JPH11181094A - 含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方法及びその用途 - Google Patents

含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方法及びその用途

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JPH11181094A
JPH11181094A JP35544597A JP35544597A JPH11181094A JP H11181094 A JPH11181094 A JP H11181094A JP 35544597 A JP35544597 A JP 35544597A JP 35544597 A JP35544597 A JP 35544597A JP H11181094 A JPH11181094 A JP H11181094A
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JP
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bis
compound
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JP35544597A
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Takeshi Watanabe
毅 渡邊
Hidenori Saito
英紀 斎藤
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引っ張り強度、曲げ強度、衝撃強さ、耐熱
性、電気特性に優れる高分子量のポリベンゾオキサゾー
ル樹脂の製造方法及びこれを用いた多層配線用層間絶縁
膜を提供する。 【解決手段】 ビス(アミノフェノール)化合物と、ジ
カルボン酸ジエステルとの反応によって得られるアミン
末端のポリヒドロキシアミドに、活性エステルをビス
(アミノフェノール)化合物に対して0.05〜0.5
モル量反応させてなるポリヒドロキシアミドを、脱水閉
環反応させることを特徴とする一般式(3)で示される
含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方法。 【化3】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素ポリベン
ゾオキサゾールの製造方法およびそれからなる半導体の
多層配線用層間絶縁膜に関する。
【0002】
【従来の技術】化学気相成長法などで形成した二酸化シ
リコンを用いた無機絶縁膜と比べて高い平坦性を有する
有機絶縁膜が、多層配線構造を有する半導体素子の配線
間の層間絶縁膜として盛んに研究されている。優れた耐
熱性と電気特性を有するポリベンゾオキサゾール樹脂も
その一つである。ポリベンゾオキサゾール樹脂は一般に
ビス(アミノフェノール)化合物とジカルボン酸ジハラ
イドあるいはジカルボン酸ジエステルの反応により得ら
れるポリヒドロキシアミドを脱水閉環反応させて得られ
る。得られるポリマーの分子量はビスアミノフェノール
化合物とジカルボン酸ジハライドあるいはジカルボン酸
ジエステルの仕込み比で制御されるのが一般的である
が、反応性の低い性分を用いた場合それでは高分子量の
ポリマーが得られない。例えば(6)で示される酸成分
【0003】
【化6】
【0004】1−ヒドロキシベンゾトリアゾールを適当
な条件で反応させることにより活性エステルを合成し、
それとビス(アミノフェノール)化合物を有機溶媒中、
適当な温度、好ましくは50〜100℃の条件で反応さ
せることにより含フッ素ポリヒドロキシアミドを合成で
きる。活性エステルを合成する方法の他に酸クロライド
を経由する方法も考えられるが、電子材料向けの用途で
は不良の原因となる塩素イオン不純物が取り除きにくい
という問題点があり活性エステルを経由する方法が好ま
しい。しかし上記の方法では高分子量のポリマーが得ら
れない。高分子量のポリマーが得られないと引っ張り強
度、曲げ強度、衝撃強さなどの機械特性が悪くなり、従
来ポリベンゾオキサゾール樹脂が有する優れた耐熱性、
電気特性が活かされないという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決し、耐熱性とともに電気特性に
優れた半導体層間絶縁膜用樹脂組成物及びその製造方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来反応
性が低く高分子量のポリマーが得られなかったポリベン
ゾオキサゾールを高分子量化し、かつ優れた性質を維持
するようなポリマーの開発に努力した結果、本発明をな
すに至った。
【0007】すなわち、本発明は、ビス(アミノフェノ
ール)化合物と、一般式(1)で示されるジカルボン酸
ジエステルとの反応によって得られる一般式(2)で示
されるアミン末端のポリヒドロキシアミドに、活性エス
テルをビス(アミノフェノール)化合物に対して0.0
5〜0.5モル量反応させてなるポリヒドロキシアミド
を、脱水閉環反応させることを特徴とする一般式(3)
で示される含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方法
であり、
【0008】
【化1】
【0009】
【化2】
【0010】
【化3】
【0011】また、ビス(アミノフェノール)化合物
が、一般式(4)で示される(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
である前記の含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方
法であり、
【0012】
【化4】
【0013】また、活性エステルが、一般式(5)で示
されるジカルボン酸ジエステルである前記の含フッ素ポ
リベンゾオキサゾールの製造方法であり、
【0014】
【化5】
【0015】また、前記の製造方法により得られる含フ
ッ素ポリベンゾオキサゾールからなる半導体の多層配線
用層間絶縁膜である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明において、一般式(3)で
表される含フッ素ポリベンゾオキサゾール樹脂は、ビス
(アミノフェノール)化合物と、ジカルボン酸ジエステ
ルとの反応によって得られる一般式(2)で示されるア
ミン末端のポリヒドロキシアミドに、活性エステルをビ
ス(アミノフェノール)化合物に対して0.05〜0.
5モル量反応させてなるポリヒドロキシアミドを、脱水
閉環反応させることにより製造される。
【0017】一般式(1)で示されるジカルボン酸ジエ
ステルとしては相当する公知の化合物すべてが使用でき
るが、2−フルオロイソフタル酸、4−フルオロイソフ
タル酸、5−フルオロイソフタル酸、3−フルオロフタ
ル酸、4−フルオロフタル酸、2−フルオロテレフタル
酸、2、4、5、6−テトラフルオロイソフタル酸、
3、4、5、6−テトラフルオロフタル酸、2、3、
5、6−テトラフルオロテレフタル酸、および化学式
(7)(8)(9)で表されるジカルボン酸から得られ
るジカルボン酸ジエステルが使用できる。
【0018】
【化7】
【0019】
【化8】
【0020】
【化9】
【0021】ビス(アミノフェノール)化合物の例とし
ては、3、3' −ジアミノ−4、4' −ジヒドロキシビ
フェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニ
ル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェ
ニル)スルフィド、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ
フェニル)ケトン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ
フェニル)スルホン、2、2−ビス(3−アミノ−4−
ヒドロキシフェニル)プロパンなどが使えるが、特に
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が好ましい。
【0022】本発明では、得られたポリヒドロキシアミ
ドの溶液に化学式(4)で示されるジカルボン酸ジエス
テルの活性エステルを適量添加し反応させることにより
高分子量のポリヒドロキシアミドを得ることに成功し
た。それをさらに脱水閉環させることによりポリベンゾ
オキサゾール樹脂を製造することができる。この方法を
用いると高分子量のポリマーが得られるだけでなく、少
量の添加量で効果を発揮できるため耐熱性、電気特性な
どの物性をほとんど低下させることもない。
【0023】本発明で用いる、活性エステルは、4、
4’−ジカルボキシルジフェニルエーテルと1−ヒドロ
キシベンゾトリアゾールから得られる一般式(5)で示
される活性エステルの他に、3、3’−ジカルボキシル
ジフェニルエーテル、3、4’−ジカルボキシルジフェ
ニルエーテルと1−ヒドロキシベンゾトリアゾールから
得られる活性エステルも使用できる。ただし、この方法
を用いることができる活性エステルは単離できる活性エ
ステルであれば何を用いても可能であると考えられる。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例1 4、4‘―ジカルボキシルジフェニルエ−テル2.58
gと1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(以下HBTと
略記する)をN−メチル−2−ピロリドン(以下NMP
と略記する。)24.8gに溶かしながらジシクロヘキ
シルカルボジイミド(以下DCCと略記する。)溶液
(DCC4.12gをNMP4.7gに溶かしたもの)
を0〜5℃で滴下した後、室温にもどし24時間攪拌す
る。反応液を濾過することにより生成したジシクロヘキ
シルカルボジウレア(以下DCUと略記する)を取り除
き、濾液を30mlの水に投入し活性エステルの沈殿を
得た。これを60mlのイソプロピルアルコール(以下
IPAと略記する)60mlを使って洗浄し、40℃で
72時間乾燥させることにより白色粉末の活性エステル
を得た。
【0025】次に5−フルオロイソフタル酸1.84g
とHBT2.70gをNMP56.6gに溶かしながら
DCC溶液(DCC4.12gをNMP4.7gに溶か
したもの)を0〜5℃で滴下した後、室温にもどし24
時間攪拌する。この反応液に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
(以下BisAPAFと略記する。)4.07gをNM
P6.95gを使って添加し75℃で24時間反応させ
た。さらに前述の活性エステルを0.98g添加し、窒
素雰囲気下75℃で攪拌しながら24時間反応させた。
反応液を濾過することにより生成したDCUを取り除
き、濾液を水182ml/IPA45.5mlの混合溶
媒中に投入し、ポリヒドロキシアミド樹脂の沈殿を得
た。乾燥後GPC(ポリスチレン換算)により分子量を
測定したところ重量平均分子量で2万1千であった。こ
のポリヒドロキシアミド樹脂をNMPに溶かし濃度30
wt%の溶液になるように調製した。得られた溶液をス
ピナーを用いて回転数1000rpmでウェハー上に塗
布し、120℃で10分、150℃で1時間、275〜
350℃で3時間オーブンを用いて乾燥させた。この乾
燥により加熱脱水閉環し、黄褐色透明の強靱なフィルム
を得た。 熱重量分析(空気中、昇温速度10℃/分)
により熱分解開始温度を測定したところ約420℃であ
った。またフィルムの誘電率は1MHzで2.8であっ
た。
【0026】実施例2 ジカルボン酸として実施例1の5−フルオロイソフタル
酸の代わりに2、4、5、6−テトラフルオロイソフタ
ル酸2.38gを用いて、実施例1と同様の方法でポリ
ヒドロキシアミド樹脂を得た。得られたポリマーの分子
量(ポリスチレン換算)は重量平均分子量で2万であっ
た。実施例2と同様の方法で強靱な黄褐色透明のフィル
ムを得た。熱重量分析(空気中、昇温速度10℃/分)
により熱分解開始温度を測定したところ約408℃であ
った。またフィルムの誘電率は1MHzで2.7であっ
た。
【0027】実施例3 ジカルボン酸として実施例1の5−フルオロイソフタル
酸の代わりに2、2−ビス(4−カルボキシフェニル)
ヘキサフルオロプロパン3.92gを用いて、実施例1
と同様の方法でポリヒドロキシアミド樹脂を得た。得ら
れたポリマーの分子量(ポリスチレン換算)は重量平均
分子量で2万9千であった。実施例2と同様の方法で強
靱な褐色透明のフィルムを得た。熱重量分析(空気中、
昇温速度10℃/分)により熱分解開始温度を測定した
ところ約400℃であった。またフィルムの誘電率は1
MHzで2.5であった。
【0028】比較例1 ジカルボン酸として2、2−ビス(4−カルボキシフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン3.92gとHBT2.
70gをNMP56.6gに溶かしながらDCC溶液
(DCC4.12gをNMP4.7gに溶かしたもの)
を0〜5℃で滴下した後、室温にもどし24時間攪拌す
る。この反応液にBisAPAF4.07gをNMP
6.95gを使って添加し窒素雰囲気下75℃で24時
間反応させる。反応液を濾過することにより生成したD
CUを取り除き、濾液を水182ml/IPA45.5
mlの混合溶媒中に投入し、ポリヒドロキシアミド樹脂
の沈殿を得た。乾燥後GPC(ポリスチレン換算)によ
り分子量を測定したところ重量平均分子量で7千に過ぎ
なかった。このポリヒドロキシアミド樹脂をNMPに溶
かし濃度30wt%の溶液になるように調製した。得ら
れた溶液をスピナーを用いて回転数1000rpmでウ
ェハー上に塗布し、120℃で10分、150℃で1時
間、275〜350℃で3時間オーブンを用いて乾燥さ
せて、 熱重量分析(空気中、昇温速度10℃/分)に
より熱分解開始温度を測定したところ約400℃で、誘
電率は1MHzで2.5であった。これにより得られた
ものは褐色透明の塗膜にはなったが、非常にもろくフィ
ルムとしては実用的でないものであった。
【0029】
【発明の効果】本発明から得られるフィルムは耐熱性、
機械強度、電気的特性の点で優れたものであり、従来の
ものでは得られなかった丈夫なフィルムを製造すること
のできる方法である。本発明の方法は半導体用層間絶縁
膜を与える可能性を持ち、工業的価値の高いものであ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビス(アミノフェノール)化合物と、一
    般式(1)で示されるジカルボン酸ジエステルとの反応
    によって得られる一般式(2)で示されるアミン末端の
    ポリヒドロキシアミドに、活性エステルをビス(アミノ
    フェノール)化合物に対して0.05〜0.5モル量反
    応させてなるポリヒドロキシアミドを、脱水閉環反応さ
    せることを特徴とする一般式(3)で示される含フッ素
    ポリベンゾオキサゾールの製造方法。 【化1】 【化2】 【化3】
  2. 【請求項2】 ビス(アミノフェノール)化合物が、一
    般式(4)で示される(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であ
    る、請求項1記載の含フッ素ポリベンゾオキサゾールの
    製造方法。 【化4】
  3. 【請求項3】 活性エステルが、一般式(5)で示され
    るジカルボン酸エステルである、請求項1記載の含フッ
    素ポリベンゾオキサゾールの製造方法。 【化5】
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の製造方法によ
    り得られる含フッ素ポリベンゾオキサゾールからなる半
    導体の多層配線用層間絶縁膜。
JP35544597A 1997-12-24 1997-12-24 含フッ素ポリベンゾオキサゾールの製造方法及びその用途 Withdrawn JPH11181094A (ja)

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