JPWO2017038828A1 - Positive photosensitive resin composition, uncured resin pattern formed from the resin composition, cured resin pattern, semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

水銀灯のi線に高感度で、強酸性水溶液、強アルカリ性水溶液に対する耐薬品性に優れ、とりわけOアッシング後の無電解めっき工程においてもアルミパッドとの密着信頼性に優れた硬化樹脂パターンを得ることができるポジ型感光性樹脂組成物、その組成物による樹脂パターン、およびそれを用いた半導体の製造方法を提供することを課題とする。
(a)アルカリ可溶性樹脂、(b)キノンジアジド化合物を含有し、前記(a)アルカリ可溶性樹脂が、
(a1)一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基を全テトラカルボン酸残基中5〜50モル%有し、一般式(2)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜80モル%有し、さらに式(3)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜90モル%有するポリイミド前駆体、
および/または(a2)前記(a1)に対応するポリイミド、
を含むポジ型感光性樹脂組成物。
【化1】

Figure 2017038828

(一般式(1)中、Aはヘテロ原子を含まない4価の単環式または二環式の芳香族炭化水素基を表し、2種類以上を用いてもよい。)
【化2】
Figure 2017038828

(一般式(2)中、BはO、S、SO、CH、CH(CH)、C(CH、C(CFから選択される基を表し、これらを2種類以上用いてもよい。)
【化3】
Figure 2017038828

【選択図】なしHigh sensitivity to i-line of mercury lamp, excellent chemical resistance to strong acidic aqueous solution and strong alkaline aqueous solution, especially to obtain cured resin pattern with excellent adhesion reliability with aluminum pad even in electroless plating process after O 2 ashing It is an object of the present invention to provide a positive photosensitive resin composition that can be used, a resin pattern using the composition, and a semiconductor manufacturing method using the same.
(A) an alkali-soluble resin, (b) a quinonediazide compound, and (a) the alkali-soluble resin is
(A1) The tetracarboxylic acid residue represented by the general formula (1) is 5 to 50 mol% in the total tetracarboxylic acid residues, and the diamine residue represented by the general formula (2) is the total diamine. A polyimide precursor having 10 to 80 mol% in the residues and further having 10 to 90 mol% of the diamine residues represented by the formula (3) in all diamine residues,
And / or (a2) polyimide corresponding to (a1),
A positive photosensitive resin composition comprising:
[Chemical 1]
Figure 2017038828

(In general formula (1), A represents a tetravalent monocyclic or bicyclic aromatic hydrocarbon group containing no hetero atom, and two or more types may be used.)
[Chemical formula 2]
Figure 2017038828

(In the general formula (2), B represents O, S, SO 2, CH 2, CH (CH 3), a C (CH 3) 2, C (CF 3) groups selected from 2, these two More than one type may be used.)
[Chemical 3]
Figure 2017038828

[Selection figure] None

Description

本発明はポジ型感光性樹脂組成物、その樹脂組成物により形成された未硬化の樹脂パターン、硬化樹脂パターン、およびそれを用いた半導体装置とその製造方法に関する。詳しくは、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などに好適に用いられるポジ型感光性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a positive photosensitive resin composition, an uncured resin pattern formed from the resin composition, a cured resin pattern, a semiconductor device using the same, and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a positive photosensitive resin composition that is suitably used for a surface protective film of a semiconductor element, an interlayer insulating film, an insulating layer of an organic electroluminescent element, and the like.

半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層やTFT基板の平坦化膜には、耐熱性や機械特性等に優れたポリイミド系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂が広く使用されている。従来は有機溶剤への溶解性の高い耐熱性樹脂前駆体の状態でまず塗膜形成を行なった後、ノボラック樹脂などをベースとしたフォトレジストを用いて所望のパターンを形成する加工し、この前駆体を加熱硬化させることにより不溶、不融の耐熱性樹脂とする方法がとられていた。   For semiconductor device surface protection film and interlayer insulation film, organic electroluminescence device insulation layer and TFT substrate flattening film, polyimide resin, polybenzoxazole resin, polyamideimide resin with excellent heat resistance and mechanical properties, etc. Resins are widely used. Conventionally, a coating film is first formed in the state of a heat-resistant resin precursor having high solubility in an organic solvent, and then a desired pattern is formed using a photoresist based on a novolak resin or the like. A method has been adopted in which the body is heat-cured to obtain an insoluble and infusible heat-resistant resin.

近年では、それ自身が所望のパターンを形成する加工が可能なネガ型、ポジ型の感光性樹脂組成物を用いることでフォトレジスト工程の簡略化が図られている。   In recent years, the photoresist process has been simplified by using a negative-type or positive-type photosensitive resin composition that itself can be processed to form a desired pattern.

さらに、電子機器の小型軽量化、高機能化、低価格化という観点から、無電解めっきにて半導体ウエハのパッド部にニッケルおよび金層を形成する、無電解めっき工程を導入した表面実装型半導体ウエハが増えてきている。この無電解めっき工程においては、pHが12以上の強アルカリ性水溶液で処理するジンケート処理があり、強アルカリ性水溶液への耐性に優れたポジ型感光性樹脂組成物が必要とされている。   In addition, from the viewpoint of reducing the size, weight, functionality, and cost of electronic devices, surface mount semiconductors that have introduced an electroless plating process that forms a nickel and gold layer on the pad portion of a semiconductor wafer by electroless plating. The number of wafers is increasing. In this electroless plating process, there is a zincate treatment in which the treatment is performed with a strong alkaline aqueous solution having a pH of 12 or more, and a positive photosensitive resin composition excellent in resistance to the strong alkaline aqueous solution is required.

ところが、従来のポジ型感光性樹脂組成物では、水銀灯のi線に高感度で、さらに強アルカリ性水溶液耐性に優れる性能を同時に満たすことは困難であった。特にアルミパッド周辺部を硬化樹脂パターンが覆う構造において、アルミパッドと硬化樹脂パターンとの間で剥離が発生し、信頼性が低下するという課題があった。   However, it has been difficult for conventional positive photosensitive resin compositions to simultaneously satisfy the performance of high sensitivity to i-line of a mercury lamp and excellent resistance to strong alkaline aqueous solution. In particular, in a structure in which the peripheral portion of the aluminum pad is covered with the cured resin pattern, there is a problem that peeling occurs between the aluminum pad and the cured resin pattern, and reliability is lowered.

このような課題に対して、アルカリ可溶性樹脂と感光剤と熱塩基発生剤とを含むポジ型感光性樹脂組成物(特許文献1参照)、ヒドロキシスチレン樹脂と特定のフェノール樹脂と光酸発生剤と溶剤とを含むポジ型感光性樹脂組成物(特許文献2参照)、アルカリ可溶性樹脂と光酸発生剤と溶剤を含み、硬化後のガラス転移温度が200℃以上かつ内部応力が40MPa以下であるポジ型感光性樹脂組成物(特許文献3参照)が提案されている。   For such a problem, a positive photosensitive resin composition (see Patent Document 1) containing an alkali-soluble resin, a photosensitive agent, and a thermal base generator, a hydroxystyrene resin, a specific phenol resin, and a photoacid generator, A positive photosensitive resin composition containing a solvent (see Patent Document 2), an alkali-soluble resin, a photoacid generator, and a solvent, having a glass transition temperature after curing of 200 ° C. or higher and an internal stress of 40 MPa or less. Type photosensitive resin compositions (see Patent Document 3) have been proposed.

特開2013−152381号公報(第1−2頁)JP 2013-152381 A (page 1-2) 特開2014−211517号公報(第1−3頁)JP 2014-211151 A (page 1-3) 特開2015−7674号公報(第1−3頁)Japanese Patent Laying-Open No. 2015-7675 (page 1-3)

しかしながら、実際の製造においては、ジンケート処理の歩留まり向上のため、無電解めっき工程前にOアッシング工程を行い、パッド開口部の残渣が除去される。However, in actual manufacturing, in order to improve the yield of the zincate process, the O 2 ashing process is performed before the electroless plating process, and the residue in the pad opening is removed.

従来の技術では、樹脂のOアッシング耐性が不十分なために、その後の無電解めっき工程のジンケート処理により、アルミパッドと硬化樹脂パターンとの間で剥離が生じる課題が存在した。In the prior art, since the O 2 ashing resistance of the resin is insufficient, there has been a problem that peeling occurs between the aluminum pad and the cured resin pattern due to the zincate treatment in the subsequent electroless plating process.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、水銀灯のi線に高感度で、強酸性水溶液、強アルカリ性水溶液に対する耐薬品性に優れ、とりわけOアッシングを経た無電解めっき工程においてもアルミパッドとの密着信頼性に優れた硬化樹脂パターンを得ることができるポジ型感光性樹脂組成物、その樹脂組成物による樹脂パターン、およびそれを用いた半導体の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and is highly sensitive to i-line of a mercury lamp, excellent in chemical resistance to strong acidic aqueous solution and strong alkaline aqueous solution, and particularly in an electroless plating process that has undergone O 2 ashing. It is an object to provide a positive photosensitive resin composition capable of obtaining a cured resin pattern having excellent adhesion reliability with a pad, a resin pattern using the resin composition, and a method for producing a semiconductor using the same. .

上記課題を解決するため、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は下記の構成を有する。
[1](a)アルカリ可溶性樹脂、および(b)キノンジアジド化合物を含有し、前記(a)アルカリ可溶性樹脂が、
(a1)一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基を全テトラカルボン酸残基中5〜50モル%有し、一般式(2)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜80モル%有し、さらに一般式(3)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜90モル%有するポリイミド前駆体、
および/または(a2)前記(a1)に対応するポリイミド、
を含むポジ型感光性樹脂組成物。
In order to solve the above problems, the positive photosensitive resin composition of the present invention has the following constitution.
[1] containing (a) an alkali-soluble resin, and (b) a quinonediazide compound, wherein (a) the alkali-soluble resin is
(A1) The tetracarboxylic acid residue represented by the general formula (1) is 5 to 50 mol% in the total tetracarboxylic acid residues, and the diamine residue represented by the general formula (2) is the total diamine. A polyimide precursor having 10 to 80 mol% in the residues and further having 10 to 90 mol% of the diamine residues represented by the general formula (3) in all diamine residues,
And / or (a2) polyimide corresponding to (a1),
A positive photosensitive resin composition comprising:

Figure 2017038828
Figure 2017038828

(一般式(1)中、Aはヘテロ原子を含まない4価の単環式または二環式の芳香族炭化水素基を表し、2種類以上を用いてもよい。) (In general formula (1), A represents a tetravalent monocyclic or bicyclic aromatic hydrocarbon group containing no hetero atom, and two or more types may be used.)

Figure 2017038828
Figure 2017038828

(一般式(2)中、BはO、S、SO、CH、CH(CH)、C(CH、およびC(CFから選択される基を表し、これらを2種類以上用いてもよい。)(In General Formula (2), B represents a group selected from O, S, SO 2 , CH 2 , CH (CH 3 ), C (CH 3 ) 2 , and C (CF 3 ) 2 , Two or more types may be used.)

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[2]前記(a)アルカリ可溶性樹脂として(a1)のポリイミド前駆体を含み、そのイミド環閉環率が5〜25%である[1]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[3]さらに(c)熱架橋剤を含有する[1]または[2]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物から形成された未硬化の樹脂パターン。
[5][4]に記載の未硬化の樹脂パターンを硬化して得られる硬化樹脂パターン。
[6]半導体素子上に[5]に記載の硬化樹脂パターンが配置された半導体装置。
[7]前記硬化樹脂パターンが開口部を有し、その開口部の少なくとも1つがアルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドの上部に配置された[6]に記載の半導体装置。
[8]アンダーバンプメタルが、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドの上部に配置された[7]に記載の半導体装置。
[9]前記アンダーバンプメタルが、ニッケル元素を60質量%以上99.9質量%以下有する[8]に記載の半導体装置。
[10]前記アンダーバンプメタルの表面に金元素の保護層を有する[8]または[9]に記載の半導体装置。
[11]前記アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドと外部電極が、前記アンダーバンプメタルを介し、はんだバンプ、金ワイヤー、および銅ワイヤーのいずれかによって接続された[8]〜[10]のいずれかに記載の半導体装置。
[12]前記硬化樹脂パターンの厚みが3.0μm以上15.0μm以下である[6]〜[11]のいずれかに記載の半導体装置。
[13][6]〜[12]のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
前記硬化樹脂パターンを有する半導体素子を、pHが2以下の強酸性液体で処理する工程、pHが12以上の強アルカリ性液体で処理する工程、フラックス液で処理する工程、電解めっき液で処理する工程、および無電解めっき液で処理する工程から選択される1種以上の工程を含む、半導体装置の製造方法。
[14]前記液が電解めっき液または無電解めっき液であり、
さらに、1種類目の金属または合金をめっき成長させる工程と、1種類目とは異なる2種類目の金属または合金をめっき成長させる工程とを含む、[13]に記載の半導体装置の製造方法。
[2] The positive photosensitive resin composition according to [1], which includes the polyimide precursor (a1) as the alkali-soluble resin (a) and has an imide ring closure rate of 5 to 25%.
[3] The positive photosensitive resin composition according to [1] or [2], further comprising (c) a thermal crosslinking agent.
[4] An uncured resin pattern formed from the positive photosensitive resin composition according to any one of [1] to [3].
[5] A cured resin pattern obtained by curing the uncured resin pattern according to [4].
[6] A semiconductor device in which the cured resin pattern according to [5] is disposed on a semiconductor element.
[7] The semiconductor device according to [6], wherein the cured resin pattern has an opening, and at least one of the openings is disposed on a pad having aluminum or an aluminum alloy.
[8] The semiconductor device according to [7], wherein an under bump metal is disposed on an upper portion of the pad having aluminum or an aluminum alloy.
[9] The semiconductor device according to [8], wherein the under bump metal has a nickel element of 60 mass% or more and 99.9 mass% or less.
[10] The semiconductor device according to [8] or [9], wherein a protective layer of gold element is provided on the surface of the under bump metal.
[11] The pad having aluminum or aluminum alloy and the external electrode are connected to each other by any one of a solder bump, a gold wire, and a copper wire through the under bump metal. The semiconductor device described.
[12] The semiconductor device according to any one of [6] to [11], wherein the thickness of the cured resin pattern is 3.0 μm or more and 15.0 μm or less.
[13] A method for manufacturing the semiconductor device according to any one of [6] to [12],
A step of treating the semiconductor element having the cured resin pattern with a strongly acidic liquid having a pH of 2 or less, a step of treating with a strong alkaline liquid having a pH of 12 or more, a step of treating with a flux solution, and a step of treating with an electrolytic plating solution. And a method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least one step selected from the step of treating with an electroless plating solution.
[14] The solution is an electrolytic plating solution or an electroless plating solution,
The method for manufacturing a semiconductor device according to [13], further including a step of plating growth of a first type of metal or alloy and a step of plating growth of a second type of metal or alloy different from the first type.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、i線に高感度で、強酸性水溶液、強アルカリ性水溶液に対する耐薬品性に優れ、とりわけOアッシング後の無電解めっき工程においてもアルミパッドとの密着信頼性に優れた樹脂パターンおよびそれを用いた半導体を得ることができる。The positive photosensitive resin composition of the present invention is highly sensitive to i-line and excellent in chemical resistance against strong acidic aqueous solution and strong alkaline aqueous solution. In particular, it is in close contact with an aluminum pad even in an electroless plating process after O 2 ashing. A resin pattern having excellent reliability and a semiconductor using the resin pattern can be obtained.

本発明の半導体装置の一例を表す断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section showing an example of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の他の一例を表す断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section showing another example of the semiconductor device of this invention.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(a)アルカリ可溶性樹脂、および(b)キノンジアジド化合物を含有し、前記(a)アルカリ可溶性樹脂が(a1)前記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基を全テトラカルボン酸残基中5〜50モル%有し、前記一般式(2)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜80モル%有し、さらに前記一般式(3)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜90モル%有するポリイミド前駆体および/または(a2)前記(a1)に対応するポリイミドを含有する。ここで(a1)に対応するポリイミドとは(a1)が閉環しポリイミドとなったものを表すものとする。便宜上、これ以降、「(a1)の構造のポリイミド前駆体および/または(a2)の構造のポリイミド」を「(a1,2)のポリイミド(前駆体)」と表記し、「ポリイミド前駆体および/またはポリイミド」を「ポリイミド(前駆体)」と表記し、「(a1,2)のポリイミド(前駆体)」を構成するテトラカルボン酸の残基およびジアミンの残基を「(a1,2)のポリイミド(前駆体)のモノマー残基」と表記する。   The positive photosensitive resin composition of the present invention contains (a) an alkali-soluble resin and (b) a quinonediazide compound, and the (a) alkali-soluble resin is represented by (a1) the general formula (1). Having 5-50 mol% of tetracarboxylic acid residues in all tetracarboxylic acid residues, 10-80 mol% of diamine residues represented by the general formula (2) in all diamine residues, Furthermore, the polyimide precursor which has 10-90 mol% of diamine residues represented by the said General formula (3) in all diamine residues, and / or (a2) The polyimide corresponding to said (a1) is contained. Here, the polyimide corresponding to (a1) represents one in which (a1) is closed to become a polyimide. For convenience, hereinafter, “a polyimide precursor having a structure of (a1) and / or a polyimide having a structure of (a2)” will be referred to as “a polyimide of (a1,2) (precursor)”, and “polyimide precursor and / or Or “polyimide” is expressed as “polyimide (precursor)”, and the residues of tetracarboxylic acid and diamine constituting “polyimide (precursor) of (a1,2)” are represented by “(a1,2)”. This is expressed as “monomer residue of polyimide (precursor)”.

本発明では(a)アルカリ可溶性樹脂として含まれる(a1,2)のポリイミド(前駆体)のモノマー残基とそれらの比率が重要であり、推定されるそのメカニズムと好ましい比率を以下に述べる。   In the present invention, (a) the monomer residues of (a1, 2) polyimide (precursor) contained as an alkali-soluble resin and their ratios are important, and the estimated mechanism and preferred ratios are described below.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に含まれる前記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基が剛直かつ他の官能基を含まないことが、Oアッシング時に樹脂膜の表面酸化を抑制すると考えられ、これによりOアッシング後の耐薬品性悪化が抑制される。The residue of tetracarboxylic acid represented by polyimide Formula contained in the (precursor) (1) of the (a1,2) does not include the rigid and the other functional groups, the resin film during O 2 ashing It is thought that surface oxidation is suppressed, and this suppresses deterioration of chemical resistance after O 2 ashing.

前記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基は、Oアッシング時の樹脂膜の表面酸化抑制効果を発現する観点から、全テトラカルボン酸残基中に5モル%以上含まれることが好ましく、7モル%以上含まれることがより好ましく、9モル%以上含まれることがさらに好ましい。一方で高感度を維持する観点から、全テトラカルボン酸残基中の50モル%以下であることが好ましく、45モル%以下がより好ましく、40モル%以下がさらに好ましい。それ以外のテトラカルボン酸残基は、一般式(1)で表されるもの以外のいずれを用いても良い。The tetracarboxylic acid residue represented by the general formula (1) is contained in an amount of 5 mol% or more in all tetracarboxylic acid residues from the viewpoint of expressing the effect of suppressing the surface oxidation of the resin film during O 2 ashing. Preferably, it is contained in an amount of 7 mol% or more, more preferably 9 mol% or more. On the other hand, from the viewpoint of maintaining high sensitivity, it is preferably 50 mol% or less, more preferably 45 mol% or less, and even more preferably 40 mol% or less in the total tetracarboxylic acid residues. Any tetracarboxylic acid residue other than that represented by the general formula (1) may be used.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に含まれる前記一般式(2)で表されるジアミンの残基が二核体と比較的低分子であることが、より分子量の大きいジアミンを用いた場合に比べて(a1,2)のポリイミド(前駆体)樹脂全体のイミド(前駆体)ユニットの比率を高く維持し、そのことが前記一般式(1)の残基同様、Oアッシング時に樹脂膜の表面酸化を抑制すると考えられ、それによりOアッシング後の耐薬品性悪化が抑制される。さらに、前記一般式(2)で表されるジアミンの残基には分子内の2つのベンゼン環のπ共役系を分断することによる光吸収を抑制する効果もあり、露光時の感度の低下が抑制され、これらのことが、Oアッシング後の耐薬品性と高感度の両立に寄与する。A diamine having a higher molecular weight was used because the residue of the diamine represented by the general formula (2) contained in the polyimide (precursor) of (a1, 2) was a dinuclear body and a relatively low molecular weight. The ratio of the imide (precursor) unit of the entire polyimide (precursor) resin (a1,2) compared to the case is kept high, which is the same as the residue of the general formula (1) during O 2 ashing. It is thought to suppress the surface oxidation of the film, thereby suppressing the deterioration of chemical resistance after O 2 ashing. Furthermore, the residue of the diamine represented by the general formula (2) also has the effect of suppressing light absorption by breaking the π-conjugated system of two benzene rings in the molecule, and the sensitivity during exposure is reduced. Suppressed, these contribute to both chemical resistance and high sensitivity after O 2 ashing.

前記一般式(2)で表されるジアミンの残基は、Oアッシング時の樹脂膜の表面酸化抑制効果を発現する観点から、全ジアミン残基中に10モル%以上含まれることが好ましく、12モル%以上含まれることがより好ましく、15モル%以上含まれることがさらに好ましい。一方で高感度を維持する観点から、全ジアミン残基中の80モル%以下であることが好ましく、70モル%以下がより好ましく、60モル%以下がさらに好ましく、50モル%以下が特に好ましい。The diamine residue represented by the general formula (2) is preferably contained in an amount of 10 mol% or more in all diamine residues from the viewpoint of expressing the surface oxidation suppression effect of the resin film during O 2 ashing. More preferably, it is contained in an amount of 12 mol% or more, more preferably 15 mol% or more. On the other hand, from the viewpoint of maintaining high sensitivity, it is preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol% or less, still more preferably 60 mol% or less, and particularly preferably 50 mol% or less in all diamine residues.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に含まれる前記一般式(3)で表されるジアミンの残基が樹脂(a1,2)のポリイミド(前駆体)に適度なアルカリ現像性、有機溶剤可溶性を付与することが、ポジ型感光性樹脂組成物を高感度化し、保存安定性を向上する。一般式(3)で表されるジアミンの残基は、高感度化および保存安定性向上の効果を発現する観点で、全ジアミン残基中に10モル%以上含まれることが好ましく、15モル%以上含まれることがより好ましく、20モル%以上含まれることがさらに好ましく、25モル%以上含まれることが特に好ましい。一方でOアッシング後の耐薬品性悪化を抑制する観点から、全ジアミン残基中の90モル%以下であることが好ましく、85モル%以下がより好ましく、80モル%以下がさらに好ましく、75モル%以下が特に好ましい。Residue of diamine represented by the general formula (3) contained in the polyimide (precursor) of (a1,2) is moderately alkaline developable and organic solvent for the polyimide (precursor) of resin (a1,2) Adding the solubility increases the sensitivity of the positive photosensitive resin composition and improves the storage stability. The diamine residue represented by the general formula (3) is preferably contained in an amount of 10 mol% or more in the total diamine residues from the viewpoint of expressing the effects of increasing sensitivity and improving storage stability, It is more preferably contained, more preferably 20 mol% or more, and particularly preferably 25 mol% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing deterioration in chemical resistance after O 2 ashing, it is preferably 90 mol% or less, more preferably 85 mol% or less, still more preferably 80 mol% or less, in all diamine residues, 75 A mol% or less is particularly preferred.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)において、前記一般式(2)で表されるジアミンの残基と前記式(3)で表されるジアミンの残基の総量は全ジアミン残基中の20〜100モル%である。20モル%以上であることで、高感度とOアッシング後の耐薬品性悪化を抑制することが可能となり、かかる観点からは、好ましくは30モル%以上、より好ましくは35モル%以上、さらに好ましくは40モル%以上である。In the polyimide (precursor) of (a1, 2), the total amount of the diamine residue represented by the general formula (2) and the diamine residue represented by the formula (3) is based on the total diamine residue. 20 to 100 mol%. By being 20 mol% or more, it becomes possible to suppress high sensitivity and deterioration of chemical resistance after O 2 ashing. From this viewpoint, it is preferably 30 mol% or more, more preferably 35 mol% or more, Preferably it is 40 mol% or more.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に含まれる前記一般式(1)の構造において、Aはヘテロ原子を含まない4価の単環式または二環式の芳香族炭化水素基を表す。これらの芳香族炭化水素基としてベンゼン環、シクロテトラデカヘプタエン環、シクロオクタデカノナエン環、ナフタレン環、およびアズレン環に由来する基などが挙げられるがこれらに限定されない。この中でも化学的安定性の面からベンゼン環、ナフタレン環、およびアズレン環に由来する基が好ましく用いられる。   In the structure of the general formula (1) contained in the polyimide (precursor) of (a1, 2), A represents a tetravalent monocyclic or bicyclic aromatic hydrocarbon group containing no hetero atom. Examples of these aromatic hydrocarbon groups include, but are not limited to, groups derived from a benzene ring, a cyclotetradecaheptaene ring, a cyclooctadecanaene ring, a naphthalene ring, and an azulene ring. Of these, groups derived from a benzene ring, a naphthalene ring, and an azulene ring are preferably used from the viewpoint of chemical stability.

前記一般式(1)の好ましい例としては、例えば下記(A−1)群の構造が挙げられるがこれらに限定されるものではなく、また、これらを2種類以上用いてもよい。   Preferable examples of the general formula (1) include, but are not limited to, the following (A-1) group structures, and two or more of these may be used.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

これらの中で特に好ましい構造としては下記(A−2)群の構造が挙げられ、これらを2種類以上用いてもよい。   Among these, particularly preferable structures include the structures of the following group (A-2), and two or more of these may be used.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に含まれる前記一般式(2)の構造において、BはO、S、SO、CH、CH(CH)、C(CH、C(CFから選択される基を表し、これらを2種類以上用いてもよい。Bの好ましい例としてはO、S、SO、CH、C(CFが挙げられ、特に好ましい例としてはO、S、SO、CHが挙げられる。In the structure of the general formula (2) contained in the polyimide (precursor) of (a1, 2), B is O, S, SO 2 , CH 2 , CH (CH 3 ), C (CH 3 ) 2 , C A group selected from (CF 3 ) 2 is represented, and two or more of these may be used. Preferred examples of B include O, S, SO 2 , CH 2 and C (CF 3 ) 2 , and particularly preferred examples include O, S, SO 2 and CH 2 .

本発明のアルカリ可溶性樹脂である(a)アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド、もしくはそれらの前駆体、またはそれらの共重合体、カルボキシル基含有樹脂、さらにはノボラック、ポリヒドロキシスチレン、およびレゾールなどのフェノール樹脂が挙げられるがこれらに限定されない。(a1,2)のポリイミド(前駆体)もこれらに含まれる。(a1,2)のポリイミド(前駆体)がこれらの樹脂の共重合体であってもよい。またこれらの樹脂を2種以上含有してもよい。   Examples of the alkali-soluble resin (a) that is an alkali-soluble resin of the present invention include, for example, polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, or a precursor thereof, a copolymer thereof, a carboxyl group-containing resin, and a novolac. Examples include, but are not limited to, phenolic resins such as polyhydroxystyrene and resole. These include (a1,2) polyimide (precursor). The polyimide (precursor) of (a1, 2) may be a copolymer of these resins. Two or more of these resins may be contained.

(a1,2)のポリイミド(前駆体)に該当しないアルカリ可溶性樹脂を使用する場合、その含有量は、Oアッシング後の耐薬品性を維持する上で、(a)アルカリ可溶性樹脂全体の60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下がより好ましく、45質量%以下がさらに好ましい。中でもカルボキシル基含有樹脂、ノボラック、ポリヒドロキシスチレン、レゾールなどのフェノール樹脂は、Oアッシング後の耐薬品性は他と比べて低いため、好ましい使用量は(a)アルカリ可溶性樹脂全体の45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。In the case of using an alkali-soluble resin that does not correspond to the polyimide (precursor) of (a1, 2), the content thereof is 60% of the total amount of (a) alkali-soluble resin in order to maintain chemical resistance after O 2 ashing. It is preferably at most mass%, more preferably at most 50 mass%, further preferably at most 45 mass%. Among them, a phenol group resin such as carboxyl group-containing resin, novolak, polyhydroxystyrene, and resol has low chemical resistance after O 2 ashing, and therefore the preferred amount used is (a) 45% by mass of the entire alkali-soluble resin. Hereinafter, it is more preferably 40% by mass or less, and further preferably 35% by mass or less.

本発明の(a)アルカリ可溶性樹脂として好ましく用いられるポリイミド前駆体としては、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド、ポリイソイミドなどを挙げることができる。例えば、ポリアミド酸は、テトラカルボン酸、対応するテトラカルボン酸二無水物などとジアミン、対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンを反応させて得ることができる。適切な分子量とするため、ジアミンの一部を末端封止剤であるモノアミンで置き換えてもよく、同様にテトラカルボン酸二無水物の一部を末端封止剤である酸無水物、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物で置き換えてもよい。また、ポリアミド酸エステルは、上記の方法でテトラカルボン酸の代わりにテトラカルボン酸ジエステルジクロリドを用いる方法や、上記の方法で得たポリアミド酸に対し、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタールなど公知のアルキルエステル化剤を用いて、カルボン酸の一部または全部をアルキルエステル化することで得ることができる。ポリイミドは、例えば、上記の方法で得たポリアミド酸を、加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することで得ることができる。   Examples of the polyimide precursor preferably used as the (a) alkali-soluble resin of the present invention include polyamic acid, polyamic acid ester, polyamic acid amide, and polyisoimide. For example, the polyamic acid can be obtained by reacting a tetracarboxylic acid, a corresponding tetracarboxylic dianhydride and the like with a diamine, a corresponding diisocyanate compound, and a trimethylsilylated diamine. In order to obtain an appropriate molecular weight, a part of the diamine may be replaced with a monoamine which is an end-capping agent, and similarly, a part of tetracarboxylic dianhydride is an acid anhydride or a mono-acid chloride which is an end-capping agent. A compound or a monoactive ester compound may be substituted. In addition, the polyamic acid ester is prepared by using a method using tetracarboxylic acid diester dichloride instead of tetracarboxylic acid in the above method, or N, N-dimethylformamide dimethyl acetal, N, N for the polyamic acid obtained by the above method. -It can obtain by alkylesterifying a part or all of carboxylic acid using well-known alkyl esterifying agents, such as a dimethylformamide diethyl acetal. The polyimide can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyamic acid obtained by the above method by heating or chemical treatment such as acid or base.

(a)アルカリ可溶性樹脂のポリイミド(前駆体)に含まれる好ましいテトラカルボン酸残基に対応するテトラカルボン酸の例として、上記(A−1)群の構造以外に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−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、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸や、ブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸などの脂肪族テトラカルボン酸などを挙げることができる。これらのテトラカルボン酸は、そのまま、あるいは酸無水物、活性エステルなどとして使用できる。また、これら2種以上のテトラカルボン酸を組み合わせて用いてもよい。   (A) As an example of the tetracarboxylic acid corresponding to the preferable tetracarboxylic acid residue contained in the polyimide (precursor) of the alkali-soluble resin, in addition to the structure of the group (A-1), 3, 3 ′, 4, 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetra Carboxylic acid, 2,2 ′, 3,3′-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) Hexafluoropropane, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane, bis (3,4-dicarboxy) Enyl) methane, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, 2,3,5,6-pyridinetetra Aromatic tetracarboxylic acid such as carboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, aliphatic tetracarboxylic acid such as butanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid, etc. Can be mentioned. These tetracarboxylic acids can be used as they are or as acid anhydrides, active esters and the like. Moreover, you may use combining these 2 or more types of tetracarboxylic acid.

(a)アルカリ可溶性樹脂のポリイミド(前駆体)に含まれる好ましいジアミン残基に対応するジアミンの例として、前記一般式(2)および式(3)の構造を有するジアミン以外に、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、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、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ビフェノール、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのヒドロキシル基含有ジアミン、3−スルホン酸−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのスルホン酸基含有ジアミン、ジメルカプトフェニレンジアミンなどのチオール基含有ジアミン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルなどの芳香族ジアミンや、これらの芳香族環の水素原子の一部を、炭素数1〜10のアルキル基やフルオロアルキル基、ハロゲン原子などで置換した化合物、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン(グアナミン)、2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン(アセトグアナミン)、2,4−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン(ベンゾグアナミン)などの含窒素複素芳香族環を有するジアミン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(p−アミノフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(p−アミノフェネチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,7−ビス(p−アミノフェニル)−1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルテトラシロキサンなどのシリコーンジアミン、シクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミンなどの脂環式ジアミンなどの他、脂肪族ジアミンを用いてもよく、例えば、ポリエチレンオキサイド基を含有するジアミンとして、ジェファーミン(登録商標)KH−511、ジェファーミンED−600、ジェファーミンED−900、ジェファーミンED−2003、ジェファーミンEDR−148、ジェファーミンEDR−176、ポリオキシプロピレンジアミンのD−200、D−400、D−2000、D−4000(以上、商品名、HUNTSMAN(株)から入手可能) などを挙げることができる。   (A) As an example of the diamine corresponding to the preferable diamine residue contained in the polyimide (precursor) of the alkali-soluble resin, in addition to the diamine having the structure of the general formula (2) and the formula (3), 2,2- Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, bis (3-amino -4-hydroxyphenyl) methane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, 3,3'-diamino-4,4'-biphenol, 9,9-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) Hydroxyl group-containing diamines such as fluorene, sulfonic acid groups such as 3-sulfonic acid-4,4′-diaminodiphenyl ether Thiol group-containing diamines such as amine and dimercaptophenylenediamine, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, benzidine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalene Diamine, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} ether, 2,2′- Dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-diethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-diethyl-4,4 '-Diaminobiphenyl, 2,2', 3,3'-tetramethyl-4,4'-dia Aromatic diamines such as nobiphenyl, 3,3 ′, 4,4′-tetramethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, Compounds in which some of the hydrogen atoms of these aromatic rings are substituted with alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, fluoroalkyl groups, halogen atoms, etc., 2,4-diamino-1,3,5-triazine (guanamine) Nitrogen-containing heteroaromatics such as 2,4-diamino-6-methyl-1,3,5-triazine (acetoguanamine), 2,4-diamino-6-phenyl-1,3,5-triazine (benzoguanamine) Diamine having a ring, 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (p-aminophenyl) -1,1,3,3- Tet Lamethyldisiloxane, 1,3-bis (p-aminophenethyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,7-bis (p-aminophenyl) -1,1,3,3 In addition to silicone diamines such as 5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane, alicyclic diamines such as cyclohexyl diamine and methylenebiscyclohexylamine, aliphatic diamines may be used, for example, containing polyethylene oxide groups As diamines, Jeffamine (registered trademark) KH-511, Jeffamine ED-600, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2003, Jeffamine EDR-148, Jeffamine EDR-176, D of polyoxypropylenediamine -200, D-400, D-2000, D-4000 (hereinafter In addition, trade names, available from HUNTSMAN Co., Ltd.) and the like.

これらのジアミンは、そのまま、あるいは対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして使用できる。また、これら2種以上のジアミンを組み合わせて用いてもよい。   These diamines can be used as they are or as the corresponding diisocyanate compounds and trimethylsilylated diamines. These two or more diamines may be used in combination.

アッシング後の耐薬品性を損なわないためには、芳香族ジアミンをジアミン全体の50モル%以上使用することが好ましい。In order not to impair the chemical resistance after O 2 ashing, it is preferable to use an aromatic diamine in an amount of 50 mol% or more of the total diamine.

また、ポジ型感光性樹脂組成物の保存安定性を向上させるため、(a)アルカリ可溶性樹脂のポリイミド(前駆体)樹脂は主鎖末端をモノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤で封止することが好ましい。   In order to improve the storage stability of the positive photosensitive resin composition, (a) the polyimide (precursor) resin of the alkali-soluble resin has a main chain terminal at the monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound. It is preferable to seal with a terminal blocking agent such as a monoactive ester compound.

末端封止剤として用いられるモノアミンの導入割合は、全アミン成分に対して、好ましくは0.1モル%以上、特に好ましくは5モル%以上である。一方、ポリイミド(前駆体)の分子量を高く維持する点で好ましくは60モル%以下、特に好ましくは50モル%以下である。   The introduction ratio of the monoamine used as the terminal blocking agent is preferably 0.1 mol% or more, particularly preferably 5 mol% or more, based on the total amine component. On the other hand, the molecular weight of the polyimide (precursor) is preferably 60 mol% or less, particularly preferably 50 mol% or less, in terms of maintaining a high molecular weight.

末端封止剤として用いられる酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物またはモノ活性エステル化合物の導入割合は、ジアミン成分に対して、好ましくは0.1モル%以上、より好ましくは5モル%以上であり、また、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90モル%以下である。複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。   The introduction ratio of the acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound or monoactive ester compound used as the end-capping agent is preferably 0.1 mol% or more, more preferably 5 mol%, relative to the diamine component. Further, it is preferably 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or less. A plurality of different end groups may be introduced by reacting a plurality of end-capping agents.

焼成して得られる硬化樹脂パターンの耐薬品性を向上させる目的で、これらの末端封止剤としてアルケニル基またはアルキニル基を少なくとも1個有するモノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物を用いることもできる。   For the purpose of improving the chemical resistance of the cured resin pattern obtained by baking, as these end-capping agents, monoamines having at least one alkenyl group or alkynyl group, acid anhydrides, monocarboxylic acids, monoacid chloride compounds, Mono-active ester compounds can also be used.

樹脂中に導入された末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入された樹脂を、酸性溶液に溶解し、樹脂の構成単位であるアミン成分と酸成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、核磁気共鳴(NMR)測定することにより、末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入された樹脂を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトルおよび13C−NMRスペクトル測定することで検出することが可能である。The end-capping agent introduced into the resin can be easily detected by the following method. For example, a resin into which a terminal blocking agent has been introduced is dissolved in an acidic solution and decomposed into an amine component and an acid component, which are constituent units of the resin, and this is decomposed into gas chromatography (GC) or nuclear magnetic resonance (NMR). By measuring, the end-capping agent can be easily detected. Apart from this, it is possible to detect the resin into which the end-capping agent has been introduced by directly measuring by pyrolysis gas chromatography (PGC), infrared spectrum and 13 C-NMR spectrum.

(a)アルカリ可溶性樹脂として用いられるポリイミド(前駆体)において、全てのイミド(前駆体)ユニットに対するイミド閉環したユニットのモル比をイミド環閉環率(RIM(%))と定義すると、RIMは0%以上100%以下の全範囲で好ましく使用できる。ポリアミド酸エステルを用いる場合、保存安定性を高くする観点でRIMは好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上であり、感度を高くする観点で好ましくは70%以下、より好ましくは50%以下、さらに好ましくは25%以下である。(A) In a polyimide (precursor) used as an alkali-soluble resin, when a molar ratio of imide ring-closing units to all imide (precursor) units is defined as an imide ring closing rate (R IM (%)), R IM Can be preferably used in the whole range of 0% to 100%. When using a polyamic acid ester, RIM is preferably 3% or more, more preferably 5% or more from the viewpoint of increasing storage stability, and preferably 70% or less, more preferably 50%, from the viewpoint of increasing sensitivity. Hereinafter, it is more preferably 25% or less.

上記のイミド環閉環率(RIM(%))は、例えば、以下の方法で容易に求めることができる。まず、ポリマーの赤外吸収スペクトルを測定し、ポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピーク(1780cm−1付近、1377cm−1付近)の存在を確認し、1377cm−1付近のピーク強度(X)を求める。次に、そのポリマーを350℃で1時間熱処理し、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm−1付近のピーク強度(Y)を求める。これらのピーク強度比が熱処理前ポリマー中のイミド基の含量、すなわちイミド環閉環率に相当する(RIM=X/Y×100(%))。The imide ring closing rate (R IM (%)) can be easily determined by the following method, for example. First, measuring the infrared absorption spectrum of the polymer, the absorption peak (1780 cm around -1, 1377 cm around -1) of an imide structure caused by a polyimide confirmed the presence of, determine the peak intensity at around 1377 cm -1 (X) . Next, the polymer is heat-treated at 350 ° C. for 1 hour, an infrared absorption spectrum is measured, and a peak intensity (Y) near 1377 cm −1 is obtained. These peak intensity ratios correspond to the content of imide groups in the polymer before heat treatment, that is, the imide ring closure rate (R IM = X / Y × 100 (%)).

(a)アルカリ可溶性樹脂として用いられるポリアミド酸エステルは、カルボキシル基の全てがエステル化されていてもよいし、一部のカルボキシル基のみがエステル化されていてもよい。ここでいうカルボキシル基とは、前記ポリアミド酸エステルに対応するエステル化もイミド閉環もしていないポリアミド酸について、その主鎖のアミドを構成するカルボキシル残基以外のカルボキシル基を指す。樹脂のアルカリ可溶性および有機溶剤溶解性が適度になるためには、全カルボキシル基に対するエステル化されたカルボキシル基のモル比をエステル化率(R(%))と定義すると、Rは好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上であり、好ましくは100%以下、より好ましくは95%以下である。(A) As for the polyamic acid ester used as alkali-soluble resin, all of the carboxyl groups may be esterified, or only some of the carboxyl groups may be esterified. The term “carboxyl group” as used herein refers to a carboxyl group other than the carboxyl residue that constitutes the amide of the main chain of the polyamic acid corresponding to the polyamic acid ester that is neither esterified nor imide-cyclized. In order for the alkali solubility and organic solvent solubility of the resin to be moderate, if the molar ratio of esterified carboxyl groups to total carboxyl groups is defined as the esterification rate (R E (%)), R E is preferably It is 20% or more, more preferably 25% or more, preferably 100% or less, more preferably 95% or less.

(a)アルカリ可溶性樹脂として用いられるポリアミド酸エステルのエステル基はCOO−Rと表記できる。ここで、Rは炭素数1〜10の1価の有機基を表す。Rの例としては、ホルミル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基、ターシャリーブトキシカルボニル基、フェニル基、ベンジル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基等が挙げられるがこれらに限定されず、また、これらを2種類以上用いてもよい。(A) The ester group of the polyamic acid ester used as the alkali-soluble resin can be expressed as COO-R 1 . Here, R 1 represents a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of R 1 include formyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tertiary butyl group, tertiary butoxycarbonyl group, phenyl group, benzyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyranyl group, trimethylsilyl group. , Triethylsilyl group and the like, but not limited thereto, and two or more of them may be used.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(b)キノンジアジド化合物を含有する。キノンジアジド化合物を含有することにより、紫外線露光部に酸が発生し、露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性が増大するため、紫外線露光の後、アルカリ現像することによってポジ型のパターンを得ることができる。   The positive photosensitive resin composition of the present invention contains (b) a quinonediazide compound. By containing the quinonediazide compound, an acid is generated in the ultraviolet-exposed area, and the solubility of the exposed area in an alkaline aqueous solution is increased. Therefore, a positive pattern can be obtained by alkali development after the ultraviolet exposure.

本発明に用いられる(b)キノンジアジド化合物は、2種以上のキノンジアジド化合物を含有してもよい。これにより露光部と未露光部の溶解速度の比をより大きくすることができ、高感度なポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。   The (b) quinonediazide compound used in the present invention may contain two or more quinonediazide compounds. Thereby, the ratio of the dissolution rate of the exposed part and the unexposed part can be increased, and a highly sensitive positive photosensitive resin composition can be obtained.

本発明に用いられる(b)キノンジアジド化合物の例としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくても良いが、官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に感光するポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。   Examples of the (b) quinonediazide compound used in the present invention include those in which a sulfonic acid of quinonediazide is ester-bonded to a polyhydroxy compound, a sulfonic acid of quinonediazide to a sulfonamide bond to a polyamino compound, and a quinonediazide to a polyhydroxypolyamino compound. Examples of the sulfonic acid include ester bonds and / or sulfonamide bonds. Although all the functional groups of these polyhydroxy compounds and polyamino compounds may not be substituted with quinonediazide, it is preferable that 50 mol% or more of the entire functional groups are substituted with quinonediazide. By using such a quinonediazide compound, it is possible to obtain a positive photosensitive resin composition that is sensitive to i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm) of a mercury lamp that is a general ultraviolet ray. .

本発明において、キノンジアジド化合物は5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。同一分子中にこれらの基を両方有する化合物を用いてもよいし、異なる基を用いた化合物を併用してもよい。   In the present invention, the quinonediazide compound is preferably a 5-naphthoquinonediazidesulfonyl group or a 4-naphthoquinonediazidesulfonyl group. A compound having both of these groups in the same molecule may be used, or a compound using different groups may be used in combination.

本発明に用いられる(b)キノンジアジド化合物は、公知の方法により合成できる。例えば5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとポリヒドロキシ化合物をトリエチルアミン存在下で反応させる方法が挙げられる。   The (b) quinonediazide compound used in the present invention can be synthesized by a known method. For example, a method of reacting 5-naphthoquinonediazide sulfonyl chloride and a polyhydroxy compound in the presence of triethylamine can be mentioned.

本発明に用いられる(b)キノンジアジド化合物の含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜60質量部である。キノンジアジド化合物の含有量をこの範囲とすることにより、高感度化を図り、硬化樹脂パターンの伸度等機械特性を維持できる。より高感度化するためには、好ましくは3質量部以上、硬化樹脂パターンの機械特性を損なわないためには好ましくは50質量部以下、より好ましくは40質量部以下である。さらに増感剤などを必要に応じて含有してもよい。   The content of the (b) quinonediazide compound used in the present invention is preferably 1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (a) alkali-soluble resin. By making content of a quinonediazide compound into this range, high sensitivity can be achieved and mechanical properties such as elongation of a cured resin pattern can be maintained. In order to achieve higher sensitivity, it is preferably 3 parts by mass or more, and preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less in order not to impair the mechanical properties of the cured resin pattern. Furthermore, you may contain a sensitizer etc. as needed.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、さらに(c)熱架橋剤を含有することが好ましい。(c)熱架橋剤としては、アルコキシメチル基および/またはメチロール基を少なくとも2つ有する化合物、エポキシ基および/またはオキセタニル基を少なくとも2つ有する化合物が好ましく用いられるが、これらに限定されない。これら化合物を含有することによって、パターニング後の焼成時に(a)アルカリ可溶性樹脂と縮合反応を起こして架橋構造体となり、硬化樹脂パターンの伸度等機械特性が向上する。また、熱架橋剤は2種類以上用いてもよく、これによってさらに幅広い設計が可能になる。   The positive photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains (c) a thermal crosslinking agent. (C) As the thermal crosslinking agent, a compound having at least two alkoxymethyl groups and / or methylol groups and a compound having at least two epoxy groups and / or oxetanyl groups are preferably used, but are not limited thereto. By containing these compounds, at the time of baking after patterning, a condensation reaction is caused with (a) the alkali-soluble resin to form a crosslinked structure, and mechanical properties such as elongation of the cured resin pattern are improved. Further, two or more kinds of thermal cross-linking agents may be used, which enables a wider range of designs.

アルコキシメチル基および/またはメチロール基を少なくとも2つ有する化合物の好ましい例としては、例えば、DML−PC、DML−PEP、DML−OC、DML−OEP、DML−34X、DML−PTBP、DML−PCHP、DML−OCHP、DML−PFP、DML−PSBP、DML−POP、DML−MBOC、DML−MBPC、DML−MTrisPC、DML−BisOC−Z、DML−BisOCHP−Z、DML−BPC、DML−BisOC−P、DMOM−PC、DMOM−PTBP、DMOM−MBPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−HQ、TML−BP、TML−pp−BPF、TML−BPE、TML−BPA、TML−BPAF、TML−BPAP、TMOM−BP、TMOM−BPE、TMOM−BPA、TMOM−BPAF、TMOM−BPAP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、NIKALAC(登録商標) MX−290、NIKALAC MX−280、NIKALAC MX−270、NIKALAC MX−279、NIKALAC MW−100LM、NIKALAC MX−750LM(以上、商品名、(株)三和ケミカル製)が挙げられ、各社から入手可能である。これらを2種以上含有してもよい。   Preferred examples of the compound having at least two alkoxymethyl groups and / or methylol groups include, for example, DML-PC, DML-PEP, DML-OC, DML-OEP, DML-34X, DML-PTBP, DML-PCHP, DML-OCHP, DML-PFP, DML-PSBP, DML-POP, DML-MBOC, DML-MBPC, DML-MTrisPC, DML-BisOC-Z, DML-BisOCHP-Z, DML-BPC, DML-BisOC-P, DMOM-PC, DMOM-PTBP, DMOM-MBPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-HQ, TML-BP, TML-pp-BPF, TML-BPE, TML-BPA, TML-BPAF, TML-BPAP, TMOM-BP, TM M-BPE, TMOM-BPA, TMOM-BPAF, TMOM-BPAP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP, HMOM-TPPHBA, HMOM-TPHAP (above, trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), NIKALAC (registered trademark) ) MX-290, NIKALAC MX-280, NIKALAC MX-270, NIKACALAC MX-279, NIKACALAC MW-100LM, NIKACALAC MX-750LM (above, trade name, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) are available from each company. Is possible. Two or more of these may be contained.

また、エポキシ基および/またはオキセタニル基を少なくとも2つ有する化合物の好ましい例としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型オキセタニル樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型オキセタニル樹脂、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリメチル(グリシジロキシプロピル)シロキサン等のエポキシ基含有シリコーンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、EPICLON(登録商標)850−S、EPICLON HP−4032、EPICLON HP−7200、EPICLON HP−820、EPICLON HP−4700、EPICLON EXA−4710、EPICLON HP−4770、EPICLON EXA−859CRP、EPICLON EXA−1514、EPICLON EXA−4880、EPICLON EXA−4850−150、EPICLON EXA−4850−1000、EPICLON EXA−4816、EPICLON EXA−4822(以上商品名、大日本インキ化学工業(株)製)、リカレジン(登録商標)BEO−60E(商品名、新日本理化(株)製)、EP−4003S、EP−4000S(商品名、(株)ADEKA製)などが挙げられ、各社から入手可能である。これらを2種以上含有してもよい。   Preferred examples of the compound having at least two epoxy groups and / or oxetanyl groups include, for example, bisphenol A type epoxy resins, bisphenol A type oxetanyl resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol F type oxetanyl resins, propylene glycol diesters. Examples thereof include, but are not limited to, epoxy group-containing silicones such as glycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, and polymethyl (glycidyloxypropyl) siloxane. Specifically, EPICLON (registered trademark) 850-S, EPICLON HP-4032, EPICLON HP-7200, EPICLON HP-820, EPICLON HP-4700, EPICLON EXA-4710, EPICLON HP-4770, EPICLON EXA-859CRP, EPICLON EXA-1514, EPICLON EXA-4880, EPICLON EXA-4850-150, EPICLON EXA-4850-1000, EPICLON EXA-4816, EPICLON EXA-4822 (above trade names, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Rica Resin ( Registered trademark) BEO-60E (trade name, manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.), EP-4003S, EP-4000S (trade name, ADEKA CORPORATION) ) And the like, are available from each company. Two or more of these may be contained.

本発明に用いられる(c)熱架橋剤の含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは10質量部以上であり、伸度等機械特性維持の観点で、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下である。   The content of the (c) thermal crosslinking agent used in the present invention is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and still more preferably 10 parts per 100 parts by mass of the (a) alkali-soluble resin. From the viewpoint of maintaining mechanical properties such as elongation, it is preferably 300 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて溶剤を含有してもよい。溶剤の好ましい例としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性の非プロトン性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸メチルなどのエステル類、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノールなどのアルコール類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。   The positive photosensitive resin composition of the present invention may contain a solvent as necessary. Preferable examples of the solvent include polar aprotic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, dioxane, propylene glycol Ethers such as monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diisobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl Esters such as acetate, ethyl lactate and methyl lactate, alcohols such as diacetone alcohol and 3-methyl-3-methoxybutanol, aroma such as toluene and xylene Such as hydrocarbons. Two or more of these may be contained.

溶剤の含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、樹脂溶解の観点で、好ましくは70質量部以上、より好ましくは100質量部以上であり、適度な膜厚を得る観点で、好ましくは1800質量部以下、より好ましくは1500質量部以下である。   The content of the solvent is preferably 70 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass or more with respect to (a) 100 parts by mass of the alkali-soluble resin, from the viewpoint of obtaining an appropriate film thickness. The amount is preferably 1800 parts by mass or less, more preferably 1500 parts by mass or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて熱酸発生剤を含有してもよい。熱酸発生剤を含有することにより、通常よりも低い150〜300℃での焼成時においても架橋率、ベンゾオキサゾール閉環率、およびイミド閉環率の高い硬化樹脂パターンを得ることができる。   The positive photosensitive resin composition of the present invention may contain a thermal acid generator as necessary. By containing the thermal acid generator, a cured resin pattern having a high crosslinking rate, benzoxazole ring closure rate, and imide ring closure rate can be obtained even when firing at 150 to 300 ° C., which is lower than usual.

前記効果発現を目的とする場合に好ましい熱酸発生剤の含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、伸度等機械特性維持の観点で、好ましくは30質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。   The content of the thermal acid generator preferable for the purpose of manifesting the effect is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the (a) alkali-soluble resin. From the viewpoint of maintaining mechanical properties such as elongation, it is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて硬化後の収縮残膜率を小さくしない範囲でフェノール性水酸基を有する低分子化合物を含有してもよい。フェノール性水酸基を有する低分子化合物を含有することにより、パターン加工時のアルカリ溶解性の調節が容易になる。   The positive photosensitive resin composition of the present invention may contain a low molecular compound having a phenolic hydroxyl group as long as it does not reduce the shrinkage residual film ratio after curing. By containing the low molecular weight compound having a phenolic hydroxyl group, it is easy to adjust the alkali solubility during pattern processing.

前記効果発現を目的とする場合に好ましいフェノール性水酸基を有する低分子化合物の含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、伸度等機械特性維持の観点で、好ましくは30質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。   The content of the low molecular weight compound having a phenolic hydroxyl group that is preferable for the purpose of manifesting the effect is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the (a) alkali-soluble resin. From the viewpoint of maintaining mechanical properties such as elongation, it is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、必要に応じて基板との濡れ性を向上させる目的で界面活性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ−テル類を含有してもよい。   The positive photosensitive resin composition of the present invention is a surfactant, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, alcohols such as ethanol, cyclohexanone for the purpose of improving the wettability with the substrate as necessary. , Ketones such as methyl isobutyl ketone, and ethers such as tetrahydrofuran and dioxane.

これらの基板との濡れ性を向上させる目的で用いる化合物の好ましい含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して0.001質量部以上であり、適度な膜厚を得る観点で、好ましくは1800質量部以下、より好ましくは1500質量部以下である。   The preferable content of the compound used for the purpose of improving the wettability with these substrates is 0.001 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of (a) the alkali-soluble resin, and from the viewpoint of obtaining an appropriate film thickness, Preferably it is 1800 mass parts or less, More preferably, it is 1500 mass parts or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物は無機粒子を含んでもよい。好ましい具体例としては酸化珪素、酸化チタン、チタン酸バリウム、アルミナ、タルクなどが挙げられるがこれらに限定されない。   The positive photosensitive resin composition of the present invention may contain inorganic particles. Preferred specific examples include, but are not limited to, silicon oxide, titanium oxide, barium titanate, alumina, talc and the like.

これら無機粒子の一次粒子径は好ましくは100nm以下、特に好ましくは60nm以下である。   The primary particle diameter of these inorganic particles is preferably 100 nm or less, particularly preferably 60 nm or less.

無機粒子の一次粒子径に関して、数平均粒子径として、比表面積から求められる算出法が挙げられる。比表面積は、単位質量の粉体に含まれる表面積の総和として定義される。比表面積の測定法としてはBET法が挙げられ、比表面積測定装置(Mountech社製 HM model−1201など)を用いて測定することができる。   Regarding the primary particle diameter of the inorganic particles, the number average particle diameter may be calculated from the specific surface area. Specific surface area is defined as the sum of the surface areas contained in a unit mass of powder. As a specific surface area measurement method, there is a BET method, which can be measured using a specific surface area measurement device (such as HM model-1201 manufactured by Mounttech).

また、シリコン基板との接着性を高めるために保存安定性を損なわない範囲で、トリメトキシアミノプロピルシラン、トリメトキシエポキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリメトキシチオールプロピルシランなどのシランカップリング剤を含有してもよい。   It also contains a silane coupling agent such as trimethoxyaminopropyl silane, trimethoxy epoxy silane, trimethoxy vinyl silane, trimethoxy thiol propyl silane as long as storage stability is not impaired in order to enhance adhesion to the silicon substrate. May be.

これらのシリコン基板との接着性を高めるために用いるシランカップリング剤の好ましい含有量は、(a)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して0.01質量部以上であり、伸度等機械特性維持の観点で、好ましくは5質量部以下である。   The preferred content of the silane coupling agent used for enhancing the adhesion to these silicon substrates is (a) 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin, maintaining mechanical properties such as elongation. In view of the above, it is preferably 5 parts by mass or less.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物の粘度は、2〜5000mPa・sが好ましい。粘度が2mPa・s以上となるように固形分濃度を調整することにより、所望の膜厚を得ることが容易になる。一方粘度が5000mPa・s以下であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。このような粘度を有する樹脂組成物は、例えば固形分濃度を5〜60質量%にすることで容易に得ることができる。   The viscosity of the positive photosensitive resin composition of the present invention is preferably 2 to 5000 mPa · s. By adjusting the solid content concentration so that the viscosity is 2 mPa · s or more, it becomes easy to obtain a desired film thickness. On the other hand, when the viscosity is 5000 mPa · s or less, it becomes easy to obtain a highly uniform coating film. The resin composition having such a viscosity can be easily obtained by setting the solid content concentration to 5 to 60% by mass, for example.

次に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いて基板上に樹脂パターンを形成する方法について説明する。なお、本明細書において、本発明のポジ型感光性樹脂組成物から形成された未硬化のパターンを未硬化の樹脂パターンと記し、これを硬化して得られるパターンを硬化樹脂パターンと記す。また、単に樹脂パターンと記した場合には、未硬化の樹脂パターンと硬化樹脂パターンとを総称するものとする。樹脂パターンを形成する基板としては、特に限定されないが、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、半導体装置に用いられることが好ましく、かかる用途に用いられる場合には、基板として回路が形成されたシリコンウエハのような半導体素子上に樹脂パターンを形成することが好ましい。   Next, a method for forming a resin pattern on a substrate using the positive photosensitive resin composition of the present invention will be described. In the present specification, an uncured pattern formed from the positive photosensitive resin composition of the present invention is referred to as an uncured resin pattern, and a pattern obtained by curing this is referred to as a cured resin pattern. In addition, when simply referred to as a resin pattern, the uncured resin pattern and the cured resin pattern are collectively referred to. The substrate on which the resin pattern is formed is not particularly limited, but the positive photosensitive resin composition of the present invention is preferably used in a semiconductor device, and when used in such applications, a circuit is formed as the substrate. It is preferable to form a resin pattern on a semiconductor element such as a silicon wafer.

まず、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板に塗布する。基板としてはシリコン、セラミックス類、ガリウムヒ素などのウエハ、または、その上に金属が電極、配線として形成されているものが用いられるが、これらに限定されない。電極、配線として使用される金属としてはアルミニウム(Al)、Al−Si、Al−Si−Cu、Cuなどが挙げられるが、これらに限定されない。本発明はとりわけOアッシング後の無電解めっき工程においてもアルミパッドとの密着信頼性に優れた硬化樹脂パターンおよびそれを用いた半導体を提供するものであるため、アルミパッドが形成されている基板を用いることがより好ましい。本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板に塗布する塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティングなどの方法が適用できる。また、塗布する際の膜厚は、塗布手法、ポジ型感光性樹脂組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が0.1〜150μmになるように塗布されることが好ましい。First, the positive photosensitive resin composition of the present invention is applied to a substrate. As the substrate, a wafer made of silicon, ceramics, gallium arsenide, or the like on which a metal is formed as an electrode or wiring is used, but is not limited thereto. Examples of the metal used as the electrode and wiring include, but are not limited to, aluminum (Al), Al—Si, Al—Si—Cu, and Cu. In particular, the present invention provides a cured resin pattern having excellent adhesion reliability with an aluminum pad and a semiconductor using the same even in an electroless plating process after O 2 ashing, and thus a substrate on which an aluminum pad is formed. It is more preferable to use As a coating method for coating the positive photosensitive resin composition of the present invention on a substrate, methods such as spin coating using a spinner, spray coating, and roll coating can be applied. Moreover, although the film thickness at the time of application varies depending on the application method, the solid content concentration of the positive photosensitive resin composition, the viscosity, etc., it is usually applied so that the film thickness after drying is 0.1 to 150 μm. It is preferable.

基板とポジ型感光性樹脂組成物との接着性を高めるために、基板を前述のシランカップリング剤で前処理することもできる。例えば、シランカップリング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5〜20質量%の濃度で溶解させた溶液を、スピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などにより表面処理をする。場合によっては、その後50〜300℃の熱処理を行い、基板とシランカップリング剤との反応を進行させることも好ましい。   In order to enhance the adhesion between the substrate and the positive photosensitive resin composition, the substrate can be pretreated with the above-mentioned silane coupling agent. For example, a silane coupling agent is dissolved in a solvent such as isopropanol, ethanol, methanol, water, tetrahydrofuran, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, diethyl adipate at a concentration of 0.5 to 20% by mass. The solution is subjected to surface treatment by spin coating, dipping, spray coating, steam treatment or the like. In some cases, it is also preferable to carry out a heat treatment at 50 to 300 ° C. to advance the reaction between the substrate and the silane coupling agent.

次にポジ型感光性樹脂組成物を塗布した基板を乾燥して、ポジ型感光性樹脂組成物の未硬化の被膜(以下プリベーク膜とも呼ぶ)を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50〜150℃の範囲で1分間〜数時間行うことが好ましい。   Next, the substrate coated with the positive photosensitive resin composition is dried to obtain an uncured film (hereinafter also referred to as a pre-baked film) of the positive photosensitive resin composition. Drying is preferably performed using an oven, a hot plate, infrared rays, or the like at 50 to 150 ° C. for 1 minute to several hours.

次に、このポジ型感光性樹脂組成物の未硬化の被膜の上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)が好ましく用いられる。露光後、現像液を用いて露光部を除去して未硬化の樹脂パターンを形成する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化コリン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを添加してもよい。現像後は水にてリンス処理をすることが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。   Next, exposure is performed by irradiating actinic radiation through a mask having a desired pattern on the uncured film of the positive photosensitive resin composition. As the actinic radiation used for exposure, there are ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays and the like. In the present invention, i rays (365 nm), h rays (405 nm) and g rays (436 nm) of a mercury lamp are preferably used. After the exposure, the exposed portion is removed using a developer to form an uncured resin pattern. Developers include tetramethylammonium hydroxide, choline hydroxide, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethyl An aqueous solution of a compound exhibiting alkalinity such as aminoethanol, dimethylaminoethyl methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, and hexamethylenediamine is preferred. In some cases, these alkaline aqueous solutions may contain polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, dimethylacrylamide, methanol, ethanol, Alcohols such as isopropanol, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone may be added singly or in combination. Good. After development, it is preferable to rinse with water. Here, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water for rinsing treatment.

現像後、所定の温度を加えて加熱処理を行い、熱架橋反応、イミド閉環反応、オキサゾール閉環反応を進行させて硬化樹脂パターンとする。硬化させることで樹脂パターンの耐熱性および耐薬品性を向上させることができる。この加熱処理は温度を選び段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間〜5時間実施するのが好ましい。一例としては、150℃、220℃、320℃で各30分ずつ熱処理する。あるいは室温より400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。   After development, a predetermined temperature is applied and heat treatment is performed, and a thermal crosslinking reaction, an imide ring-closing reaction, and an oxazole ring-closing reaction are advanced to form a cured resin pattern. By curing, the heat resistance and chemical resistance of the resin pattern can be improved. This heat treatment is preferably carried out for 5 minutes to 5 hours while selecting the temperature and raising the temperature stepwise, or selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature. As an example, heat treatment is performed at 150 ° C., 220 ° C., and 320 ° C. for 30 minutes each. Alternatively, a method such as linearly raising the temperature from room temperature to 400 ° C. over 2 hours may be mentioned.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いて形成された硬化樹脂パターンの好ましい厚みは0.1μm以上150μm以下であるが、十分な耐薬品性を得るため、より好ましくは3.0μm以上、さらに好ましくは4.0μm以上、特に好ましくは4.5μm以上であり、感度、解像度を高くするため、より好ましくは15.0μm以下、さらに好ましくは8.0μm以下、特に好ましくは7.0μm以下である。   The preferred thickness of the cured resin pattern formed using the positive photosensitive resin composition of the present invention is 0.1 μm or more and 150 μm or less, but in order to obtain sufficient chemical resistance, more preferably 3.0 μm or more, More preferably, it is 4.0 μm or more, and particularly preferably 4.5 μm or more. In order to increase sensitivity and resolution, it is more preferably 15.0 μm or less, further preferably 8.0 μm or less, particularly preferably 7.0 μm or less. is there.

本発明のポジ型感光性樹脂組成物により形成した硬化樹脂パターンは、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層などの用途に好適に用いられる。   The cured resin pattern formed by the positive photosensitive resin composition of the present invention is used for a semiconductor passivation film, a protective film for a semiconductor element, an interlayer insulating film for multilayer wiring for high-density mounting, an insulating layer for an organic electroluminescent element, etc. Is preferably used.

硬化膜の樹脂パターンが開口部を有する場合、硬化樹脂パターン形成後に、O、Ar等のガスを用いてアッシング処理を実施してもよい。こうすることで、硬化樹脂パターン開口部の有機物残渣を除去でき、例えば電極パッドの接続信頼性を向上させることができる。アッシング処理としてはプラズマ処理、リアクティブイオンエッチング(RIE)、逆スパッタなどが挙げられるがこれらに限定されない。When the resin pattern of the cured film has an opening, an ashing process may be performed using a gas such as O 2 or Ar after the cured resin pattern is formed. By doing so, organic residue in the cured resin pattern opening can be removed, and for example, the connection reliability of the electrode pad can be improved. Examples of the ashing treatment include, but are not limited to, plasma treatment, reactive ion etching (RIE), and reverse sputtering.

本発明の硬化樹脂パターンはとりわけOアッシング後の耐薬品性に優れており、pHが2以下の強酸性液体、pHが12以上の強アルカリ性液体、フラックス液、電解めっき液、無電解めっき液から選択される1種以上の液で処理する工程を含む半導体の製造に好適に用いられる。The cured resin pattern of the present invention is particularly excellent in chemical resistance after O 2 ashing, a strongly acidic liquid having a pH of 2 or less, a strong alkaline liquid having a pH of 12 or more, a flux solution, an electrolytic plating solution, and an electroless plating solution. It is used suitably for manufacture of a semiconductor including the process processed with 1 or more types of liquids selected from these.

pHが2以下の強酸性液体の例としては例えば塩酸、硝酸、硫酸などが挙げられるがこれらに限定されない。半導体の製造工程においては、例えば、アルミパッド上の無電解めっきにおける前処理としてアルミパッド表面に亜鉛めっきを2回に分けて実施するダブルジンケート処理において、1回目のジンケート処理後の亜鉛層を除去する際に、希硝酸などの強酸が使用される。   Examples of strongly acidic liquids having a pH of 2 or lower include, but are not limited to, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like. In the semiconductor manufacturing process, for example, the zinc layer after the first zincate treatment is removed in the double zincate treatment in which zinc plating is performed on the surface of the aluminum pad in two steps as a pretreatment in the electroless plating on the aluminum pad. In doing so, a strong acid such as dilute nitric acid is used.

pHが12以上の強アルカリ性液体の例としては例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化バリウム水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、水酸化コリン水溶液などが挙げられるがこれらに限定されない。後述するジンケート処理液もpH12以上の強アルカリ性液体として広く使用されている。   Examples of strong alkaline liquids having a pH of 12 or more include sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, calcium hydroxide aqueous solution, barium hydroxide aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, choline hydroxide aqueous solution and the like. It is not limited to. The zincate treatment liquid described later is also widely used as a strong alkaline liquid having a pH of 12 or more.

フラックス液の例としては、例えば、ロジン系フラックス、有機水溶性フラックス、無機水溶性フラックスなどが挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of the flux liquid include, but are not limited to, a rosin-based flux, an organic water-soluble flux, an inorganic water-soluble flux, and the like.

本発明における電解めっき液、無電解めっき液には、その前処理工程として一時的に金属または合金をめっき成長させる液も含まれる。なお、本発明に記載している合金は、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものを指し、固溶体、共晶、金属間化合物など様々な態様があるがこれら全てを含める。   The electrolytic plating solution and electroless plating solution in the present invention include a solution for temporarily growing a metal or alloy as a pretreatment step. The alloy described in the present invention refers to a metal-like material composed of a plurality of metal elements or a metal element and a non-metal element, and there are various modes such as a solid solution, a eutectic, and an intermetallic compound. include.

このような前処理工程として金属または合金をめっき成長させる例として、例えばアルミニウム表面に無電解ニッケルめっきをする前に行うジンケート処理が挙げられる。   As an example of plating growth of a metal or an alloy as such a pretreatment step, for example, a zincate treatment performed before electroless nickel plating is performed on an aluminum surface.

電解めっき液でめっきする金属または合金の例としては、例えば銅、ニッケル、金、Sn−Agなどが挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of metals or alloys plated with an electrolytic plating solution include, but are not limited to, copper, nickel, gold, Sn-Ag, and the like.

無電解めっき液およびその前処理液でめっきする金属または合金の例としては、亜鉛、ニッケル、スズ、金、パラジウムなどが挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of metals or alloys plated with the electroless plating solution and its pretreatment solution include, but are not limited to, zinc, nickel, tin, gold, palladium, and the like.

電解めっき液または無電解めっき液を用いて金属または合金をめっき成長させる場合、1種類目の金属または合金をめっき成長させた後、その直後または別の1種類以上の液で1回以上処理をした後に、1種類目とは異なる2種類目の金属または合金をめっき成長させることが好ましく、さらに3以上の種類の金属または合金をめっき成長させてもよい。こうすることで、金属または合金のめっき成長速度、めっき膜の緻密性、イオン化傾向の大小などを考慮して、より信頼性の高いめっきが可能になり、さらには高価な金やパラジウムの使用量を減らし、コストを抑えることができる。   When a metal or alloy is plated and grown using an electrolytic plating solution or an electroless plating solution, after the first type of metal or alloy is grown by plating, the treatment is performed one or more times immediately after that or with one or more other types of solutions. After that, it is preferable to perform plating growth of a second type of metal or alloy different from the first type, and further, three or more types of metal or alloy may be grown by plating. This makes it possible to perform plating with higher reliability in consideration of the plating growth rate of the metal or alloy, the denseness of the plating film, the magnitude of the ionization tendency, and the amount of expensive gold or palladium used. To reduce costs.

本発明の硬化樹脂パターンはとりわけOアッシング後の無電解めっき工程においてもアルミパッドとの密着信頼性に優れているため、硬化膜の樹脂パターンが開口部を有する場合、当該硬化樹脂パターンの開口部の少なくとも1つがアルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドの上部に配置されていることが好ましい。このような配置で無電解ニッケル/置換金めっきを施すことで、アルミパッドと硬化樹脂パターンの密着信頼性が優れ、かつワイヤーボンディングやはんだボールとの優れた濡れ性、ニッケル層のはんだ拡散防止効果を有するアンダーバンプメタルを、アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッド上部に形成することができ、高い接続信頼性の電極パッドとして使用できる。Since the cured resin pattern of the present invention is particularly excellent in adhesion reliability with an aluminum pad even in an electroless plating process after O 2 ashing, when the resin pattern of the cured film has an opening, the opening of the cured resin pattern Preferably, at least one of the parts is disposed on top of a pad having aluminum or an aluminum alloy. By applying electroless nickel / displacement gold plating in such an arrangement, excellent adhesion reliability between the aluminum pad and the cured resin pattern, excellent wettability with wire bonding and solder balls, and solder diffusion prevention effect of the nickel layer Can be formed on the pad having aluminum or aluminum alloy, and can be used as an electrode pad with high connection reliability.

アンダーバンプメタルとして使用する金属としては、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、クロム、チタン、チタンタングステン、金、白金、およびパラジウムなどが挙げられるがこれらに限定されない。これらの中でも、比較的安価であることからニッケルまたはニッケル合金を主として用いることが好ましく、アンダーバンプメタル中のニッケル元素の好ましい含有量は60質量%以上99.9質量%以下、より好ましくは70質量%以上99.9質量%以下、さらに好ましくは80質量%以上99.9質量%以下である。   Examples of the metal used as the under bump metal include, but are not limited to, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, chromium, titanium, titanium tungsten, gold, platinum, and palladium. Among these, nickel or a nickel alloy is preferably used mainly because it is relatively inexpensive, and the preferable content of nickel element in the under bump metal is 60% by mass or more and 99.9% by mass or less, more preferably 70% by mass. % Or more and 99.9% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 99.9% by mass or less.

また、アンダーバンプメタルの表面には金や銅などの保護層を有することが接続信頼性向上の観点で好ましく、金元素の保護層を有することがより好ましい。接続信頼性の点において、アンダーバンプメタルはニッケル元素以外の元素を有することが好ましく、アンダーバンプメタル中のニッケル元素の好ましい含有量は99.9質量%以下、より好ましくは99.5質量%以下、さらに好ましくは99.0質量%以下である。アルミニウム合金の例としては、Al−Si、Al−Si−Cuなどが挙げられるがこれらに限定されない。   In addition, it is preferable to have a protective layer such as gold or copper on the surface of the under bump metal from the viewpoint of improving connection reliability, and it is more preferable to have a protective layer of gold element. In terms of connection reliability, the under bump metal preferably has an element other than nickel, and the preferable content of nickel in the under bump metal is 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less. More preferably, it is 99.0 mass% or less. Examples of the aluminum alloy include, but are not limited to, Al—Si, Al—Si—Cu, and the like.

前記アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドと外部電極が、前記アンダーバンプメタルを介し、はんだバンプ、金ワイヤー、および銅ワイヤーのいずれかによって接続されていることが、接続部の金属腐食を抑制して高い接続信頼性を得る観点から好ましい。   The pad having the aluminum or aluminum alloy and the external electrode are connected through the under bump metal by any one of a solder bump, a gold wire, and a copper wire, which suppresses metal corrosion of the connection portion and is high. This is preferable from the viewpoint of obtaining connection reliability.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these examples.

なお、実施例において半導体素子のモデルとしてシリコンウエハを用い、シリコンウエハに直接、または、金属層をスパッタにより形成した後、ポジ型感光性樹脂組成物を塗布して樹脂被膜を形成し評価を行った。樹脂被膜(未硬化の樹脂パターンおよび/または硬化樹脂パターン含む)の評価において、シリコンウエハ上に直接形成された樹脂被膜であるかスパッタにより形成された金属層上に形成された樹脂被膜であるかを区別する必要がない場合には、シリコンウエハと金属層が形成されたシリコンウエハを総称して、基板と表記した。   In the examples, a silicon wafer was used as a model of the semiconductor element, and a metal layer was formed directly on the silicon wafer or by sputtering, and then a positive photosensitive resin composition was applied to form a resin film for evaluation. It was. Whether the resin film (including an uncured resin pattern and / or a cured resin pattern) is a resin film directly formed on a silicon wafer or a resin film formed on a metal layer formed by sputtering. When it is not necessary to distinguish between the two, the silicon wafer and the silicon wafer on which the metal layer is formed are collectively referred to as a substrate.

まず、各実施例および比較例における評価方法について説明する。ポジ型感光性樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)の評価においては、あらかじめ1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルター(住友電気工業(株)製)で濾過したワニスを用いた。   First, an evaluation method in each example and comparative example will be described. In the evaluation of the positive photosensitive resin composition (hereinafter referred to as “varnish”), a varnish previously filtered with a 1 μm polytetrafluoroethylene filter (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) was used.

(1)膜厚測定
基板上の樹脂被膜の膜厚は光干渉式膜厚測定装置(大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースVM−1030)を使用して測定した。なお、屈折率は、ポリイミドを対象に、1.629として測定した。
(1) Film thickness measurement The film thickness of the resin film on a board | substrate was measured using the optical interference type film thickness measuring apparatus (Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. lambda ace VM-1030). The refractive index was measured as 1.629 for polyimide.

(2)イミド環閉環率(RIM(%))
ポリイミド(前駆体)樹脂を35質量%でγ−ブチロラクトン(以下GBLと呼ぶ)に溶解し、4インチのシリコンウエハ上にスピンナ(ミカサ(株)製1H−DX)を用いてスピンコート法で塗布し、次いでホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製D−SPIN)を用いて120℃で3分ベークし、厚さ4〜5μmのプリベーク膜を作製した。この樹脂膜付きウエハを2分割し、一方をクリーンオーブン(光洋サーモシステム(株)製CLH−21CD−S)を用いて、窒素気流下(酸素濃度20ppm以下)140℃で30分、次いでさらに昇温して320℃で1時間硬化した。赤外分光光度計((株)堀場製作所製FT−720)を用いて硬化前後の樹脂膜の透過赤外吸収スペクトルをそれぞれ測定し、ポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピーク(1780cm−1付近、1377cm−1付近)の存在を確認の上、1377cm−1付近のピーク強度(硬化前:X、硬化後:Y)を求めた。これらのピーク強度比を算出し、熱処理前ポリマー中のイミド基の含量、すなわちイミド環閉環率を求めた(RIM=X/Y×100(%))。
(2) Imido ring closure rate (R IM (%))
A polyimide (precursor) resin is dissolved in γ-butyrolactone (hereinafter referred to as GBL) at 35% by mass and applied onto a 4-inch silicon wafer by a spin coater using a spinner (1H-DX manufactured by Mikasa Co., Ltd.). Then, it was baked at 120 ° C. for 3 minutes using a hot plate (D-SPIN manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) to prepare a pre-baked film having a thickness of 4 to 5 μm. This wafer with resin film was divided into two, and one side was cleaned using a clean oven (CLH-21CD-S manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.) under nitrogen flow (oxygen concentration 20 ppm or less) at 140 ° C. for 30 minutes and then further increased. Warmed and cured at 320 ° C. for 1 hour. The transmission infrared absorption spectrum of the resin film before and after curing was measured using an infrared spectrophotometer (FT-720 manufactured by HORIBA, Ltd.), respectively, and the absorption peak (near 1780 cm −1) of the imide structure attributed to polyimide. After confirming the presence of 1377 cm −1 ), the peak intensity around 1377 cm −1 (before curing: X, after curing: Y) was determined. These peak intensity ratios were calculated to determine the content of imide groups in the polymer before heat treatment, that is, the imide ring closure rate (R IM = X / Y × 100 (%)).

(3)感光特性の評価
ワニスを、120℃で3分間プリベーク後の膜厚が10μmになるように、8インチのシリコンウエハ上に塗布現像装置(東京エレクトロン(株)製ACT−8)を用いてワニスをスピンコート法で塗布しプリベークした。プリベーク後の樹脂被膜が形成されたシリコンウエハを露光機i線ステッパー((株)ニコン製NSR−2005i9C)にパターンの切られたレチクルをセットし、100〜1000mJ/cmの露光量にて10mJ/cmステップで露光した。露光後、ACT−8の現像装置を用いて、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下TMAHと呼ぶ)水溶液(三菱ガス化学(株)製ELM−D)を用いてパドル法で現像液の吐出時間10秒、パドル時間25秒の現像を2回繰り返し、純水でリンス後、振り切り乾燥し、露光部が完全に溶解する最低露光量を求めた。その結果、最低露光量が500mJ/cm以上であるものを不十分(B)、300mJ/cm以上500mJ/cm未満のものを良好(A)、300mJ/cm未満のものをきわめて良好(S)とした。
(3) Evaluation of photosensitive characteristics Using a coating and developing apparatus (ACT-8 manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.) on an 8-inch silicon wafer so that the film thickness after pre-baking the varnish for 3 minutes at 120 ° C. is 10 μm. The varnish was applied by spin coating and prebaked. A silicon wafer on which a pre-baked resin film is formed is set with a reticle having a pattern cut on an exposure machine i-line stepper (NSR-2005i9C manufactured by Nikon Corporation), and an exposure dose of 100 to 1000 mJ / cm 2 is 10 mJ. / Cm 2 step for exposure. After exposure, using a developing device of ACT-8, development is performed by a paddle method using a 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) (ELM-D manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.). Development with a liquid discharge time of 10 seconds and a paddle time of 25 seconds was repeated twice, rinsed with pure water, shaken and dried, and the minimum exposure amount at which the exposed portion was completely dissolved was determined. As a result, the minimum exposure amount is 500 mJ / cm 2 or more is insufficient (B), 300 mJ / cm 2 or more and less than 500 mJ / cm 2 is good (A), and the one with less than 300 mJ / cm 2 is very good (S).

(4)耐薬品性の評価
4インチシリコンウエハ上にTiとAlのスパッタリングをこの順に連続して実施し、下層Tiが50nm、上層Alが200nmの厚みで形成されたスパッタ基板(以下Alスパッタ基板と呼ぶ)を用意した。ジンケート液および無電解Ni/置換Auめっき処理に対する耐薬品性はこのAlスパッタ基板を、強酸およびフラックス液に対する耐薬品性は4インチシリコンウエハをそれぞれ基板として使用した。基板上にワニスをスピンナ(ミカサ(株)製)を用いてスピンコート法で塗布し、次いでホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製D−SPIN)を用いて120℃のホットプレートで3分ベークし、厚さ約6〜13μmのプリベーク膜を作製した。プリベーク後膜厚は狙いの硬化後膜厚に応じて適宜調節した。マスクアライナー(ユニオン光学(株)製PEM−6M)に樹脂被膜付き基板とパターンの切られたレチクルを重ねてセットし、i線換算で500mJ/cmの露光量でブロードバンド光で露光した。露光後、2.38質量%のTMAH水溶液(多摩化学工業(株)製)を用いてディップ法で現像を行ない、その後純水でリンスし、ポジ型の樹脂パターンを得た。この樹脂パターン付き基板をクリーンオーブン(光洋サーモシステム(株)製CLH−21CD−S)を用いて、窒素気流下(酸素濃度20ppm以下)140℃で30分、次いでさらに昇温して320℃で1時間硬化し、ポリイミドの樹脂パターンを硬化させた。さらにRIE装置(サムコ(株)製RIE−10N)を用いて、O13Pa、200W、5分のOアッシング処理を行った。Oアッシング処理による膜減りは約0.4μmであった。処理後の樹脂パターン付き基板を用いて以下の耐薬品性評価を行った。耐薬試験後の観察には光干渉式膜厚測定装置(大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースVM−1030)の光学顕微鏡を用いた。
(4) Evaluation of chemical resistance Sputtered substrate (hereinafter referred to as Al sputtered substrate) in which sputtering of Ti and Al was successively performed in this order on a 4-inch silicon wafer, and the lower layer Ti was formed with a thickness of 50 nm and the upper layer Al was formed with a thickness of 200 nm. Prepared). The Al sputter substrate was used for chemical resistance against the zincate solution and the electroless Ni / substituted Au plating treatment, and a 4-inch silicon wafer was used as the substrate for chemical resistance against strong acid and flux solution. The varnish is applied onto the substrate by spin coating using a spinner (Mikasa Co., Ltd.), and then 3 minutes on a hot plate at 120 ° C. using a hot plate (D-SPIN made by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). Baking was performed to prepare a pre-baked film having a thickness of about 6 to 13 μm. The film thickness after pre-baking was appropriately adjusted according to the target film thickness after curing. A substrate with a resin coating and a reticle with a cut pattern were set on a mask aligner (PEM-6M manufactured by Union Optics Co., Ltd.) and exposed with broadband light at an exposure amount of 500 mJ / cm 2 in terms of i-line. After the exposure, development was performed by a dipping method using a 2.38 mass% TMAH aqueous solution (manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd.), and then rinsed with pure water to obtain a positive type resin pattern. Using a clean oven (CLH-21CD-S, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.), the substrate with the resin pattern was heated at 140 ° C. for 30 minutes under a nitrogen stream (oxygen concentration 20 ppm or less), then further heated to 320 ° C. It was cured for 1 hour to cure the polyimide resin pattern. Further, using an RIE apparatus (RIE-10N manufactured by Samco Co., Ltd.), O 2 13 Pa, 200 W, O 2 ashing treatment for 5 minutes was performed. The film reduction due to the O 2 ashing process was about 0.4 μm. The following chemical-resistance evaluation was performed using the board | substrate with a resin pattern after a process. For observation after the chemical resistance test, an optical microscope of an optical interference film thickness measuring device (Lambda Ace VM-1030 manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) was used.

(4−1)ジンケート処理
上記の方法で用意したOアッシング処理済み硬化樹脂パターン付きAlスパッタ基板(本項の評価の説明では、以下、基板と記す)を、ジンケート液(メルプレート(登録商標)FZ−7350(メルテックス(株)製)/メルプレート(登録商標)ジンケートF−プラス(メルテックス(株)製)/純水=20/1/79(体積比))に22℃で5分浸漬し、純水に30秒浸漬させて洗浄し、エアーブローによって乾燥した。処理後の基板の100μm角の正方形抜きパターンの周縁部を観察し、残しパターンへの染み込み幅を測定した。測定は5箇所で行い、その平均値が20μm以上のものを不十分(B)、10μm以上20μm未満のものを良好(A)、10μm未満のものをきわめて良好(S)とした。
(4-1) Zincate Treatment An Al sputtered substrate with a cured resin pattern subjected to O 2 ashing treatment prepared by the above method (hereinafter referred to as a substrate in the description of the evaluation in this section) is used as a zincate solution (Melplate (registered trademark)). FZ-7350 (Meltex Co., Ltd.) / Melplate (registered trademark) Zincate F-Plus (Meltex Co., Ltd.) / Pure water = 20/1/79 (volume ratio)) at 22 ° C. 5 It was immersed for a minute, washed by immersing it in pure water for 30 seconds, and dried by air blow. The peripheral portion of the 100 μm square square-extracted pattern of the substrate after processing was observed, and the penetration width into the remaining pattern was measured. The measurement was performed at five locations, and the average value of 20 μm or more was insufficient (B), 10 μm or more but less than 20 μm was good (A), and the average value less than 10 μm was very good (S).

(4−2)強酸処理
上記の方法で用意したOアッシング処理済み硬化樹脂パターン付きシリコン基板(本項の評価の説明では、以下、基板と記す)を、5質量%硫酸に40℃で5分浸漬し、純水に30秒浸漬させて洗浄し、エアーブローによって乾燥した。処理後の基板を観察し、樹脂膜表面のクラックの有無を観察し、クラックの発生したものを不十分(B)、発生していないものを良好(A)とした。
(4-2) Strong Acid Treatment A silicon substrate with a cured resin pattern that has been subjected to O 2 ashing treatment prepared by the above method (hereinafter referred to as a substrate in the description of the evaluation in this section) is 5% sulfuric acid at 40 ° C. It was immersed for a minute, washed by immersing it in pure water for 30 seconds, and dried by air blow. The substrate after the treatment was observed, the presence or absence of cracks on the surface of the resin film was observed, and those with cracks were judged as insufficient (B) and those without cracks as good (A).

(4−3)フラックス処理
上記の方法で用意したOアッシング処理済み硬化樹脂パターン付きシリコン基板(本項の評価の説明では、以下、基板と記す)を、フラックス液(荒川化学工業(株)製WHD−001)を塗り付け、250℃のホットプレート(アズワン(株)製HHP−170D)で1分加熱し、純水に浸漬の上、超音波洗浄機(アイワ医科工業(株)製AU−26C)を用いて洗浄し、エアーブローによって乾燥した。処理後の基板を観察し、樹脂膜表面のクラックの有無を観察し、クラックの発生したものを不十分(B)、発生していないものを良好(A)とした。
(4-3) Flux treatment A silicon substrate with a cured resin pattern subjected to O 2 ashing treatment prepared by the above method (hereinafter referred to as a substrate in the description of the evaluation in this section) is used as a flux solution (Arakawa Chemical Industries, Ltd.). WHD-001) is applied, heated on a hot plate at 250 ° C. (HHP-170D manufactured by As One Co., Ltd.) for 1 minute, immersed in pure water, and then subjected to an ultrasonic cleaner (AU manufactured by Aiwa Medical Industry Co., Ltd.). -26C) and dried by air blow. The substrate after the treatment was observed, the presence or absence of cracks on the surface of the resin film was observed, and those with cracks were judged as insufficient (B) and those without cracks as good (A).

(4−4)無電解Ni/置換Auめっき処理
上記の方法で用意したOアッシング処理済み硬化樹脂パターン付きAlスパッタ基板(本項の評価の説明では、以下、基板と記す)を、表1の液に工程1から8まで順に浸漬処理を実施した。ただし、各液への浸漬後、その都度純水への浸漬による洗浄およびエアーブローによる乾燥を実施した。表中、メルクリーナー、メルプレートはいずれも登録商標でメルテックス(株)製である。
(4-4) Electroless Ni / Substituted Au Plating Treatment An Al sputtered substrate with a cured resin pattern that has been subjected to O 2 ashing treatment prepared by the above method (hereinafter referred to as a substrate in the description of the evaluation in this section) is shown in Table 1. A dipping process was carried out in order from step 1 to step 8 in the solution. However, after immersion in each solution, cleaning by immersion in pure water and drying by air blow were performed each time. In the table, Mel Cleaner and Mel Plate are both registered trademarks and manufactured by Meltex.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

それぞれの薬液処理後の基板を観察し、100μm角の正方形抜きパターンの周縁部の残しパターンへの染み込み、および樹脂膜表面のクラックの有無を観察した。   The substrate after each chemical solution treatment was observed, and the presence or absence of cracks on the surface of the resin film and the permeation into the remaining pattern at the peripheral edge of the 100 μm square pattern was observed.

[合成例1] ジアミン化合物(HA)の合成
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BAHFと呼ぶ)164.8g(0.45モル)をアセトン900mL、プロピレンオキシド156.8g(2.7モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに3−ニトロベンゾイルクロリド183.7g(0.99モル)をアセトン900mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
[Synthesis Example 1] Synthesis of diamine compound (HA) 164.8 g (0.45 mol) of 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (hereinafter referred to as BAHF) was added to 900 mL of acetone and propylene. It was dissolved in 156.8 g (2.7 mol) of oxide and cooled to −15 ° C. A solution prepared by dissolving 183.7 g (0.99 mol) of 3-nitrobenzoyl chloride in 900 mL of acetone was added dropwise thereto. After completion of dropping, the mixture was reacted at −15 ° C. for 4 hours and then returned to room temperature. The precipitated white solid was filtered off and vacuum dried at 50 ° C.

固体270gを3Lのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセロソルブ2400mLに分散させ、5%パラジウム−炭素を5g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行なった。2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、濾過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、下記式で表されるジアミン化合物(以下HAと呼ぶ)を得た。   270 g of solid was placed in a 3 L stainless steel autoclave, dispersed in 2400 mL of methyl cellosolve, and 5 g of 5% palladium-carbon was added. Hydrogen was introduced here with a balloon and the reduction reaction was carried out at room temperature. After 2 hours, the reaction was terminated by confirming that the balloons did not squeeze any more. After completion of the reaction, filtration was performed to remove the palladium compound as a catalyst, and the mixture was concentrated with a rotary evaporator to obtain a diamine compound (hereinafter referred to as HA) represented by the following formula.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[合成例2] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−1)の合成
乾燥窒素気流下、ピロメリット酸二無水物(以下PMDAと呼ぶ)1.09g(0.005モル)とビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以下ODPAと呼ぶ)13.96g(0.045モル)をN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと呼ぶ)120gに溶解させた。ここにHA18.14g(0.03モル)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(以下DAEと呼ぶ)2.80g(0.014モル)と1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下SiDAと呼ぶ)0.50g(0.002モル)をNMP40gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。次に末端封止剤として3−アミノフェノール(以下MAPと呼ぶ)0.87g(0.008モル)をNMP10gとともに加え、50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール(以下DMFDMAと呼ぶ)10.72g(0.09モル)をNMP20gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水1Lに投入して沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥し、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−1)の粉末を得た。
Synthesis Example 2 Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-1) 1.09 g (0.005 mol) of pyromellitic dianhydride (hereinafter referred to as PMDA) and bis (3,4) in a dry nitrogen stream -Dicarboxyphenyl) ether dianhydride (hereinafter referred to as ODPA) 13.96 g (0.045 mol) was dissolved in 120 g of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP). Here, HA 18.18 g (0.03 mol), 4,4′-diaminodiphenyl ether (hereinafter referred to as DAE) 2.80 g (0.014 mol) and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane 0.50 g (0.002 mol) (hereinafter referred to as SiDA) was added together with 40 g of NMP, reacted at 20 ° C. for 1 hour, and then reacted at 50 ° C. for 2 hours. Next, 0.87 g (0.008 mol) of 3-aminophenol (hereinafter referred to as MAP) as an end-capping agent was added together with 10 g of NMP, and reacted at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, a solution obtained by diluting 10.72 g (0.09 mol) of N, N-dimethylformamide dimethyl acetal (hereinafter referred to as DMFDMA) with 20 g of NMP was added dropwise over 10 minutes. After dropping, the mixture was stirred at 50 ° C. for 3 hours. After completion of stirring, the solution was cooled to room temperature, and then the solution was poured into 1 L of water to obtain a precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried for 20 hours in a vacuum dryer at 80 ° C. to obtain a powder of an alkali-soluble polyimide precursor resin (A-1).

[合成例3] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−2)の合成
酸二無水物添加量をPMDA2.18g(0.01モル)とODPA12.41g(0.04モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−2)の粉末を得た。
[Synthesis Example 3] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-2) Synthesis except that acid dianhydride addition amount is changed to PMDA 2.18 g (0.01 mol) and ODPA 12.41 g (0.04 mol). A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 2 to obtain an alkali-soluble polyimide precursor resin (A-2) powder.

[合成例4] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−3)の合成
酸二無水物添加量をPMDA4.36g(0.02モル)とODPA9.31g(0.03モル)に変更し、DMFDMA添加量を9.53g(0.08モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−3)の粉末を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-3) The acid dianhydride addition amount was changed to PMDA 4.36 g (0.02 mol) and ODPA 9.31 g (0.03 mol), and DMFDMA was added. A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2 except that the amount was changed to 9.53 g (0.08 mol) to obtain an alkali-soluble polyimide precursor resin (A-3) powder.

[合成例5] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−4)の合成
酸二無水物添加量をPMDA2.18g(0.01モル)とODPA12.41g(0.04モル)に変更し、SiDA以外のジアミン添加量をHA22.67g(0.0375モル)とDAE1.30g(0.0065モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−4)の粉末を得た。
[Synthesis Example 5] Synthesis of alkali-soluble polyimide precursor resin (A-4) The acid dianhydride addition amount was changed to PMDA 2.18 g (0.01 mol) and ODPA 12.41 g (0.04 mol), except for SiDA The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2 except that the amount of diamine added was changed to 22.67 g (0.0375 mol) HA and 1.30 g (0.0065 mol) DAE, and an alkali-soluble polyimide precursor resin (A -4) powder was obtained.

[合成例6] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−5)の合成
SiDA以外のジアミン添加量をHA6.05g(0.01モル)とDAE6.01g(0.03モル)に変更し、DMFDMA添加量を9.53g(0.08モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−5)の粉末を得た。
[Synthesis Example 6] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-5) The amount of diamine other than SiDA was changed to 6.05 g (0.01 mol) and 6.01 g (0.03 mol) of DAE, and DMFDMA was added. A polymerization reaction was performed in the same manner as in Synthesis Example 2 except that the amount was changed to 9.53 g (0.08 mol) to obtain an alkali-soluble polyimide precursor resin (A-5) powder.

[合成例7] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−6)の合成
酸二無水物を1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物1.34g(0.005モル)とODPA13.96g(0.045モル)に変更し、SiDA以外のジアミン添加量をHA17.53g(0.029モル)とDAE2.40g(0.012モル)に変更し、DMFDMA添加量を9.53g(0.08モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−6)の粉末を得た。
[Synthesis Example 7] Synthesis of alkali-soluble polyimide precursor resin (A-6) 1.34 g (0.005 mol) of 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and ODPA13. The amount of diamine other than SiDA was changed to 17.53 g (0.029 mol) of HA and 2.40 g (0.012 mol) of DAE, and the amount of DMFDMA added was 9.53 g (0 Except for changing to 0.08 mol), a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2 to obtain a powder of alkali-soluble polyimide precursor resin (A-6).

[合成例8] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−7)の合成
DAEを4,4’−チオジアニリン3.03g(0.014モル)に変更する以外は合成例3と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−7)の粉末を得た。
[Synthesis Example 8] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-7) Polymerization reaction in the same manner as in Synthesis Example 3 except that DAE was changed to 3.03 g (0.014 mol) of 4,4′-thiodianiline. To obtain a powder of alkali-soluble polyimide precursor resin (A-7).

[合成例9] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−8)の合成
DMFDMA添加後の反応を80℃で3時間撹拌に変更する以外は合成例3と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A−8)の粉末を得た。
[Synthesis Example 9] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A-8) The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 3 except that the reaction after addition of DMFDMA was changed to stirring at 80 ° C. for 3 hours, and alkali-soluble. A powder of polyimide precursor resin (A-8) was obtained.

[合成例10] アルカリ可溶性ポリイミド樹脂(A−9)の合成
乾燥窒素気流下、HA4.53g(0.0075モル)、DAE1.50g(0.0075モル)、BAHF10.26g(0.028モル)、SiDA0.50g(0.002モル)、末端封止剤として、MAP1.09g(0.01モル)をNMP140gに溶解させた。ここにPMDA1.09g(0.005モル)とODPA13.96g(0.045モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間反応させた。その後、キシレンを10g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、150℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、放冷し、溶液を水1Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥しアルカリ可溶性ポリイミド樹脂(A−9)の粉末を得た。
[Synthesis Example 10] Synthesis of alkali-soluble polyimide resin (A-9) 4.53 g (0.0075 mol) HA, 1.50 g (0.0075 mol) DAE, 10.26 g (0.028 mol) BAHF under a dry nitrogen stream. In addition, 0.50 g (0.002 mol) of SiDA and 1.09 g (0.01 mol) of MAP as an end-capping agent were dissolved in 140 g of NMP. PMDA1.09g (0.005mol) and ODPA13.96g (0.045mol) were added with NMP20g here, it was made to react at 20 degreeC for 1 hour, and it was made to react at 50 degreeC then for 4 hours. Thereafter, 10 g of xylene was added, and the mixture was stirred at 150 ° C. for 5 hours while azeotropically distilling water with xylene. After completion of stirring, the mixture was allowed to cool, and the solution was poured into 1 L of water to obtain a white precipitate. The precipitate was collected by filtration, washed three times with water, and then dried for 20 hours in a vacuum dryer at 80 ° C. to obtain an alkali-soluble polyimide resin (A-9) powder.

[合成例11] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−10)の合成
酸二無水物添加量をPMDA6.54g(0.03モル)とODPA6.20g(0.02モル)に変更し、SiDA以外のジアミン添加量をHA17.53g(0.029モル)とDAE2.40g(0.012モル)に変更し、末端封止剤添加量をMAP1.53g(0.014モル)に変更し、DMFDMA添加量を9.53g(0.08モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−10)の粉末を得た。
[Synthesis Example 11] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A′-10) The acid dianhydride addition amount was changed to 6.54 g (0.03 mol) PMDA and 6.20 g (0.02 mol) ODPA, and SiDA The diamine addition amount other than HA was changed to 17.53 g (0.029 mol) and DAE 2.40 g (0.012 mol), and the terminal blocker addition amount was changed to MAP 1.53 g (0.014 mol), DMFDMA A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2 except that the amount added was changed to 9.53 g (0.08 mol) to obtain an alkali-soluble polyimide precursor resin (A′-10) powder.

[合成例12] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−11)の合成
酸二無水物をODPA15.51g(0.05モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−11)の粉末を得た。
[Synthesis Example 12] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A′-11) A polymerization reaction was performed in the same manner as in Synthesis Example 2 except that acid dianhydride was changed to 15.51 g (0.05 mol) of ODPA. The powder of the alkali-soluble polyimide precursor resin (A′-11) was obtained.

[合成例13] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−12)の合成
SiDA以外のジアミンをHA26.60g(0.044モル)に変更する以外は合成例3と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−12)の粉末を得た。
[Synthesis Example 13] Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A′-12) A polymerization reaction is carried out in the same manner as in Synthesis Example 3 except that diamine other than SiDA is changed to 26.60 g (0.044 mol) of HA. The powder of alkali-soluble polyimide precursor resin (A′-12) was obtained.

[合成例14] アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−13)の合成
酸二無水物をODPA15.51g(0.05モル)に変更し、SiDA以外のジアミンをHA26.60g(0.044モル)に変更する以外は合成例2と同様の方法で重合反応を行ない、アルカリ可溶性ポリイミド前駆体樹脂(A’−13)の粉末を得た。
Synthesis Example 14 Synthesis of Alkali-Soluble Polyimide Precursor Resin (A′-13) The acid dianhydride was changed to 15.51 g (0.05 mol) of ODPA, and 26.60 g (0.044 mol) of diamine other than SiDA. The polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2 except that the powder was changed to) to obtain an alkali-soluble polyimide precursor resin (A′-13) powder.

[合成例15] ノボラック樹脂(A’−14)の合成
乾燥窒素気流下、m−クレゾール70.2g(0.65モル)、p−クレゾール37.8g(0.35モル)、37質量%ホルムアルデヒド水溶液75.5g(ホルムアルデヒド0.93モル)、シュウ酸二水和物0.63g(0.005モル)、メチルイソブチルケトン264gを仕込んだ後、油浴中に浸し、反応液を還流させながら4時間重縮合反応を行った。その後、油浴の温度を3時間かけて昇温し、その後に、フラスコ内の圧力を40〜67hPaまで減圧し、揮発分を除去し、溶解している樹脂を室温まで冷却して、アルカリ可溶性のノボラック樹脂(A’−14)のポリマー固体を得た。
[Synthesis Example 15] Synthesis of novolak resin (A'-14) 70.2 g (0.65 mol) of m-cresol, 37.8 g (0.35 mol) of p-cresol, 37% by mass formaldehyde under a dry nitrogen stream 75.5 g of aqueous solution (0.93 mol of formaldehyde), 0.63 g (0.005 mol) of oxalic acid dihydrate and 264 g of methyl isobutyl ketone were charged, and then immersed in an oil bath, while the reaction solution was refluxed. A time polycondensation reaction was performed. Thereafter, the temperature of the oil bath is raised over 3 hours, and then the pressure in the flask is reduced to 40 to 67 hPa, volatile components are removed, the dissolved resin is cooled to room temperature, and alkali-soluble. Of a novolac resin (A′-14) was obtained.

[合成例16] ポリヒドロキシスチレン樹脂(A’−15)の合成
テトラヒドロフラン2400g、開始剤としてsec−ブチルリチウム2.6g(0.04モル)を加えた混合溶液に、p−t−ブトキシスチレン63.5g(0.36モル)とスチレン25.0g(0.24モル)を加えて、3時間撹拌しながら重合させた後、メタノール12.8g(0.4モル)を添加して重合停止反応を行った。次にポリマーを精製するために反応混合物をメタノール3L中に注ぎ、沈降したポリマーを乾燥させ、さらにアセトン1.6Lに溶解し、60℃で濃塩酸2gを加えて7時間撹拌後、水に注いでポリマーを沈澱させ、p−t−ブトキシスチレンを脱保護してヒドロキシスチレンに変換し、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、アルカリ可溶性のポリヒドロキシスチレン樹脂(A’−15)を得た。
[Synthesis Example 16] Synthesis of polyhydroxystyrene resin (A'-15) To a mixed solution of 2400 g of tetrahydrofuran and 2.6 g (0.04 mol) of sec-butyllithium as an initiator, pt-butoxystyrene 63 was added. 0.5 g (0.36 mol) and 25.0 g (0.24 mol) of styrene were added and polymerized with stirring for 3 hours, and then 12.8 g (0.4 mol) of methanol was added to terminate the polymerization reaction. Went. Next, in order to purify the polymer, the reaction mixture was poured into 3 L of methanol, the precipitated polymer was dried, further dissolved in 1.6 L of acetone, 2 g of concentrated hydrochloric acid was added at 60 ° C., stirred for 7 hours, and then poured into water. The polymer was precipitated with, pt-butoxystyrene was deprotected to convert to hydroxystyrene, washed with water three times, and then dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 24 hours to obtain an alkali-soluble polyhydroxystyrene resin. (A′-15) was obtained.

[合成例17] フェノール樹脂(A’−16)の合成
乾燥窒素気流下、2,3−キシレノール61.1g(0.5モル)、サリチルアルデヒド58.0g(0.475モル)、及びp−トルエンスルホン酸1.7g(0.01モル)を油浴中で反応液を還流させながら100℃で4時間重縮合反応を行った。その後、室温まで冷却し、アセトン50gとトリエチルアミン1.0g(0.01モル)を加え30分撹拌した後、さらに純水150gを加え30分撹拌した。分離した水層を取り除いた後、GBL10gを加え、200℃まで昇温し、その後、フラスコ内の圧力を40hPa以下まで減圧し、揮発分を除去した後、室温まで冷却してアルカリ可溶性のフェノール樹脂(A’−16)を得た。
[Synthesis Example 17] Synthesis of phenol resin (A'-16) Under a dry nitrogen stream, 61.1 g (0.5 mol) of 2,3-xylenol, 58.0 g (0.475 mol) of salicylaldehyde, and p- A polycondensation reaction was carried out for 4 hours at 100 ° C. while 1.7 g (0.01 mol) of toluenesulfonic acid was refluxed in an oil bath. After cooling to room temperature, 50 g of acetone and 1.0 g (0.01 mol) of triethylamine were added and stirred for 30 minutes, and then 150 g of pure water was further added and stirred for 30 minutes. After removing the separated aqueous layer, 10 g of GBL was added, the temperature was raised to 200 ° C., the pressure in the flask was then reduced to 40 hPa or less, volatiles were removed, and the mixture was cooled to room temperature and alkali-soluble phenol resin (A'-16) was obtained.

[合成例18] キノンジアジド化合物(B−1)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)42.45g(0.1モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロリド(NAC−5、東洋合成(株)製)75.23g(0.28モル)を1,4−ジオキサン1000gに溶解させた。反応容器を氷冷しながら、1,4−ジオキサン150gとトリエチルアミン30.36g(0.3モル)を混合した液を系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、濾液を純水7Lに投入して沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、さらに1質量%塩酸2Lで洗浄した。その後、さらに純水5Lで2回洗浄した。この沈殿を50℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、Qのうち平均して2.8個が5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化された下記式で表されるキノンジアジド化合物(B−1)を得た。
[Synthesis Example 18] Synthesis of quinonediazide compound (B-1) 42.45 g (0.1 mol) of TrisP-PA (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) and 5-naphthoquinonediazidesulfonyl chloride under a dry nitrogen stream. 75.23 g (0.28 mol) (NAC-5, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was dissolved in 1000 g of 1,4-dioxane. While cooling the reaction vessel with ice, a liquid obtained by mixing 150 g of 1,4-dioxane and 30.36 g (0.3 mol) of triethylamine was added dropwise so that the temperature inside the system would not exceed 35 ° C. It stirred at 30 degreeC after dripping for 2 hours. The triethylamine salt was filtered, and the filtrate was poured into 7 L of pure water to obtain a precipitate. The precipitate was collected by filtration and further washed with 2 L of 1% by mass hydrochloric acid. Thereafter, it was further washed twice with 5 L of pure water. The precipitate was dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 24 hours, and quinonediazide compound (B-1) represented by the following formula in which 2.8 of Q were converted into 5-naphthoquinonediazidesulfonic acid ester on average was obtained. Obtained.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

実施例に使用した熱架橋剤(C−1)HMOM−TPHAP(商品名、本州化学工業(株)製)を以下に示す。   The thermal crosslinking agent (C-1) HMOM-TPHAP (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) used in the examples is shown below.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

比較例に使用した熱塩基発生剤(D−1)(R)−t−ブチル−2−(ヒドロキシメチル)ピロリジン−1−カルボキシレート(和光純薬工業(株)製)を以下に示す。   The thermal base generator (D-1) (R) -t-butyl-2- (hydroxymethyl) pyrrolidine-1-carboxylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) used in the comparative example is shown below.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

合成例2〜14で得たアルカリ可溶性ポリイミド(前駆体)樹脂について、添加量から算出した全テトラカルボン酸残基に占める前記一般式(1)で表されるテトラカルボン酸残基、全ジアミン残基に占める前記一般式(2)で表されるジアミン残基、および全ジアミン残基に占める前記式(3)で表されるジアミン残基の割合(モル%)、上記の方法で求めたイミド環閉環率(RIM(%))、上記(a1)の構造のポリイミド前駆体か(a2)の構造のポリイミドかその他のいずれに該当するかの分類を表2に示す。なお、ポリイミド(前駆体)ではない合成例15〜17に記載のアルカリ可溶性樹脂(A’−14〜16)はその他に分類される。About the alkali-soluble polyimide (precursor) resin obtained in Synthesis Examples 2 to 14, the tetracarboxylic acid residue represented by the general formula (1) and the total diamine residue in the total tetracarboxylic acid residue calculated from the addition amount The diamine residue represented by the general formula (2) in the group, the ratio (mol%) of the diamine residue represented by the formula (3) in the total diamine residue, and the imide determined by the above method Table 2 shows the ring closure rate (R IM (%)), the polyimide precursor having the structure (a1), the polyimide having the structure (a2), or the other classification. In addition, alkali-soluble resin (A'-14-16) as described in the synthesis examples 15-17 which is not a polyimide (precursor) is classified into others.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[ワニスの作製]
容量32mLのポリプロピレンバイアルに表3の組成で各成分を入れ、攪拌脱泡装置((株)シンキー製ARE−310)を用いて、攪拌10分、脱泡1分の条件で混合し、上記の方法で濾過して微小異物を除き、ワニス(W−1〜21)を作製した。なお、表3中、「GBL」はγ−ブチロラクトンを表す。
[Production of varnish]
Each component was put into a polypropylene vial with a capacity of 32 mL according to the composition shown in Table 3, and mixed using a stirring defoaming device (ARE-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.) under the conditions of stirring for 10 minutes and defoaming for 1 minute. Filtration was performed to remove fine foreign matters to prepare varnishes (W-1 to 21). In Table 3, “GBL” represents γ-butyrolactone.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[実施例1〜12、比較例1〜9]
作製したワニスを用い、上記の方法で感光特性およびジンケート処理に対する耐薬品性評価を行なった結果を表4に示す。比較例1は感光特性が不十分であった。比較例2〜9はジンケート処理時の残しパターンへの染み込み幅が大きく、耐薬品性が不十分であった。
[Examples 1-12, Comparative Examples 1-9]
Table 4 shows the results of evaluating the photosensitivity and chemical resistance against zincate treatment using the prepared varnish by the above method. In Comparative Example 1, the photosensitive properties were insufficient. In Comparative Examples 2 to 9, the penetration width into the remaining pattern at the time of the zincate treatment was large, and the chemical resistance was insufficient.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[実施例13〜21、比較例10〜11]
ワニスW−1〜7、11、12、16、および21を用い、上記の方法で強酸処理およびフラックス処理に対する耐薬品性評価を行なった結果を表5に示す。比較例11ではいずれの処理でも樹脂表面にクラックが発生した。
[Examples 13 to 21, Comparative Examples 10 to 11]
Table 5 shows the results of chemical resistance evaluation with respect to strong acid treatment and flux treatment using varnishes W-1 to 7, 11, 12, 16, and 21 by the above-described methods. In Comparative Example 11, cracks occurred on the resin surface in any treatment.

Figure 2017038828
Figure 2017038828

[実施例22および23]
ワニスW−4(実施例22),W−11(実施例23)を用い、上記の方法で無電解Ni/置換Auめっき処理に対する耐薬品性評価を行なった。いずれも全工程を通して100μm角の正方形抜きパターンの周縁部の残しパターンへの染み込みはなく、また、樹脂膜表面のクラックも発生せず、耐薬品性は良好であった。
[Examples 22 and 23]
Using varnish W-4 (Example 22) and W-11 (Example 23), chemical resistance evaluation for electroless Ni / substituted Au plating treatment was performed by the above method. In all cases, no permeation into the remaining pattern of the peripheral portion of the 100 μm square cut-out pattern occurred throughout the entire process, and no cracks occurred on the surface of the resin film, and the chemical resistance was good.

1 硬化樹脂パターン
2 半導体素子
3A アンダーバンプメタル(主材)
3B アンダーバンプメタル(表面材)
4 電極パッド
5 はんだバンプ
6 金属ワイヤー
1 Hardened resin pattern 2 Semiconductor element 3A Under bump metal (main material)
3B Under bump metal (surface material)
4 Electrode pad 5 Solder bump 6 Metal wire

Claims (14)

(a)アルカリ可溶性樹脂、および(b)キノンジアジド化合物を含有し、前記(a)アルカリ可溶性樹脂が、
(a1)一般式(1)で表されるテトラカルボン酸の残基を全テトラカルボン酸残基中5〜50モル%有し、一般式(2)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜80モル%有し、さらに一般式(3)で表されるジアミンの残基を全ジアミン残基中10〜90モル%有する、ポリイミド前駆体、
および/または(a2)前記(a1)に対応するポリイミド、
を含むポジ型感光性樹脂組成物。
Figure 2017038828
(一般式(1)中、Aはヘテロ原子を含まない4価の単環式または二環式の芳香族炭化水素基を表し、2種類以上を用いてもよい。)
Figure 2017038828
(一般式(2)中、BはO、S、SO、CH、CH(CH)、C(CH、C(CFから選択される基を表し、これらを2種類以上用いてもよい。)
Figure 2017038828
(A) an alkali-soluble resin, and (b) a quinonediazide compound, wherein (a) the alkali-soluble resin is
(A1) The tetracarboxylic acid residue represented by the general formula (1) is 5 to 50 mol% in the total tetracarboxylic acid residues, and the diamine residue represented by the general formula (2) is the total diamine. A polyimide precursor having 10 to 80 mol% in the residues and further having 10 to 90 mol% of the diamine residues represented by the general formula (3) in all diamine residues,
And / or (a2) polyimide corresponding to (a1),
A positive photosensitive resin composition comprising:
Figure 2017038828
(In general formula (1), A represents a tetravalent monocyclic or bicyclic aromatic hydrocarbon group containing no hetero atom, and two or more types may be used.)
Figure 2017038828
(In the general formula (2), B represents O, S, SO 2, CH 2, CH (CH 3), a C (CH 3) 2, C (CF 3) groups selected from 2, these two More than one type may be used.)
Figure 2017038828
前記(a)アルカリ可溶性樹脂として(a1)のポリイミド前駆体を含み、そのイミド環閉環率が5〜25%である請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 2. The positive photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the (a) alkali-soluble resin contains the polyimide precursor (a1) and has an imide ring ring closure rate of 5 to 25%. さらに(c)熱架橋剤を含有する請求項1または2に記載のポジ型感光性樹脂組成物。 The positive photosensitive resin composition according to claim 1, further comprising (c) a thermal crosslinking agent. 請求項1〜3のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物から形成された未硬化の樹脂パターン。 An uncured resin pattern formed from the positive photosensitive resin composition according to claim 1. 請求項4に記載の未硬化の樹脂パターンを硬化して得られる硬化樹脂パターン。 A cured resin pattern obtained by curing the uncured resin pattern according to claim 4. 半導体素子上に請求項5に記載の硬化樹脂パターンが配置された半導体装置。 A semiconductor device in which the cured resin pattern according to claim 5 is arranged on a semiconductor element. 前記硬化樹脂パターンが開口部を有し、その開口部の少なくとも1つがアルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドの上部に配置された請求項6に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6, wherein the cured resin pattern has an opening, and at least one of the openings is disposed on an upper portion of a pad having aluminum or an aluminum alloy. アンダーバンプメタルが、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドの上部に配置された請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein an under bump metal is disposed on an upper portion of the pad having the aluminum or aluminum alloy. 前記アンダーバンプメタルが、ニッケル元素を60質量%以上99.9質量%以下有する請求項8に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the under bump metal has a nickel element of 60 mass% or more and 99.9 mass% or less. 前記アンダーバンプメタルの表面に金元素の保護層を有する請求項8または9に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, further comprising a protective layer of gold element on a surface of the under bump metal. 前記アルミニウムまたはアルミニウム合金を有するパッドと外部電極が、前記アンダーバンプメタルを介し、はんだバンプ、金ワイヤー、および銅ワイヤーのいずれかによって接続された請求項8〜10のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the pad having the aluminum or aluminum alloy and the external electrode are connected to each other by any one of a solder bump, a gold wire, and a copper wire through the under bump metal. 前記硬化樹脂パターンの厚みが3.0μm以上15.0μm以下である請求項6〜11のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6, wherein a thickness of the cured resin pattern is 3.0 μm or more and 15.0 μm or less. 請求項6〜12のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
前記硬化樹脂パターンを有する半導体素子を、pHが2以下の強酸性液体で処理する工程、pHが12以上の強アルカリ性液体で処理する工程、フラックス液で処理する工程、電解めっき液で処理する工程、および無電解めっき液で処理する工程から選択される1種以上の工程を含む、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing the semiconductor device according to claim 6,
A step of treating the semiconductor element having the cured resin pattern with a strongly acidic liquid having a pH of 2 or less, a step of treating with a strong alkaline liquid having a pH of 12 or more, a step of treating with a flux solution, and a step of treating with an electrolytic plating solution. And a method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least one step selected from the step of treating with an electroless plating solution.
前記液が電解めっき液または無電解めっき液であり、
さらに、1種類目の金属または合金をめっき成長させる工程と、1種類目とは異なる2種類目の金属または合金をめっき成長させる工程とを含む、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
The solution is an electrolytic plating solution or an electroless plating solution;
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, further comprising a step of plating growth of a first type of metal or alloy and a step of plating growth of a second type of metal or alloy different from the first type.
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