光
性樹脂液を調製することによって、例えば、次のように
して絶縁保護膜を調製することができる。まず、上述し
たポリアミック酸、光反応性重合開始剤及び重合性モノ
マー又はオリゴマーの各成分を配合して感光性樹脂組成
物を調製する。この組成物を半導体基板上にスピンコー
ト、印刷等の方法により塗布・乾燥させて有機溶剤を除
去する。得られた塗膜にネガ型フォトマスクを通して、
例えば低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水
銀灯、キセノンランプ等で露光を行う。露光後、未露光
部を除去するため現像液をスプレーするか、現像液に基
板を浸漬するなどして現像を行う。この現像液は、塗膜
中の未露光部を適当な時間内で溶解解除することができ
る有機溶剤がよい。この溶剤として、例えば、N,N′
−ジメチルスルホキシド、N,N′−ジメチルホルムア
ミド、N,N′−ジエチルホルムアミド、N,N′−ジ
メチルアセトアミド、N,N′−ジエチルアセトアミ
ド、N−メチル-2−ピロリドン、ヘキサメチレンホスホ
アミド等が挙げられ、これらは単独または混合して使用
することができる。また、さらにこれらの溶媒に対し
て、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカル
ビトール、ブチルカルビトール、酢酸イソアミルエステ
ル等を単独または混合して使用することができる。レリ
ーフパターンの得られた基板は 150〜200 ℃の温度で、
5〜180 分間加熱処理してポリアミック酸をポリイミド
に硬化させる。このようにして、耐熱性、絶縁性等を有
するレリーフパターンを得ることができる。
【0020】
【作用】本発明の感光性樹脂組成物は、ポリアミック
酸、光反応性重合開始剤及び重合性モノマー又はオリゴ
マー等を配合することによって、従来の感光性ポリイミ
ド樹脂に比較して低温で硬化でき、高感度、高解像度で
ポリアミック酸膜形成後長時間放置しても溶解性は低下
せず、密着性、加工性に優れた、低コストのものとする
ことができた。この組成物を用いることによって安定し
たパターンニングの形成が可能となったものである。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例によって説明するが、
本発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。
【0022】合成例1 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに、
2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパ
ン41.0g( 0.1mol)と、N−メチル-2−ピロリドン
290.0gを投入し、室温で窒素雰囲気下に 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31.0g
( 0.1mol)を溶液温度の上昇に注意しながら分割し
て加え、室温で12時間攪拌してポリアミック酸樹脂溶液
を得た。このポリアミック酸樹脂溶液の一部をメタノー
ルで再沈殿し、得た白色のポリアミック酸樹脂粉末をN
−メチル-2−ピロリドンで溶解し 0.5g/100 ml濃度
とし30℃での対数粘度を測定したところ 1.2dl/gで
あった。
【0023】合成例2 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに、
4,4′−ジアミノジフェニルエーテル20.0g( 0.1mo
l)と、N−メチル-2−ピロリドン 167.0gを投入し、
室温で窒素雰囲気下にピロメリット酸二無水物21.8g
(0.1 mol)を溶液温度の上昇に注意しながら分割し
て加え、室温で10時間攪拌してポリアミック酸樹脂溶液
を得た。このポリアミック酸樹脂溶液の一部をメタノー
ルで再沈殿し、得た白色のポリアミック酸樹脂粉末をN
−メチル−2-ピロリドンで溶解し 0.5g/100 ml濃度
とし30℃での対数粘度を測定したところ 1.6dl/gで
あった。
【0024】実施例1 合成例1で製造したポリアミック酸樹脂溶液50gに、エ
ポキシアクリレート 5gを加えて溶解し、ついでミヒラ
ーケトン 0.5gを加えて感光性樹脂組成物を製造した。
【0025】実施例2 合成例1で製造したポリアミック酸樹脂溶液50gに、エ
ポキシアクリレート 5gを加えて溶解し、ついでイルガ
キュア651 0.5gを加えて感光性樹脂組成物を製造し
た。
【0026】比較例1 合成例2で製造したポリアミック酸樹脂溶液50gに、エ
ポキシアクリレート 5gを加えて溶解し、ついでミヒラ
ーケトン 0.5gを加えて感光性樹脂組成物を製造した。
【0027】比較例2 合成例2で製造したポリアミック酸樹脂溶液50gに、エ
ポキシアクリレート 5gを加えて溶解し、ついでイルガ
キュア651 0.5gを加えて感光性樹脂組成物を製造
た。
【0028】実施例1〜2及び比較例1〜2で得た観光
性樹脂組成物を用いて、シリコンウエハー上にスピンコ
ートして均一な厚さに塗布した。次いで塗布膜を90℃の
熱風乾燥機内で30分間乾燥した。乾燥後の塗膜厚は10μ
m であった。この塗布膜にネガ型フォトマスクチャーを
おき、240 Wの超高圧水銀灯を用いて露光を行った。次
にN−メチル-2−ピロリドン/メタノール( 7:3 )溶
液で現像を行い、イソプロピルアルコールでリンスする
ことにより未露光部を除去しパターンを得た。さらに残
存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂にするた
めに 200〜300℃で加熱し、絶縁保護膜パターンを形成
した。これらの露光量、イミド化温度、分解温度を試験
したのでその結果を表1に示した。本発明の諸特性はい
ずれも優れており、本発明の効果を確認することができ
た。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の感光性樹脂組成物は、感光性、密着性、加
工性に優れ、比較的低温においても十分な成膜性を有す
るもので、半導体素子の保護膜や層間絶縁膜、FPC用
のみならずディスクリート分野に好適なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 H01L 21/312 B 21/312 21/30 502R

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)次の一般式で示されるポリアミッ
    ク酸樹脂であって、 【化1】 (但し、式中R1 は 4価の有機基を、R2 は 2価の有機
    基を、nは0 又は1 以上の整数をそれぞれ表す) (a)R1 を構成する全酸成分のうち50mol%以上
    が、次の一般式で示されるジフェニルエーテルカルボン
    酸成分であり、 【化2】 (b)R2 を構成する全ジアミン成分のうち50mol%
    以上が、次の一般式(i)若しくは(ii)で示されるジ
    アミン化合物であるもの、 【化3】 (但し、式中Xは−CH2 −、−O−、−C(CH3
    2 −、−SO2 −または−C(CF3 2 −を表す) (B)光反応性重合開始剤および (C)重合性モノマー又はオリゴマーを必須成分として
    なることを特徴とする感光性樹脂組成物。
JP27186895A 1995-09-26 1995-09-26 感光性樹脂組成物 Pending JPH0990630A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6403289B1 (en) 1997-10-31 2002-06-11 Nippon Zeon Co., Ltd. Developer for photosensitive polyimide resin composition
WO2021070232A1 (ja) * 2019-10-07 2021-04-15 Hdマイクロシステムズ株式会社 ポリイミド前駆体、樹脂組成物、感光性樹脂組成物、パターン硬化膜の製造方法、硬化膜、層間絶縁膜、カバーコート層、表面保護膜及び電子部品

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CN114502617A (zh) * 2019-10-07 2022-05-13 艾曲迪微系统股份有限公司 聚酰亚胺前体、树脂组合物、感光性树脂组合物、图案固化膜的制造方法、固化膜、层间绝缘膜、覆盖涂层、表面保护膜和电子部件
CN114502617B (zh) * 2019-10-07 2024-05-03 艾曲迪微系统股份有限公司 聚酰亚胺前体、感光性树脂组合物、层间绝缘膜、覆盖涂层、表面保护膜和电子部件

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