JPS60177659A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS60177659A
JPS60177659A JP59032610A JP3261084A JPS60177659A JP S60177659 A JPS60177659 A JP S60177659A JP 59032610 A JP59032610 A JP 59032610A JP 3261084 A JP3261084 A JP 3261084A JP S60177659 A JPS60177659 A JP S60177659A
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dianhydride
resin
diamine
semiconductor element
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道雄 小林
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都甲 明
Toshiro Takeda
敏郎 竹田
Shigenori Yamaoka
重徳 山岡
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a device with high reliability, by a method wherein the device is covered with resin which is the product by the reaction of organic compounds which are indicated in prescribed general formulas respectively. CONSTITUTION:99-80mol% of tetracarboxylic acid dianhydride A and 1-20mol% of tetracarboxylic acid dianhydride B which are indicated in prescribed formulas I and IIrespectively, and 99-60mol% of diamine C and 1-40mol% of diamine D which are indicated in formulas III and IV, are reacted in a organic polar liquid solution in an inert gas at the anhyride codition at the temperature 0-100 deg.C. An element A hightens the starting temperature of heat decomposition temperature, elements B-D highten the rigidity of resin, and an element C hightens the starting temprature of decomposition as much of its quantity. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid product is 0.5-2.5 and the heat decomposition temperature of the hardened material after imidefy is 480-580 deg.C. When a semiconductor element is covered with this high temperature resin and heated and hardened, there will be no deterioration of films and generation of cracked gas, and a semiconductor of high reliability can be obtained. Still more, it may be suitable to use pyromellitic dianhydride for A: benzophenonetetracarboxylic dianhydride for B: paraphenylene diamine for C, and 4,4'-diaminophenyl ether for D.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテトラカルボン酸ジ無水物とジアミンとを原料
とする耐熱性樹脂を使用した半導体装置の製造方法に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a heat-resistant resin made from tetracarboxylic dianhydride and diamine.

その目的とするところは、閉環処理によシ、イミド化し
た硬化樹脂が著しく高い熱分解開始温度を有している耐
熱性樹脂を半導体素子表面に塗布して、素子表面を高温
、高湿、高バイアスから保護し、更にはα線等の放射線
等からも保護し高信頼性の半導体装置を提供することに
ある。
The purpose of this is to coat the surface of a semiconductor element with a heat-resistant resin whose cured resin, which has been imidized through a ring-closing process and has a significantly high thermal decomposition onset temperature, is exposed to high temperatures, high humidity, and It is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor device that is protected from high bias and further protected from radiation such as alpha rays.

従来、少くとも2個の炭素原子を含有するジアミンを、
少くとも2個の炭素原子を含む4価の基を含有し、しか
もそのジ無水物基のカルボニル基の精々2個が該4価の
基の炭素原子のいずれか1個の結合されているテトラカ
ルボン酸ジ無水物と反応せしめて、それによシボリアミ
ック酸生成物を生成せしめ、ついでこのものを50℃よ
シ高い温度に加熱して該ポリアミック酸生成物をポリイ
ミドに変化せしめることによシポリイミド類を製造する
ことは良く知られたことである。また製造されたポリイ
ミド類は、ジアミン及びテトラカルボン酸ジ無水物なる
基からなる反覆単位を有することを特徴とし、更にまた
、該ジアミン基が少くとも2個の炭素原子を含む2価の
基を含有し、旦該テトラカルボン酸ジ無水物基は少くと
も2個の炭素原子を含む2価の基を含有し、その際ジ無
水物基のカルボニル基の精々2個は4価の基の炭素原子
のいずれか1個に結合していることを特徴としているこ
とも公知である。更には又、テトラカルボン酸ジ無水物
としてピロメリット酸ジ無水物、ベンゾフェノンテトラ
カルポン酸ジ無水物、2,3゜6.7−ナフタレンテト
ラカルボン酸ジ無水物、3゜314.4′−ジフェニル
テトラカルボン酸ジ無水物、1.2,5.6−ナフタレ
ンテトラカルボン酸ジ無水物、2、2’13.3’−ジ
フェニルテトラカルボン酸ジ無水物、2.2−ビス(3
,4−ジカルボキシジフェニル)プロパンジ無水物、3
.4.9.10−ペリレンテトラカルボン酸ジ無水物、
ビス(3,4−ジカルボキシジフェニル)エーテルジ無
水物、エチレンテトラカルボン酸ジ無水物、ナフタレン
−L2+4+5−テトラカルボン酸ジ無水物、ナフタレ
ン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジ無水物、デカ
ヒドロナフタレン−1,4,518−テトラカルボン酸
ジ無水物、4I8−ジメチル−1,213151617
−ヘキサヒトロナフタレンー1.2,5.6−テトラカ
ルボン酸ジ無水物、2,6−シクロロナフタレンー1.
4,518−テトラカルボン酸ジ無水物、2.7−シク
ロロナフタレンー1,4゜5.8−テトラカルボン酸ジ
無水物、2.3.4.7−チトラクロロナフタレンー1
.4,5.8−テトラカルボン酸ジ無水物、フェナンス
レン−1,8,9,10−テトラカルボン酸ジ無水物、
シクロペンタン−1,2,3゜4−テトラカルボン酸ジ
無水物、ピロリジン−2゜3、4.5−テトラカルボン
酸ジ無水物、ピラジン−2、3,5,6−テトラカルボ
ン酸ジ無水物、2.2−ビス(2,5−ジカルボキシフ
ェニル)プロパンジ無水物、1,1−ビス(2,3−ジ
カルボキシフェニル)エタンジ無水物、1,1−ビス(
3,4−ジカルボキシフェニル)エタンジ無水物、ビス
(2,3−ジカルボキシフェニル)エタンジ無水物、ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタンジ無水物、
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホンジ無水
物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無
水物、1,213.4−ブタンテトラカルボン酸ジ無水
物、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸ジ
無水物などを使用し、またジアミンとしてm−フェニレ
ンジアミン、p−フェニレンジアミン、4゜4′−ジア
ミノジフェニルプロパン、4.4’−ジアミノジフェニ
ルメタン、ベンジジン、4.4’−ジアミノジフェニル
スルフィド、 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、 4.4
’−ジアミノジフェニルエーテル、2.6−ジアミツビ
リジン、ビス(4−アミノフェニル)ホスフィンオキシ
ト、ビス(4−7ミノフエニル)−N−メチルアミン、
1.5−ジアミノナフタリン、3.3′−ジメチル−4
,4′−ジアミノビフェニル、313′−ジメトキシベ
ンジジン、2,4−ビス(β−アミノ−t−ブチル)ト
ルエン、ビス(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)
エーテル、p−ビス(2−メチル−4−アミノペンチル
)ベンゼン、p−ビス(1,1〜ジメチル−5−アミノ
ペンチル)ベンゼン、m−キシリレンジアミン、p−キ
シリレンジアミン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)
メタン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタ
メチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレ
ンジアミン、3−メチルへブタメチレンジアミン、4.
4−ジメチルへブタメチレンジアミン、2.11−ジア
ミノドデカン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)
エタン、2I2−ジメチルプロピレンジアミン、3−メ
トキシヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルへキ
サメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン
、lI4−ジアミノシクロヘキサン、1,12−ジアミ
ノオクタデカン、2,5−ジアミノ−1,3,4−オキ
サジアゾール、などを使用することも既に行なわれてい
る。
Conventionally, diamines containing at least two carbon atoms are
A tetravalent group containing a tetravalent group containing at least two carbon atoms, and in which at most two of the carbonyl groups of the dianhydride group are bonded to any one of the carbon atoms of the tetravalent group. cypolyimides by reacting with a carboxylic dianhydride, thereby forming a cybolyamic acid product, which is then heated to a temperature above 50° C. to convert the polyamic acid product to polyimide. It is well known that the production of The produced polyimides are characterized in that they have repeating units consisting of diamine and tetracarboxylic dianhydride groups, and furthermore, the diamine group has a divalent group containing at least two carbon atoms. and once the tetracarboxylic dianhydride group contains a divalent group containing at least 2 carbon atoms, at most two of the carbonyl groups of the dianhydride group are carbon atoms of the tetravalent group. It is also known that it is characterized by being bonded to any one of the atoms. Furthermore, as the tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3゜6.7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3゜314.4'- Diphenyltetracarboxylic dianhydride, 1.2,5.6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2'13.3'-diphenyltetracarboxylic dianhydride, 2.2-bis(3
,4-dicarboxydiphenyl)propane dianhydride, 3
.. 4.9.10-perylenetetracarboxylic dianhydride,
Bis(3,4-dicarboxydiphenyl)ether dianhydride, ethylenetetracarboxylic dianhydride, naphthalene-L2+4+5-tetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride, Decahydronaphthalene-1,4,518-tetracarboxylic dianhydride, 4I8-dimethyl-1,213151617
-Hexahytronaphthalene-1.2,5.6-tetracarboxylic dianhydride, 2,6-cyclonaphthalene-1.
4,518-Tetracarboxylic dianhydride, 2.7-cyclonaphthalene-1,4゜5.8-tetracarboxylic dianhydride, 2.3.4.7-titrachloronaphthalene-1
.. 4,5.8-tetracarboxylic dianhydride, phenanthrene-1,8,9,10-tetracarboxylic dianhydride,
Cyclopentane-1,2,3゜4-tetracarboxylic dianhydride, pyrrolidine-2゜3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, pyrazine-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride 2,2-bis(2,5-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, 1,1-bis(
3,4-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride,
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1,213.4-butanetetracarboxylic dianhydride, thiophene-2,3 , 4,5-tetracarboxylic dianhydride, etc., and diamines such as m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4°4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, benzidine, 4. 4'-diaminodiphenylsulfide, 4.4'-diaminodiphenylsulfone, '3.3'-diaminodiphenylsulfone, 4.4
'-diaminodiphenyl ether, 2,6-diamitubiridine, bis(4-aminophenyl)phosphine oxyto, bis(4-7minophenyl)-N-methylamine,
1,5-diaminonaphthalene, 3,3'-dimethyl-4
, 4'-diaminobiphenyl, 313'-dimethoxybenzidine, 2,4-bis(β-amino-t-butyl)toluene, bis(p-β-amino-t-butylphenyl)
Ether, p-bis(2-methyl-4-aminopentyl)benzene, p-bis(1,1-dimethyl-5-aminopentyl)benzene, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, bis(p- aminocyclohexyl)
Methane, ethylenediamine, propylene diamine, hexamethylene diamine, heptamethylene diamine, octamethylene diamine, nonamethylene diamine, decamethylene diamine, 3-methylhebutamethylene diamine, 4.
4-dimethylhebutamethylenediamine, 2,11-diaminododecane, 1,2-bis(3-aminopropoxy)
Ethane, 2I2-dimethylpropylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, 1I4-diaminocyclohexane, 1,12-diaminooctadecane, 2,5-diamino- The use of 1,3,4-oxadiazole, etc. has also already been carried out.

これらのポリイミド樹脂を半導体素子表面にコートし、
パッジページ画ン特性の向上や耐α線防止に効果のある
事は知られている。
These polyimide resins are coated on the surface of semiconductor elements,
It is known that it is effective in improving the page print characteristics and preventing alpha radiation resistance.

半導体表面コート用としてポリイミド樹脂の様な高耐熱
性樹脂が必要な主な理由は以下の通シである。
The main reasons why highly heat-resistant resins such as polyimide resins are necessary for semiconductor surface coatings are as follows.

(イ)半導体素子は外部からの温度に対し非常に敏感で
あシ、高温にさらされると品質が著しく低下する。その
ため素子表面を耐熱性の優れたポリイミド樹脂で覆い耐
熱保護が行なわれている。即ちパッジページ1ン特性向
上のために必須と言われている。
(a) Semiconductor elements are extremely sensitive to external temperatures, and their quality deteriorates significantly when exposed to high temperatures. For this reason, the element surface is covered with polyimide resin, which has excellent heat resistance, for heat-resistant protection. In other words, it is said to be essential for improving the characteristics of PADGE PAGE 1.

←)又半導体素子を超LSI (64にピッ)RAM以
上)として用いた場合チップを封止する七−ルド材料又
はセラミックのふたに含まれている天然物から発生する
α線によシ超LSIに誤動作が生じ易くなるため、表面
をポリイミド樹脂でコートし保護する方法がとられてい
る。この場合も特にセラミックのフタで封止(ハーメチ
ック封止)する際は480〜500℃の高温に耐えるポ
リイミド樹脂が必要となる。
←) Also, when a semiconductor element is used as a super LSI (RAM or higher), the super LSI is protected against alpha rays generated from natural substances contained in the seven-layer material or ceramic lid that seals the chip. Since malfunctions are likely to occur, methods are used to protect the surface by coating it with polyimide resin. In this case as well, particularly when sealing with a ceramic lid (hermetic sealing), a polyimide resin that can withstand high temperatures of 480 to 500°C is required.

(ハ)更には半導体素子表面にメモリーや回路を形成し
ICを装造する工程でよシコンパクト化するために、表
面の多層配線化が行なわれるようになってきた。この時
の絶縁膜にポリイミド樹脂が用いられるが、この場合も
電極のアルミニウム蒸着後のアニール温度(450〜5
00℃)に耐える必要がある。
(c) Furthermore, in order to make the process of forming memory and circuits on the surface of a semiconductor element and mounting an IC more compact, multilayer wiring on the surface has been implemented. Polyimide resin is used for the insulating film at this time, but in this case as well, the annealing temperature after aluminum vapor deposition of the electrode (450 to 5
00°C).

この様に半導体素子表面の保護、品質保持のために耐熱
性に富むポリイミド樹脂が重要な材料として用いられて
いる。
As described above, polyimide resin, which is highly heat resistant, is used as an important material to protect the surface of semiconductor elements and maintain quality.

しかし現在の性能では決して満足しておらず、耐熱性が
不充分なために素子の品質が充分に保たれず、一部信頼
性が低下しているのが現状である。
However, the current performance is far from satisfactory, and the quality of the element cannot be maintained sufficiently due to insufficient heat resistance, resulting in some reductions in reliability.

なぜなら現在のポリイミド樹脂は熱分解開始温度が約4
50℃であシ、前述した(イ)、(ロ)、(ハ)の必要
耐熱性よシも低い。そのため皮膜の特性劣化や分解ガス
の発生のため半導体ディバイスとしての信頼性が本来の
性能よシも低下させて使用されている。
This is because the thermal decomposition onset temperature of current polyimide resins is approximately 4
At 50°C, the required heat resistance of (a), (b), and (c) described above is also lower. As a result, due to the deterioration of the characteristics of the film and the generation of decomposed gas, the reliability as a semiconductor device is degraded as well as the original performance when used.

この様な現状をふまえ本発明者等は、ポリイミド樹脂の
優れた緒特性を保持したま\、熱分解開始温度を480
℃以上に向上せしめる事を目的に鋭意研究の結果、 0 (R1はベンゼン環、縮合ベンゼン環)で表わされるテ
トラカルボン酸ジ無水物囚99〜80モルチおよび 一般式 0 0 0 0 (X□は−CO−1−鈷、−5O2−1−S−1−CI
(2−1CH3CF3 で表わされるテトラカルボン酸ジ無水物[F])1〜2
0モルチとからなるテトラカルボン酸ジ無水物と一般式
 H2N−R2−Nl2 (R1はベンゼン環、縮合ベンゼン環)で表わされるジ
アミン(099〜60モルチおよびHCF3 で表わさ−れるジアミン(2)1〜40モルチとからな
るジアミンとを、無水の条件下に、不活性ガス雰゛囲気
中、有機極性溶媒中で、0〜100℃で反応させて、ポ
リアミック酸生成物の固有粘度を0,5〜25にする事
によシ熱分解開始温度480〜580℃の高耐熱ポリイ
ミド樹脂が得られるという驚くべき事実を見い出しこの
樹脂を使用して本発明を完成するに到ったものである。
In view of this current situation, the present inventors have developed a polyimide resin with a thermal decomposition starting temperature of 480°C while maintaining its excellent properties.
As a result of intensive research with the aim of improving the temperature to above -CO-1-Ko, -5O2-1-S-1-CI
(Tetracarboxylic dianhydride [F] represented by 2-1CH3CF3) 1-2
Tetracarboxylic acid dianhydride consisting of 0 molti and diamine (2) represented by the general formula H2N-R2-Nl2 (R1 is a benzene ring, fused benzene ring) (099-60 molti and HCF3) Under anhydrous conditions, in an inert gas atmosphere, in an organic polar solvent, the polyamic acid product is reacted with a diamine consisting of 40 mol. The inventors discovered the surprising fact that a highly heat-resistant polyimide resin having a thermal decomposition initiation temperature of 480 to 580 DEG C. can be obtained by adjusting the temperature to 25, and completed the present invention using this resin.

即ち本発明の特徴は、熱分解開始温度に及ぼす諸要因に
つき詳細に検討の結果、樹脂構造と共に樹脂重合度が著
しく大きな影響を及はしているという新たな知見を得て
なされたものである。これまでにも耐熱性向上の為の努
力は種々行なわれてきた。即ちその第一の方法は、樹脂
に含まれる結合の安定性、言いかえれば結合のエネルギ
ーを出来るだけ大きくする事である。単結合のみからな
る脂肪族鎖樹脂の耐熱性は著しく悪い。これは単結合の
結合エネルギーが例えばC−C(80kcat/mot
) 、C−N (62kcit/ mot)と小さい為
である。一方、二重結合、三重結合の結合エネルギーは
例えばC=C(142kcal / mot)、C=C
(186kcat/mot) 、C=N (121kc
at/mot) 、C”= N (191kcat/ 
mot)とはるかに太きい。従って耐熱性を高める為に
は樹脂の主鎖中に多重結合や芳香族環などを導入するこ
とである。芳香族環や複素環などは共鳴によ多安定化を
受けている為、よシ一層耐熱性の向上には有利であると
考えられる。
In other words, the feature of the present invention is that, as a result of a detailed study of various factors that affect the thermal decomposition initiation temperature, the new finding that the degree of polymerization of the resin as well as the resin structure has a significantly large influence has been obtained. . Various efforts have been made to improve heat resistance. That is, the first method is to increase the stability of the bonds contained in the resin, or in other words, the energy of the bonds as much as possible. The heat resistance of aliphatic chain resins consisting only of single bonds is extremely poor. This means that the bond energy of a single bond is, for example, C-C (80kcat/mot
), CN (62kcit/mot), which is small. On the other hand, the bond energies of double bonds and triple bonds are, for example, C=C (142kcal/mot), C=C
(186kcat/mot), C=N (121kc
at/mot), C”=N (191kcat/
mot) and much thicker. Therefore, in order to improve heat resistance, it is necessary to introduce multiple bonds, aromatic rings, etc. into the main chain of the resin. Since aromatic rings and heterocycles are multistabilized by resonance, they are considered to be advantageous in further improving heat resistance.

第二の方法は、樹脂の主鎖中に対称性のよい芳香族環を
導入し融点やガラス転移点を高くすることである。一般
に融点(以下Tmという)と融解のエンタルピー(以下
へ血という)及び融解のエントロピー(以下ΔSmとい
う)との間にはTm=A)ImΔSm の関係がある。ここでΔbは分子間力に、68mは主と
して分子の屈曲性や対称性に関係した量である。′扁は
△馳よシも68mによシ大きく左右されることが多く、
樹脂の主鎖にパラ結合芳香環が多いほど68mが小さく
なj>Tmが高くなることがわかっている。即ち耐熱性
を向上させるには対称性のよい芳香族環を導入する事が
必要となる。
The second method is to increase the melting point and glass transition point by introducing an aromatic ring with good symmetry into the main chain of the resin. Generally, there is a relationship of Tm=A)ImΔSm between the melting point (hereinafter referred to as Tm), the enthalpy of melting (hereinafter referred to as Heke), and the entropy of melting (hereinafter referred to as ΔSm). Here, Δb is a quantity related to intermolecular force, and 68m is a quantity mainly related to the flexibility and symmetry of molecules. 'Bang is often greatly influenced by 68m,
It is known that the more para-bonded aromatic rings there are in the main chain of the resin, the smaller 68m becomes and the higher j>Tm becomes. That is, in order to improve heat resistance, it is necessary to introduce an aromatic ring with good symmetry.

この様に耐熱性向上の為の理論付けははy完成し耐熱性
樹脂の分子構造もこれにのっとって設計されて1−とこ
ろがとこで云う耐熱性は、いhゆる熱分解温度であシ、
分解が激しくおこる温度についての研究が主であった。
In this way, the theory for improving heat resistance has been completed, and the molecular structure of heat-resistant resins has been designed based on this theory.
The main focus of research was on the temperatures at which decomposition occurs violently.

本発明において問題にしているのは熱分解温度ではなく
、熱分解開始温度であシ、分解がはじまる温度である。
In the present invention, the problem is not the thermal decomposition temperature but the thermal decomposition initiation temperature.

これについては今まであまシ研究されてきた例はない。Until now, there has been no comprehensive research on this subject.

本発明者等は熱分解温度と熱分解開始温度について詳細
に検討した結果、熱分解温度が高いものが必ずしも熱分
解開始温度が高いとは限らないという知見を得た。勿論
耐熱性向上の為には理論に基く分子設計が基本であシ分
子構造の効果が最も大きい事は明らかであるがその上で
、熱分解開始温度に及はす要因として樹脂重合度が著し
く大きいことを発見した。即ち樹脂重合度が小さい#1
ど熱分解開始温度が高いという驚くべき知見である。
As a result of a detailed study of the thermal decomposition temperature and the thermal decomposition start temperature, the present inventors obtained the knowledge that a material having a high thermal decomposition temperature does not necessarily have a high thermal decomposition start temperature. Of course, in order to improve heat resistance, molecular design based on theory is fundamental, and it is clear that the molecular structure has the greatest effect, but on top of that, the degree of resin polymerization is a significant factor that affects the thermal decomposition initiation temperature. I discovered something big. That is, resin polymerization degree is small #1
This is a surprising finding that the temperature at which thermal decomposition begins is high.

一般に樹脂重合度が大きいほど熱分解温度は高くなシ理
論的にもこれは明らかである。ところが熱分解開始温度
は逆に低くなるという事実はこれまで知られていなかっ
た。
In general, the higher the resin polymerization degree, the higher the thermal decomposition temperature, and this is also theoretically clear. However, it was not known until now that the temperature at which thermal decomposition begins decreases.

ここに云う熱分解開始温度とは、示差熱天秤分析法で加
熱によシ減量がはじまる温度を指している。熱分解開始
温度が低くなる理由は明確ではないが、分子構造的に結
合エネルギーが弱い側鎖官能基あるいは主鎖でも単結合
部分が切れるという本来の熱分解の他に、ポリアミック
酸を加熱等の方法によシ閉環処理する際に生成する水な
どの揮発性成分あるいは未反応原料や残留溶剤が、重合
度が大きな樹脂では、一般に溶融粘度が高い為に揮散で
きずに硬化樹脂中にとじ込められてしまう為ではないか
と考えられる。樹脂重合度は、主として、原料であるテ
トラカルボン酸ジ無水物とジアミンの仕込モル比によっ
て決定され、モル比が1に近ずくを1と高くなるがモル
比が一定でも、反応の諸条件例えば原料純度、含水量、
反応温度、反応時間、反応停止剤量、反応溶媒系などに
よってもかえる事が可能である。
The thermal decomposition initiation temperature referred to herein refers to the temperature at which the loss of shrinkage due to heating begins as measured by differential thermal balance analysis. The reason why the thermal decomposition onset temperature is lower is not clear, but in addition to the original thermal decomposition in which single bonds are broken even in side chain functional groups or the main chain, which have weak binding energy due to the molecular structure, polyamic acid can be heated, etc. In resins with a high degree of polymerization, volatile components such as water, unreacted raw materials, and residual solvents generated during ring-closing treatment cannot be volatilized due to the high melt viscosity and are trapped in the cured resin. It is thought that this may be because they are exposed. The degree of resin polymerization is mainly determined by the charged molar ratio of the raw materials tetracarboxylic dianhydride and diamine, and the molar ratio approaches 1 and increases to 1, but even if the molar ratio is constant, the reaction conditions such as Raw material purity, moisture content,
It is also possible to change the reaction temperature, reaction time, amount of reaction terminator, reaction solvent system, etc.

本発明の方法は 0 (R1はベンゼン環、縮合ベンゼン環)で表わされるテ
トラカルボン酸ジ無水物囚99〜80モルチおよび 0 (X、は(釦、−針、−5o2−1−s−1−CH2−
1で表わされるテトラカルボン酸ジ無水物@1〜20モ
ルチとからなるテトラカルボン酸ジ無水物と一般式 H
2N−R2−NH。
The method of the present invention is a tetracarboxylic dianhydride represented by 0 (R1 is a benzene ring, a fused benzene ring) and 0 (X, (button, -needle, -5o2-1-s-1). -CH2-
A tetracarboxylic dianhydride represented by 1 and a general formula H
2N-R2-NH.

(R1はベンゼン環、縮合ベンゼン環)(x2バーco
−1−針、−5O2−1−S−1−CH2−1で表わさ
れるジアミン([))1〜40モルチとからなるジアミ
ンとを、無水の条件下に、不活性ガス雰囲気中、有機極
性溶媒中で、0〜100℃で、反応させた、ポリアミッ
ク酸生成物の固有粘度が0.5〜2.5で、イミド化後
の硬化物の熱分解開始温度が480〜580℃の耐熱性
樹脂を半導体素子表m1に塗布し、加熱硬化して半導体
素子表面に被着することを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
(R1 is a benzene ring, fused benzene ring) (x2 bar co
A diamine consisting of 1 to 40 moles of diamine ([)) represented by -1-needle, -5O2-1-S-1-CH2-1, and an organic polar Heat resistance: the intrinsic viscosity of the polyamic acid product reacted in a solvent at 0 to 100°C is 0.5 to 2.5, and the thermal decomposition initiation temperature of the cured product after imidization is 480 to 580°C. This method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a resin is applied to the semiconductor element surface m1, heated and cured, and adhered to the semiconductor element surface.

本発明におけるテトラカルボン酸ジ無水物囚は、熱分解
開始温度を高める効果を有するものである。
The tetracarboxylic dianhydride prisoner in the present invention has the effect of increasing the thermal decomposition initiation temperature.

0 の内R1がベンゼン環、縮合ベンゼン環であるものが効
果が大きく、特にこの中でもピロメリット酸ジ無水物が
優れている。樹脂中に占めるテトラカルボン酸ジ無水物
成分中のテトラカルボン酸ジ無水物(2)の割合が高い
tlど熱分解開始温度は高くなるが、樹脂としては剛直
になってくる。
Of these, those in which R1 is a benzene ring or a condensed benzene ring are highly effective, and among these, pyromellitic dianhydride is particularly excellent. When the proportion of tetracarboxylic dianhydride (2) in the tetracarboxylic dianhydride component in the resin is high, the thermal decomposition initiation temperature becomes high, but the resin becomes rigid.

本発明におけるテトラカルボン酸ジ無水物@)は、樹脂
の剛直性を改善する効果を有するものでおる。
The tetracarboxylic dianhydride (@) in the present invention has the effect of improving the rigidity of the resin.

される化合物は芳香環をつなぐxlをはさんだ主鎖単結
合によシ可撓性に優れたものであるOx1としては−C
O−1−缶、−SO□−1−S−1−CI(2−1H3
CF3 ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物が優れている
。樹脂中に占めるテトラカルボン酸ジ無水物成分中のテ
トラカルボン酸ジ無水物[F])の割合が高いほど剛直
性は改善されるが、目的とする熱分解開始温度が低下す
る為テトラカルボン酸ジ無水物(2)が80モルチ以上
に対し、テトラカルボ/112ジ無水物(B)1120
モルチ以下でなければならない。
This compound has excellent flexibility due to the single bond in the main chain sandwiching xl that connects the aromatic rings.As Ox1, -C
O-1-can, -SO□-1-S-1-CI (2-1H3
CF3 benzophenone tetracarboxylic dianhydride is excellent. The higher the proportion of tetracarboxylic dianhydride [F]) in the tetracarboxylic dianhydride component in the resin, the better the rigidity will be, but the target thermal decomposition initiation temperature will be lower. Tetracarbo/112 dianhydride (B) 1120 mol% or more for dianhydride (2)
Must be less than mulch.

本発明におけるジアミン(C)は熱分解開始温度を高め
る効果を有するものである。
The diamine (C) in the present invention has the effect of increasing the thermal decomposition initiation temperature.

一般式 H2N−R2−Nl2で表わされる化合物の内
R2がベンゼン環、縮合ベンゼン環であるものが効果が
大キく、特にこの中でもパラフェニレンジアミンが優れ
ている。樹脂中に占めるジアミン成分中のジアミン(Q
の割合が高い#1ど熱分解開始温度は高くなるが、樹脂
としては剛直になってくる。
Among the compounds represented by the general formula H2N-R2-Nl2, those in which R2 is a benzene ring or a condensed benzene ring are most effective, and among these, paraphenylenediamine is particularly excellent. Diamine (Q
#1, which has a high ratio of , has a high thermal decomposition temperature, but the resin becomes more rigid.

本発明におけるジアミン(2)は樹脂の剛直性を改善す
る効果を有するものである。
The diamine (2) in the present invention has the effect of improving the rigidity of the resin.

によシ可撓性に優れたものである。It has excellent flexibility.

X2としi H−CO−1−針、−5o2−1−s−1
−CH2−1H2CF3 4T4′−シアれノジフェニルエーテルが優れている。
X2 and i H-CO-1-needle, -5o2-1-s-1
-CH2-1H2CF3 4T4'-sialenodiphenyl ether is excellent.

樹脂中に占めるジアミン成分中のジアミン(6)の割合
が高いほど剛直性は改善されるが目的とする熱分解開始
温度が低下する為、ジアミン(Qが60モルチ以上に対
しジアミン(ロ)は40モルチ以下でなければならない
The higher the proportion of diamine (6) in the diamine component in the resin, the better the rigidity will be, but the target thermal decomposition initiation temperature will be lower. Must be less than 40 molt.

本発明における反応系の溶媒はその官能基がテトラカル
ボン酸ジ無水物又はジアミン類と反応しないダイポール
モーメントを有する有機極性溶媒である。系に対し不活
性であシ、かつ生成物に対して溶媒であること以外に、
この有機極性溶媒は反応成分の少なくとも一方、好まし
くは両者に対して溶媒でなければならない。この種の溶
媒として代表的なものは、N、N−ジメチルポルムアミ
ド、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジエチル
ホルムアミド、N、N−ジエチルアセトアミド、N、N
−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ド、ヘキサメチルフォスホアミド、N−メチル−2−ピ
ロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレ
ンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホンなどがあ
シこれらの溶媒は単独であるいは組合せて使用される。
The solvent of the reaction system in the present invention is an organic polar solvent whose functional group has a dipole moment that does not react with the tetracarboxylic dianhydride or diamines. In addition to being inert to the system and being a solvent to the product,
The organic polar solvent must be solvent for at least one, preferably both, of the reaction components. Typical solvents of this type are N,N-dimethylpolamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylformamide, N,N-diethylacetamide, N,N
-Dimethylmethoxyacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoamide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethylsulfone, tetramethylenesulfone, dimethyltetramethylenesulfone, etc.These solvents may be used alone or in combination. Ru.

この他にも溶媒として組合せて用いられるものとしてベ
ンゼン、ベンゾニトリル、ジオキサ/、ブチロラクトン
、キシレン、トルエン、シクロヘキサンナトノ非溶媒が
、原料の分散媒、反応調節剤、あるいは生成物からの溶
媒の揮散調節剤、皮膜平滑剤などとして使用される。
In addition, benzene, benzonitrile, dioxa/butyrolactone, xylene, toluene, and cyclohexane are used in combination as solvents. It is used as a coating agent, film smoothing agent, etc.

4く 本発明は一般に無為の条件下で行う事が好ましい。これ
はテトラカルボン酸ジ無水物が水によシ開環し不活性化
し反応を停止させる恐れがある為である。この為仕込原
料中の水分も溶媒中の水分も除去する必要がある。しか
し一方反応の進行を調節し、樹脂重合度をコントロール
する為にあえて水を添加する事も行なわれる。また本発
明は不活性ガス雰囲気中で行なわれる事が好ましい。こ
れはジアミン類の酸化を防止する為である。不活性ガス
としては一般に乾燥窒素ガスが使用される。
4. It is generally preferable to carry out the present invention under neutral conditions. This is because the tetracarboxylic dianhydride may be ring-opened by water, becoming inactivated, and stopping the reaction. For this reason, it is necessary to remove both the moisture in the raw materials and the moisture in the solvent. However, in order to adjust the progress of the reaction and control the degree of resin polymerization, water is sometimes intentionally added. Further, the present invention is preferably carried out in an inert gas atmosphere. This is to prevent oxidation of diamines. Dry nitrogen gas is generally used as the inert gas.

本発明における耐熱性樹脂の反応の方法は、次の様な種
々の方法で行なわれる。
The reaction of the heat-resistant resin in the present invention can be carried out in the following various ways.

■ジアミン類とテトラカルボン酸ジ無水物を予め混合し
、その混合物を少量づつ有機溶媒中に攪拌しながら添加
する。この方法は、ポリイミド樹脂の様な発熱反応にお
いては比較的有利である。
(2) Diamines and tetracarboxylic dianhydride are mixed in advance, and the mixture is added little by little into an organic solvent while stirring. This method is relatively advantageous in exothermic reactions such as those for polyimide resins.

■これとは逆に、ジアミン類とテトラカルボン酸ジ無水
物の混合物に、攪拌しながら、溶剤を添加する方法もあ
る。
(2) Conversely, there is also a method of adding a solvent to a mixture of diamines and tetracarboxylic dianhydride while stirring.

■一般によく行なわれる方法はジアミン類だけを溶剤に
とかしておき、とれに反応速度をコントロールできる割
合でテトラカルボン酸ジ無水物を加える方法である。
(2) A commonly used method is to dissolve only diamines in a solvent, and then add tetracarboxylic dianhydride to the solution in a proportion that allows control of the reaction rate.

■またジアミン類とテトラカルボン酸ジ無水物を別々に
溶剤にとかしておき、ゆっくシと反応器中で二つの溶液
を加える事もできる。
■It is also possible to dissolve diamines and tetracarboxylic dianhydride separately in a solvent and then slowly add the two solutions in a reactor.

■更には予めジアミン類過剰のポリアミック酸生成物と
テトラカルボン酸ジ無水物過剰のポリアミック酸生成物
を作っておき、これを反応器中で更に反応させる事もで
きる。
(2) Furthermore, it is also possible to prepare in advance a polyamic acid product containing an excess of diamines and a polyamic acid product containing an excess of tetracarboxylic dianhydride, and then further react them in a reactor.

反応の温度は0〜100℃が好ましい。0℃以下だと反
応の速度がおそく、100℃以上であると生成したポリ
アミック酸が徐々に閉環反応を開始する為である。通常
、反応は20℃前後で行なわれ、発熱反応である為冷却
が必要である。ボリアミック酸の重合度は計画的にコン
トロールできる。テトラカルボン酸ジ無水物とジアミン
とが等モルに近い#1ど重合度は大きくなる。いずれか
一方の原料が5%以上多くなると重合度は著しく低下す
る。通常一方の原料を1〜3%多く用いる事が、作業性
・加工性の上でよく行なわれる。重合度をコントロール
する為に、フタル酸無水物やアニリンで末端封鎖したり
、水を添加して酸無水物基の一方を開環し不活性化する
事もできる。
The reaction temperature is preferably 0 to 100°C. This is because if the temperature is below 0°C, the reaction rate is slow, and if it is above 100°C, the produced polyamic acid gradually starts the ring-closing reaction. Usually, the reaction is carried out at around 20° C., and since it is an exothermic reaction, cooling is required. The degree of polymerization of boriamic acid can be controlled in a planned manner. When the tetracarboxylic dianhydride and diamine are close to equimolar in mole #1, the degree of polymerization increases. When the amount of either raw material increases by 5% or more, the degree of polymerization decreases significantly. Generally, it is common practice to use 1 to 3% more of one raw material in terms of workability and processability. In order to control the degree of polymerization, it is also possible to end-block with phthalic anhydride or aniline, or add water to ring-open one of the acid anhydride groups to inactivate it.

本発明におけるポリアミック酸生成物の固有粘度は0.
5〜25が好ましい。0.5より低いと熱分解開始温度
の向上には良いが、熱分解温度は低目となシ、皮膜形成
性も低下する。2.5よシ高いと皮膜形成性の優れたも
のとなるが、熱分解開始温度が低下する。
The intrinsic viscosity of the polyamic acid product in the present invention is 0.
5-25 is preferred. If it is lower than 0.5, it is good for improving the thermal decomposition start temperature, but the thermal decomposition temperature is too low and the film forming property is also lowered. If it is higher than 2.5, the film forming property will be excellent, but the temperature at which thermal decomposition starts will be lowered.

本発明の方法によシ製造されたポリアミック酸生成物は
、使用するにあたって各種のシランカップリング剤、ボ
ランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ア
ルミニウム系カップリング剤その他キレート系の接着性
・密着性向上剤や各種溶剤、フローエージェントを加え
てもよく、又これらに加えて通常の酸硬化剤、アミン硬
化剤、ポリアミド硬化剤及びイミダゾール、3級アミン
等の硬化促進剤の少量を加えてもよく、又ポリサルファ
イド、ポリエステル、低分子エポキシ等の可撓性賦与剤
及び粘度調整剤、タルク、クレー、マイカ、長石粉末、
石英粉末、酸化マグネシウム等の充填剤、カーボンブラ
ック、フェロシアニンフルー等ノ着色剤、テトラブロモ
フェニルメタン、トリブチルフォスフェート等の難燃剤
、三酸化アンチモン、メタホー酸バリウム等の難燃助剤
の少量を加えてもよく、これらを添加する事にょシ多く
の用途が開かれる。この耐熱性樹脂を用いて半導体素子
の表面に被着させた半導体装置の製造方法は樹脂組成物
を溶剤で溶かし均一に混合し、濃度5〜55チにし、半
導体基板もしくは絶縁体基板上の配線導体層表面に流延
し、厚さ0.1〜500μの範囲で均一な厚みに塗布し
、次に乾燥機中で50〜500℃の温度で、必要にょシ
2段階もしくはそれ以上のステップで5分〜30時間乾
燥して樹脂皮膜を形成せしめる。樹脂を流延させる装置
トシては、ホイーラー、スピンナー、ロールコータ−、
ドクターブレード、ギーサ、フローコーター等を用いる
。乾燥には電熱、赤外線、蒸気、高周波或いはそれらの
併用等を用いる。
When used, the polyamic acid product produced by the method of the present invention can be used with various silane coupling agents, borane coupling agents, titanate coupling agents, aluminum coupling agents, and other chelate-based adhesives. Properties improvers, various solvents, and flow agents may be added, and in addition to these, small amounts of ordinary acid curing agents, amine curing agents, polyamide curing agents, and curing accelerators such as imidazole and tertiary amines may be added. Also, flexibility additives and viscosity modifiers such as polysulfide, polyester, low molecular weight epoxy, talc, clay, mica, feldspar powder,
Small amounts of fillers such as quartz powder and magnesium oxide, colorants such as carbon black and ferrocyanine flue, flame retardants such as tetrabromophenylmethane and tributyl phosphate, and flame retardant aids such as antimony trioxide and barium metafoate. These additions open up many uses. The method for manufacturing a semiconductor device using this heat-resistant resin is to dissolve the resin composition in a solvent, mix it uniformly, make a concentration of 5 to 55%, and then wire the resin composition on a semiconductor substrate or an insulator substrate. It is cast onto the surface of the conductor layer and coated to a uniform thickness in the range of 0.1 to 500μ, then heated in a dryer at a temperature of 50 to 500℃ in two or more steps as necessary. Dry for 5 minutes to 30 hours to form a resin film. Equipment for casting the resin includes wheelers, spinners, roll coaters,
Use a doctor blade, Gisa, flow coater, etc. For drying, electric heat, infrared rays, steam, high frequency, a combination thereof, etc. are used.

半導体素子上で皮膜を形成したポリイミド樹脂は使用方
法によっては部分的にエツチングを行なう場合がある。
A polyimide resin film formed on a semiconductor element may be partially etched depending on the method of use.

主な理由はボンディングバット部の開口又は多層配線の
眉間の導通のためである。
The main reason is the opening in the bonding butt portion or the conduction between the eyebrows of the multilayer wiring.

代表的なエツチング法は乾式法の場合はプラズマで灰化
し、湿式法の場合はヒドラジン系やテトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド等の強アルカリをエツチング
液として用いる。
Typical etching methods include ashing with plasma in the case of a dry method, and use of a strong alkali such as hydrazine or tetramethylammonium hydroxide as an etching solution in the case of a wet method.

尚本発明の方法において、樹脂塗膜と基板との密着性を
更に向上させるためには、基板上に表面処理剤を下塗シ
するとよシ一層効果が生じる。特に通常密着性に乏しい
シリコーン基材や金メッキを有する回路板に顕著な効果
がある。
In the method of the present invention, in order to further improve the adhesion between the resin coating film and the substrate, it is even more effective to undercoat the surface treatment agent on the substrate. This is particularly effective for circuit boards with silicone substrates or gold plating, which usually have poor adhesion.

表面処理剤として通常のシランカップリング剤、ボラン
カップリング剤を用いると効果があるが、特に本発明に
用いる樹脂から得られる塗膜にはシランカップリング剤
の方が効果が太きい。シランカップリング剤としてはビ
ニルシラン系、アミノシラン系、エポキシシラン系等が
あるが、中でもアミノシラン系が本発明に用いる樹脂か
ら成る塗膜とシリコーン基板の間に介在すると非常に相
剰効果を生じ、顕著に接着性が向上する。アミノシラン
系カップリング剤としては、n−β−(アミノエチル)
γ−アミノプロピルメトキシシラン、n−β(アミノエ
チル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、n
−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン等である。
Although it is effective to use ordinary silane coupling agents and borane coupling agents as surface treatment agents, silane coupling agents are particularly effective for coating films obtained from the resin used in the present invention. Silane coupling agents include vinyl silanes, aminosilanes, epoxysilanes, etc. Among them, when aminosilanes are interposed between the coating film made of the resin used in the present invention and the silicone substrate, a very additive effect occurs, which is noticeable. Improves adhesion. As an aminosilane coupling agent, n-β-(aminoethyl)
γ-aminopropylmethoxysilane, n-β(aminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, n
-Phenyl γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ
-aminopropyltrimethoxysilane, etc.

本発明が用いられる主な用途としては、各種半導体素子
の表面を保護するコート用塗膜として、又その上に多層
配線を行う耐熱耐湿絶縁膜として用いられる。例えば半
導体、トランジスター、リニアーIC,ハイブリッドI
C,発光ダイオード、LSI。
The present invention is mainly used as a coating film for protecting the surfaces of various semiconductor elements, and as a heat-resistant and moisture-resistant insulating film for forming multilayer wiring thereon. For example, semiconductors, transistors, linear ICs, hybrid I
C, light emitting diode, LSI.

超LSI等の電子回路用−己線構造体である。その他の
用途として半導体素子表面のα線等の放射線の防止用と
して用いられる。更には半導体素子以外の用途として液
晶の配向膜や太陽電池の内部材料としても有用である。
This is a self-linear structure for electronic circuits such as VLSI. Other uses include preventing radiation such as alpha rays on the surface of semiconductor devices. Furthermore, it is useful as an alignment film for liquid crystals and as an internal material for solar cells in applications other than semiconductor devices.

以下実施例で本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例1 温度計、攪拌機、及び乾燥窒素ガス吹込口を備えた4ツ
ロフラスコに精製した無水のパラフェニレンジアミン0
.9モル及び4147−ジアミツジフエニルエーテル0
.1モルを仕込み、これに無水のN。
Example 1 Purified anhydrous paraphenylenediamine 0 in a 4-tube flask equipped with a thermometer, stirrer, and dry nitrogen gas inlet
.. 9 mol and 4147-diamitudiphenyl ether 0
.. Charge 1 mol of water and add anhydrous N to this.

N′−ジメチルアセトアミド95チと無水のジアセトン
アルコール5チの混合溶剤を、全仕込み原料中の固形分
割合が15チになるだけの量を加えて溶解させた。次い
で精製した無水のピロメリット酸ジ無水物09モル及び
無水のベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物0.1
モルを、攪拌下に少量ずつ添加し、その間15℃の冷水
を循環させて急激な発熱反応を外部よシ冷却した。添加
後フラスコ内部温度を20℃に設定し、乾燥窒素ガスを
流入させながら、10時間攪拌を続けて反応を進めた。
A mixed solvent of 95% of N'-dimethylacetamide and 5% of anhydrous diacetone alcohol was added in an amount sufficient to make the solid content ratio in the total raw materials 15%. Next, 09 mol of purified anhydrous pyromellitic dianhydride and 0.1 mol of anhydrous benzophenonetetracarboxylic dianhydride were added.
mol was added in small portions with stirring, while 15° C. cold water was circulated to externally cool the rapidly exothermic reaction. After the addition, the internal temperature of the flask was set at 20° C., and while dry nitrogen gas was introduced, stirring was continued for 10 hours to advance the reaction.

反応終了後、一部を大量の水中へ投入させてポリアミッ
ク酸を沈殿させ、ろ過後1 maidで16時間減圧乾
燥した。生成物0.5fをN−メチル−2−ピロリドン
100艷に溶解し、ウベローゼ型毛細管粘度計で温度3
0℃にて固有粘度を測定した結果1.5であった。反応
生成物の残シをN−メチル−2−ピロリドンで1096
濃度になる様に希釈して、ワイヤーボンディングされた
IC素子上にドロッピング法によシ滴下した。これを乾
燥器中で150℃、250℃、350℃で各1時間ずつ
加熱して、厚み10μのポリイミド皮膜を作成した。こ
の素子をセラミックのフタで気密封止()・−メチツク
封止)した。封止時の温度は500℃である。IC上の
皮膜の性能を第1表に示す。
After the reaction was completed, a portion of the mixture was poured into a large amount of water to precipitate polyamic acid, and after filtration, it was dried under reduced pressure at 1 maid for 16 hours. 0.5 f of the product was dissolved in 100 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the temperature was 3.
The intrinsic viscosity was measured at 0°C and found to be 1.5. The residue of the reaction product was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to 1096
The solution was diluted to a desired concentration and dropped onto a wire-bonded IC element by a dropping method. This was heated in a dryer at 150°C, 250°C, and 350°C for 1 hour each to form a polyimide film with a thickness of 10 μm. This element was hermetically sealed with a ceramic lid. The temperature during sealing is 500°C. The performance of the film on the IC is shown in Table 1.

熱分解開始温度は563℃と非常に高いものであった。The thermal decomposition initiation temperature was as high as 563°C.

又分解ガス発生量(480℃、1時間加熱)は2 pp
mとほぼゼロに近いものである。
Also, the amount of cracked gas generated (heated at 480℃ for 1 hour) is 2 pp
m, which is close to zero.

そのためハーメチック封止品の内部ガスを調べた所、ガ
ス量はほとんどなく充分な気密封止が保たれている事が
わかった。このICの高温、高湿バイアス試験(85℃
、85%RH,IOV印加)では2000hrでも不良
は全く発生しなかった。
Therefore, when we investigated the internal gas of the hermetically sealed product, we found that there was almost no gas amount and that a sufficient hermetic seal was maintained. High temperature, high humidity bias test (85℃) of this IC
, 85% RH, IOV application), no defects occurred even after 2000 hours.

比較例1 実施例1の耐熱性樹脂の代シに市販のポリイミド樹脂p
yre−ML (デュポン社製)を使用し、実施例1と
同様な方法でノ・−メチツク封止品を作成した。この皮
膜の性能を第1表に示す。
Comparative Example 1 Commercially available polyimide resin P was used as a substitute for the heat-resistant resin of Example 1.
A non-metically sealed product was prepared in the same manner as in Example 1 using yre-ML (manufactured by DuPont). The performance of this film is shown in Table 1.

熱分解開始温度は450℃であシ、そのためノ・−メチ
ツク封止時の温度(500℃)で分解ガスが発生し、封
止品の内部に多量のガスがたまっていた。このICの信
頼性試験(85℃、851■、10V印加)では200
 hrsでICのアルミニウム電極が腐食し実用性がな
かった。
The thermal decomposition starting temperature was 450°C, so decomposition gas was generated at the temperature (500°C) when the seal was sealed, and a large amount of gas accumulated inside the sealed product. In the reliability test (85℃, 851cm, 10V applied) of this IC, 200
hrs, the aluminum electrodes of the IC corroded, making it impractical.

比較例2 実施例1で反応を1時間で中止し、反応終了後大量の水
中へ投入して、反応生成物を沈殿させろ過減圧乾燥した
。得られたポリアミック酸の固有粘度は03であった。
Comparative Example 2 In Example 1, the reaction was stopped after 1 hour, and after the reaction was completed, it was poured into a large amount of water to precipitate the reaction product, which was then filtered and dried under reduced pressure. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 0.3.

実施例1と同様な方法で、ハーメチック封止品を作成し
た所、皮膜にクラックが発生し非常にもろかった。
When a hermetically sealed product was produced in the same manner as in Example 1, cracks occurred in the film and it was very brittle.

比較例3 実施例1で反応温度を10℃に保ちながら、25時間攪
拌を行ない反応を進めた。得られたポリアミック酸の固
有粘度は3.5であった。実施例1と同様な方法でノ・
−メチツク封止品を作成した。第1表に示したようにこ
の皮膜の熱分解開始温度は460℃であるため、封止時
に分解ガスが発生し、ICの信頼性試験(85℃、85
1■、iov加りでは300 hrsでIC上のアルミ
ニウム電極のショートが発生した。
Comparative Example 3 While maintaining the reaction temperature at 10° C. in Example 1, the reaction was continued with stirring for 25 hours. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 3.5. In the same manner as in Example 1,
- Created a sealed product. As shown in Table 1, the thermal decomposition starting temperature of this film is 460°C, so decomposition gas is generated during sealing, and IC reliability tests (85°C, 85°C)
1. When IOV was added, a short circuit occurred in the aluminum electrode on the IC in 300 hrs.

実施例2 実施例1と同じ装置でジアミンとしてパラフェニレンシ
アオン0,7モル及び4.4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル0.3モルt−N−メチル−2−ピロリドンに溶
解させ、これにピロメリット酸ジ無水物0.9モル及び
ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物0.1モルを
N−メチル−2−ピロリド/ ・に溶解させた溶液を攪
拌下に乾燥窒素を流入させながら1時間かけて滴下した
。溶液中の固形分濃度が10%に々るようにN、N’−
ジメチルアセトアミドを添加し、溶液温度を20℃に保
持しながら16時間反応を進めた。得られたポリアミッ
ク酸の固有粘度は2.0であった。この生成物をトルエ
ンで5%濃度になるように希釈し、スピンナーを用いて
、アルミニウム電極をつけたシリコントランジスター表
面に厚み2μに塗布した。@検器中で100℃、1時間
更に250℃で30分熱処理した後、ヒドラジン系エツ
チング液でアルミニウム電極の上の皮膜をエツチングし
開口する。エツチング後400℃で30分熱処理しその
上にアルミニウムを蒸着して2層構造を持つトランジス
ターを作成した。更に電極をアニール(500℃、30
分)して、トランジスターの電流変化を調べた所+0.
1%と#1とんど変化しなかった。同様な方法で比較例
1のpyreML (デュポン社製)を使用するとアニ
ール後の電流変化は一55チ殉低減した。
Example 2 In the same apparatus as in Example 1, 0.7 mol of paraphenylenecyone as a diamine and 0.3 mol of 4,4'-diaminodiphenyl ether were dissolved in t-N-methyl-2-pyrrolidone, and pyromellitic acid was dissolved in this. A solution in which 0.9 mol of dianhydride and 0.1 mol of benzophenonetetracarboxylic dianhydride were dissolved in N-methyl-2-pyrrolid was added dropwise over 1 hour while stirring and flowing dry nitrogen. . N, N'- so that the solid content concentration in the solution is 10%.
Dimethylacetamide was added, and the reaction was allowed to proceed for 16 hours while maintaining the solution temperature at 20°C. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 2.0. This product was diluted with toluene to a concentration of 5%, and applied using a spinner to a thickness of 2 μm on the surface of a silicon transistor equipped with an aluminum electrode. After heat treatment at 100° C. for 1 hour and 30 minutes at 250° C. in a tester, the film on the aluminum electrode is etched using a hydrazine etching solution to open the film. After etching, a heat treatment was performed at 400° C. for 30 minutes, and aluminum was then vapor-deposited thereon to produce a transistor with a two-layer structure. Furthermore, the electrode was annealed (500℃, 30℃
), and examined the change in the transistor current, and found that it was +0.
1% and #1 hardly changed. When pyreML (manufactured by DuPont) of Comparative Example 1 was used in a similar manner, the change in current after annealing was reduced by 155 times.

比較例4 実施例2で酸無水物としてピロメリット酸ジ無水物1.
0モルを使用する他は同様にして反応させ、固有粘度1
.5のポリアミック酸を得た。これを実施例2と同様な
方法で、シリコントランジスター上に塗布したが、エツ
チング後400℃、30分で熱処理すると皮膜にクラッ
クが発生した0比較例5 実施例2で酸無水瞼としてピロメリット酸ジ無水物0.
7モル及びベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物を
使用する他は同様にして反応させ、固有粘度1.5のポ
リアミック酸を得た。これを実施例2と同様な方法で、
2層構造を持つトランジスターを作成した。皮膜の特性
を第1表に示す。
Comparative Example 4 Pyromellitic dianhydride was used as the acid anhydride in Example 2.
The reaction was carried out in the same manner except that 0 mol was used, and the intrinsic viscosity was 1
.. Polyamic acid No. 5 was obtained. This was applied on a silicon transistor in the same manner as in Example 2, but cracks occurred in the film when heat treated at 400°C for 30 minutes after etching.Comparative Example 5 Pyromellitic acid was used as the acid anhydride in Example 2. Dianhydride 0.
A polyamic acid having an intrinsic viscosity of 1.5 was obtained by reacting in the same manner except that 7 mol and benzophenonetetracarboxylic dianhydride were used. This was done in the same manner as in Example 2,
We created a transistor with a two-layer structure. The properties of the film are shown in Table 1.

熱分解開始温度は452℃であるため、トランジつたO 実施例3 実施例1と同じ装置にピロメリット酸ジ無水物0.8モ
ル及びベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物0.2
モルをジメチルホルムアミドに溶解させ、乾燥窒素を流
入させ攪拌させながら、パラフェニレンジアミン0.7
モル及び4147−ジアミツジフエニルエーテル0.3
モルを添加した。溶液中の固形分濃度が15%になるよ
うにN、N’−ジメチルアセトアミドを添加し、更に2
0℃で200時間反応続けた。得られたポリアミック酸
の固有粘度は1.0であった。
Since the temperature at which thermal decomposition starts is 452°C, the transition temperature was 0.8 mol.
Dissolve 0.7 mol of para-phenylenediamine in dimethylformamide and stir with dry nitrogen flow.
mol and 4147-diamitudiphenyl ether 0.3
mol was added. N,N'-dimethylacetamide was added so that the solid content concentration in the solution was 15%, and then 2
The reaction was continued at 0°C for 200 hours. The intrinsic viscosity of the obtained polyamic acid was 1.0.

この生成物を超LSI(64にビット)の半導体素子回
路が形成されたシリコンウニ≦1にスピンナーで回転塗
布し、乾燥話中で100℃、200℃で各1時間加熱し
、ウェハー全面にポリイミド皮膜を厚み60μ形成させ
た。次いでネガレジストを塗布し乾燥後露光、現像し、
ヒドラジン系エツチング液でボンディングバット部上の
皮膜をエツチング除去した。ネガレジスト除去後400
℃で1時101熱処理しシリコンウェハーをスクライブ
してそれぞれ5m+角のチップに切断した。この半導体
素子をセラミックス基板にゴウントし金線ワイヤでポン
ディングした後、セラミックの7タでガラスシールした
。シール温度は500℃である。
This product was spin-coated with a spinner onto a silicon urchin ≦1 on which a semiconductor element circuit of an ultra-LSI (64 bits) was formed, and heated at 100°C and 200°C for 1 hour each in a drying oven to coat the entire surface of the wafer with polyimide. A film with a thickness of 60 μm was formed. Next, apply a negative resist, dry it, then expose and develop it.
The film on the bonding butt was removed by etching using a hydrazine etching solution. 400 after negative resist removal
After heat treatment at 1:10° C., the silicon wafers were scribed and cut into 5 m+square chips. This semiconductor element was mounted on a ceramic substrate, bonded with gold wire, and then glass-sealed with ceramic 7-ta. The sealing temperature is 500°C.

素子上の皮膜の特性t−第1表に示す。熱分解開始温度
は540℃と非常に高く、又分解ガス発生量(480℃
、1時間加熱)は5 ppmと少なかった。
Characteristics of the film on the device are shown in Table 1. The thermal decomposition onset temperature is extremely high at 540℃, and the amount of decomposition gas generated (480℃
, heating for 1 hour) was as low as 5 ppm.

そのためハーメチック封止内の気密性が良く、高温、高
湿の信頼性試験(85℃、85%RH110V印加)で
2000hrs以上不良が発生しなかった。
Therefore, the hermetic seal had good airtightness, and no defects occurred for more than 2000 hours in a high temperature, high humidity reliability test (85° C., 85% RH, 110 V applied).

又α線による誤動作も全くなかった。同様な方法で比較
例1に用いたpyreML(デュポン社製)を使用する
と、封止素子は高温、高湿バイアス試験で300 Mg
で回路の断線不良が生じた。
Furthermore, there were no malfunctions caused by alpha rays. When pyreML (manufactured by DuPont) used in Comparative Example 1 is used in a similar manner, the sealing element has a high temperature and high humidity bias test of 300 Mg.
A circuit disconnection failure occurred.

比較例6 実施例3でジアミンとしてパラフェニレンジアミン1モ
ルを使用する以外は全く同様にして固有 −粘度1.5
のポリアミック酸を得た。これを実施例3と同様な方法
でシリコンウェハー上に塗布したが、皮膜のエツチング
後にクラックが発生しはがれてしまった。
Comparative Example 6 Same as Example 3 except that 1 mol of para-phenylene diamine was used as the diamine. Intrinsic viscosity: 1.5
of polyamic acid was obtained. This was coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 3, but the film cracked and peeled off after etching.

比較例7 実施例3でジアミンとしてパラフェニレンジアミン0,
5モル及び4.4′−ジアミノジフェニルエーテル0.
5モルを使用して、固有粘度1.5のポリアミック酸を
得た。この生成物を使用して実施例3と同様な方法で超
LSIのセラミック封止品を作成した。この皮膜の特性
を第1表に示す。熱分解開始温度は462℃であシ、封
止素子は高温、高湿バイアス試験で400 hrsでア
ルミ回路の腐食によるショートが発生した。
Comparative Example 7 Paraphenylenediamine 0,
5 moles and 0.4'-diaminodiphenyl ether.
Using 5 mol, a polyamic acid with an intrinsic viscosity of 1.5 was obtained. Using this product, a ceramic sealed VLSI product was produced in the same manner as in Example 3. The properties of this film are shown in Table 1. The temperature at which thermal decomposition started was 462°C, and the sealing element experienced a short circuit due to corrosion of the aluminum circuit in 400 hrs during a high temperature and high humidity bias test.

実施例4 実施例1で酸無水物として2.3.6.7−ナフタレン
テトラカルボン酸ジ無水物0.9モル及びペンゾフモノ
ンテトラカルボン酸ジ無水物0.1モルを使用する他は
同様に反応させ、固有粘度1.5のポリアミック酸を得
た。これを実施例1と同様にICの表面保護膜とし用い
セラミック封止した所、信頼性試験、高温、高湿、バイ
アス試験で2000hrs以上不良が発生しなかった。
Example 4 Example 1 except that 0.9 mol of 2.3.6.7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and 0.1 mol of penzofumononetetracarboxylic dianhydride were used as acid anhydrides. A similar reaction was carried out to obtain a polyamic acid having an intrinsic viscosity of 1.5. When this was used as a surface protective film of an IC and ceramic sealed in the same manner as in Example 1, no defects occurred for more than 2000 hours in reliability tests, high temperature, high humidity, and bias tests.

実施例5 実施例2でジアミンとしてm−フ二二レンジアミン0.
9モル及ヒ4,4′−ジアミノジフェニルエーテル02
モルを使用する他は同様に反応させ、固有粘度1.3の
ポリアミック酸を得た。実施例2と同様な方法で、トラ
ンジスターの2層構造を作成し500℃、30分のアニ
ールを行ったが、電流変化は−0,2チと少なかった。
Example 5 In Example 2, the diamine was m-phenyl diamine 0.
9 mol and H 4,4'-diaminodiphenyl ether 02
A polyamic acid having an intrinsic viscosity of 1.3 was obtained by reacting in the same manner except that molar amounts were used. A two-layer structure of a transistor was prepared in the same manner as in Example 2 and annealed at 500° C. for 30 minutes, but the current change was as small as -0.2 inches.

実施例6 実施例3でジアミンとしてジアミノナフタレ70.8モ
ル及ヒ4,4′−シア、ミノジフェニルエーテル0、2
モルを使用する他は同様に反応させ、固有粘度1.7の
ポリアミック酸を得た。実施例3と同様に超LSIの保
護膜として使用しセラミック封止したが、高温、高湿、
バイアス試験で20.00 hrs以上不良が全く発生
せず、α線によるソフトエラーも全くなかった。
Example 6 In Example 3, 70.8 mol of diamino naphthalene and 0,2 mol of 4,4'-cya, minodiphenyl ether were used as diamines.
A polyamic acid having an intrinsic viscosity of 1.7 was obtained by reacting in the same manner except that molar amounts were used. Similar to Example 3, it was used as a protective film for a VLSI and sealed with ceramic, but
In the bias test, no defects occurred for more than 20.00 hrs, and there were no soft errors due to alpha rays.

実施例及び比較例の皮膜の性能を第1表にまとめて示し
た。これから明らかなように本発明で使用する耐熱性ポ
リイミド樹脂は熱分解開始温度が480℃以上と高く、
皮膜形成性等も良好である。
Table 1 summarizes the performance of the films of Examples and Comparative Examples. As is clear from this, the heat-resistant polyimide resin used in the present invention has a high thermal decomposition initiation temperature of 480°C or higher,
Film-forming properties are also good.

又480℃、1時間と高温で処理した場合の分解ガス発
生量も10 ppm以下と少なく、耐電圧の劣化も少な
いという従来にない特長を有している。
Furthermore, when treated at a high temperature of 480° C. for 1 hour, the amount of decomposed gas generated is as low as 10 ppm or less, and the deterioration of withstand voltage is also small, which is an unprecedented feature.

本発明に使用する樹脂の固有粘度性0.5〜2.5の範
囲内が必要で0.5以下であると硬化物がもろくなシ皮
膜形成時にクラックが発生する(比較例2)。又固有粘
度が2.5以上になると、硬化物の熱分解開始温度が低
下してしまう(比較例3)。
The intrinsic viscosity of the resin used in the present invention must be within the range of 0.5 to 2.5; if it is less than 0.5, the cured product will be brittle and cracks will occur during film formation (Comparative Example 2). Moreover, when the intrinsic viscosity is 2.5 or more, the thermal decomposition initiation temperature of the cured product decreases (Comparative Example 3).

本発明に使用する樹脂の酸無水物成分の内ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸ジ無水物は工〜20モルチが必要で
あシ、1モルチ以下にすると硬化皮膜がもろくなシ実用
性がない(比較例4)。又20モルチ以上使用すると熱
分解開始温度が低下し480℃以上のものは得られない
(比較例5)。
Among the acid anhydride components of the resin used in the present invention, benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride requires a concentration of 1 to 20 mol. If the amount is less than 1 mol. ). Furthermore, if 20 molti or more is used, the thermal decomposition initiation temperature decreases and a product of 480° C. or higher cannot be obtained (Comparative Example 5).

本発明に使用する樹脂のジアミン成分の内4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテルれ1〜40モルチの範囲が必
要である。1モルチ以下にすると硬化皮膜はもろくなシ
(比較例6)、40モルチ以上使用すると熱分解開始温
度が480℃以下になってしまう(比較例7)。
Among the diamine components of the resin used in the present invention, 4,4'-diaminodiphenyl ether should be in the range of 1 to 40 mol. When the amount is less than 1 molty, the cured film becomes brittle (Comparative Example 6), and when more than 40 molty is used, the thermal decomposition initiation temperature becomes 480° C. or less (Comparative Example 7).

以上述べた如く、本発明で使用する耐熱性樹脂皮膜は従
来のポリイミド樹脂の優れた特性を維持したまま、更に
熱分解開始温度を480℃以上に向上させた事を特徴と
するものであり、これを半導体素子表面の保護膜として
使用した場合、セラミック封止時やアルミニウム電極の
アニール時の高温処理による皮膜の特性劣化や分解発生
ガスがほとんどないため、素子の信頼性は従来よシ大巾
に向上させる事ができる。
As mentioned above, the heat-resistant resin film used in the present invention is characterized by an improved thermal decomposition initiation temperature of 480°C or higher while maintaining the excellent properties of conventional polyimide resins. When this film is used as a protective film on the surface of a semiconductor element, the reliability of the element is far greater than before, as there is almost no deterioration of film properties or generation of decomposition gas due to high-temperature treatment during ceramic sealing or annealing of aluminum electrodes. can be improved.

出願人 住友ベークライト株式会社applicant Sumitomo Bakelite Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (R,はベンゼン環、縮合ベンゼン環)で表わされるテ
トラカルボン酸ジ無水物囚99〜80モルチおよび (Xlは−CO−1−銘、−5O2−1−S−1−CH
2−1で表わされるテトラカルボン酸ジ無水物@1〜2
0モルチとからなるテトラカルボン酸ジ無水物と一般式
 H,N−R2−Nl2 (R1はベンゼン環、縮合ベンゼン環)で表わされるジ
アミン(D11〜40モルチとからなるジアミンとを、
無水の条件下に、不活性ガス雰囲気中、有機極性溶媒中
で、0〜100℃で反応させたポリアミック酸生成物の
固有粘度が0.5〜2.5で、イミド化後の硬化物の熱
分解開始温度が480〜580℃の耐熱性樹脂を半導体
素子表面に塗布し、加熱硬化して半導体素子表面に被着
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (2)囚がピロメリット酸ジ無水物であり(6)がペン
ゾフェノンテトジカルポン酸ジ無水物である 特許請求の範囲第1項記載の耐熱性樹脂を半導体素子表
面に塗布し、加熱硬化して半導体素子表面に被着するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 (3) (Qがパラフェニレンジアミンでアシ(6)が
4,4′−ジアミノジフェニルエーテルである 特許請求の範囲第1項、第2項記載の耐熱性樹脂を半導
体素子表面に塗布し、加熱硬化して半導体素子表面に被
着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Scope of Claims: 99 to 80 mol of tetracarboxylic dianhydride represented by (R, is a benzene ring, fused benzene ring) and (Xl is -CO-1-, -5O2-1-S-1 -CH
Tetracarboxylic dianhydride represented by 2-1 @1-2
A tetracarboxylic dianhydride consisting of 0 molti and a diamine represented by the general formula H,N-R2-Nl2 (R1 is a benzene ring, a condensed benzene ring) (D11 to 40 molti),
The intrinsic viscosity of the polyamic acid product reacted at 0 to 100°C under anhydrous conditions in an inert gas atmosphere in an organic polar solvent is 0.5 to 2.5, and the cured product after imidization is 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising applying a heat-resistant resin having a thermal decomposition initiation temperature of 480 to 580° C. onto the surface of a semiconductor element, curing the resin by heating, and adhering the resin to the surface of the semiconductor element. (2) The heat-resistant resin according to claim 1, in which the material is pyromellitic dianhydride and (6) is penzophenone tetodicarboxylic dianhydride, is applied to the surface of a semiconductor element, and heated. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by curing and adhering to the surface of a semiconductor element. (3) The heat-resistant resin according to claims 1 and 2 (where Q is paraphenylene diamine and acyl (6) is 4,4'-diaminodiphenyl ether) is applied to the surface of a semiconductor element and cured by heating. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: adhering it to a surface of a semiconductor element.
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