專利名稱：正性光敏樹(shù)脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)披露的內(nèi)容涉及一種正性光敏樹(shù)脂組合物(正性感光樹(shù)脂組合物)、使用 該正性光敏樹(shù)脂組合物制造的光敏樹(shù)脂層、以及包括該光敏樹(shù)脂層的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
用于半導(dǎo)體器件的常規(guī)的表面保護(hù)層和層間絕緣層包括具有優(yōu)異的耐熱性和電 特性、機(jī)械特性等的聚酰亞胺樹(shù)脂。聚酰亞胺樹(shù)脂近來(lái)已作為光敏聚酰亞胺前體組合物的形式使用。該聚酰亞胺前體 組合物可以涂覆在半導(dǎo)體器件上，通過(guò)紫外(UV)線圖案化，顯影，并熱酰亞胺化，易于形成 表面保護(hù)層，層間絕緣層等。近來(lái)，半導(dǎo)體器件已經(jīng)變得更薄和更小，但在芯片中具有更高 的集成度。正性光敏聚酰亞胺前體組合物包括聚酰胺酸的聚酰亞胺前體、鄰疊氮萘醌光敏材 料等。然而，正性光敏聚酰亞胺前體組合物具有不能獲得所期望的圖案的問(wèn)題，因?yàn)檫@里使 用的聚酰胺酸的碳酸過(guò)于高度可溶解于堿。與正性光敏聚酰亞胺前體組合物不同，曝光區(qū) 在顯影過(guò)程中應(yīng)該快速溶解，而其他未曝光區(qū)在圖案化工藝中應(yīng)該被抑制溶解。然而，因?yàn)?常規(guī)的材料對(duì)抑制未曝光區(qū)的溶解和快速洗脫曝光區(qū)具有非常小的作用，因此涂覆層傾向 于在顯影后更薄，即使更高的能量用于圖案化。至于常規(guī)的光敏聚酰亞胺基材料，日本專利特許公開(kāi)平3-209478披露了能夠在 堿水溶液中顯影的樹(shù)脂。日本專利公開(kāi)平11-044948和日本專利特許公開(kāi)平11-65107披 露了通過(guò)組合聚酰亞胺或具有酚式羥基基團(tuán)的聚酰胺與鄰疊氮萘醌而制備的正性材料。然 而，該樹(shù)脂導(dǎo)致光透射差并且可能在10微米或更厚的層上不形成圖案。此外，因?yàn)樵摌?shù)脂 根據(jù)固定顯影特性(securing developingproperty)具有低分子量，且包括的量比作為光 刻膠的鄰疊氮萘醌更少，所以其具有低濃度和層強(qiáng)度惡化的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，日本專利特許公開(kāi)號(hào)平10-30739披露了一種通過(guò)酯鍵包括羥 基苯酚基團(tuán)的材料代替碳酸。然而，該材料具有顯影不足的特性，因此具有大大減小層并使 樹(shù)脂從襯底分層的問(wèn)題。另一方面，日本專利公開(kāi)昭63-96162披露了通過(guò)混合鄰疊氮萘醌化合物和聚苯 并噁唑前體而制備的材料。然而，其具有在顯影后幾乎不能獲得所期望的圖案的問(wèn)題，因?yàn)?在未曝光區(qū)存在大的層減小。為了解決該問(wèn)題，聚苯并噁唑前體可以具有更高的分子量，但 可以產(chǎn)生顯影殘留物，因此具有惡化分辨率和延長(zhǎng)顯影時(shí)間的問(wèn)題，雖然其可以改善層減為了解決該問(wèn)題，日本專利特許公開(kāi)號(hào)平9-302221和日本專利特許公開(kāi)號(hào) 2000-292913教導(dǎo)了一種通過(guò)將特殊的酚化合物加入到聚苯并噁唑前體組合物中而抑制未 曝光區(qū)中層減小的方法，但其不能充分抑制層減小。因此，要求研究不產(chǎn)生殘留物但有效抑 制層減小的新方法。此外，需要開(kāi)發(fā)溶解控制劑(dissolution-controlling agent)，因?yàn)樵诟邷叵略跓峁袒^(guò)程中苯酚分解或發(fā)生負(fù)反應(yīng)，或在高溫蒸發(fā)過(guò)程中在層中形成微孔，最終導(dǎo)致對(duì) 固化層機(jī)械性能的巨大量損害。還應(yīng)該解決感光度惡化和根據(jù)溶液量的溶液存儲(chǔ)穩(wěn)定性的 問(wèn)題。本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式提供了一種具有優(yōu)異的感光度和分辨率、良好的圖 案、以及優(yōu)異的殘留物去除的正性光敏樹(shù)脂組合物。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式提供了一種使用正性光敏樹(shù)脂組合物設(shè)置的光敏樹(shù)脂層。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式提供了 一種包括光敏樹(shù)脂層的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述技術(shù)目的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解其他技術(shù) 目的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種正性光敏樹(shù)脂組合物，該正性光敏樹(shù)脂 組合物包括(A)選自聚苯并噁唑前體、聚酰胺酸、或它們的組合的樹(shù)脂前體；(B)沸點(diǎn)從約 210°C到約400°C范圍且極性從約ID到約4D范圍的溶解控制劑；(C)產(chǎn)酸劑(生酸劑，acid generator) ； (D)硅烷基化合物；以及(E)溶劑。聚苯并噁唑前體包括由下列化學(xué)式1表示 的重復(fù)單元或由下列化學(xué)式1和2表示的重復(fù)單元，并且在至少一端還包括熱可聚合官能 團(tuán)。聚酰胺酸可以包括由下列化學(xué)式50和51表示的重復(fù)單元。[化學(xué)式1]
權(quán)利要求
1. 一種正性光敏樹(shù)脂組合物，包括(A)樹(shù)脂前體，選自聚苯并噁唑前體、聚酰胺酸、或它們的組合；(B)溶解控制劑，具有從約210°C到約400°C范圍的沸點(diǎn)和從約ID到約4D范圍的極性；(C)產(chǎn)酸劑；(D)硅烷基化合物；以及(E)溶劑，其中，所述聚苯并噁唑前體包括由下列化學(xué)式1表示的重復(fù)單元、或由下列化學(xué)式1和 2表示的兩種重復(fù)單元以及在至少一端的熱可聚合官能團(tuán)，而所述聚酰胺酸包括由下列化 學(xué)式50和51表示的重復(fù)單元 [化學(xué)式1][化學(xué)式2]其中，在化學(xué)式1和2中，X1是芳香族有機(jī)基團(tuán)或四價(jià)到六價(jià)脂肪族有機(jī)基團(tuán)，Y1和\是相同的或不同的，并且獨(dú)立地是芳香族有機(jī)基團(tuán)或二價(jià)到六價(jià)脂肪族有機(jī)基 團(tuán)，以及X2是芳香族有機(jī)基團(tuán)、二價(jià)到六價(jià)脂肪族有機(jī)基團(tuán)、二價(jià)到六價(jià)脂環(huán)族有機(jī)基團(tuán)、或由 下列化學(xué)式3表示的有機(jī)基團(tuán)， [化學(xué)式3]其中，在化學(xué)式3中，R5到&是相同的或不同的，并且獨(dú)立地是取代的或未取代的烷基基團(tuán)、取代的或未取 代的芳基基團(tuán)、取代的或未取代的烷氧基基團(tuán)、或羥基基團(tuán)，R9和Rltl是相同的或不同的，并且獨(dú)立地是取代的或未取代的亞烷基基團(tuán)、或取代的或 未取代的亞芳基基團(tuán)，以及k是從1到50范圍內(nèi)的整數(shù)， [化學(xué)式50][化學(xué)式51]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，基于100重量份的樹(shù)脂前體，所述正性 光敏樹(shù)脂組合物包括約0. 1到約30重量份的所述溶解控制劑(B)、約1到約50重量份的所 述產(chǎn)酸劑(C)、約0. 1到約30重量份的所述硅烷基化合物(D)、以及約100到約400重量份 的所述溶劑(E)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述聚苯并噁唑前體具有從約 3000到約300，000范圍的重均分子量(Mw)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述聚苯并噁唑前體包括衍生 自具有雙鍵的單胺、具有雙鍵的單酐、或它們的混合物的熱可聚合官能團(tuán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述溶解控制劑選自化學(xué)式17 的化合物、化學(xué)式18的化合物、或它們的組合[化學(xué)式17]
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述溶解控制劑進(jìn)一步包括輕基苯酚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述產(chǎn)酸劑選自由光敏重氮醌 化合物、鐺鹽基化合物、磺酸鹽基化合物、肟磺酸鹽基化合物、重氮甲烷基化合物、硝基芐基磺酸鹽基化合物、亞氨基磺酸鹽基化合物、二砜基化合物、以及它們的混合物組成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述產(chǎn)酸劑包括酸可降解官能 團(tuán)，而所述酸可降解官能團(tuán)選自由直鏈?zhǔn)逋榛鶊F(tuán)、包括脂環(huán)族基團(tuán)的叔烷基基團(tuán)、直鏈烷 氧基烷基基團(tuán)、叔烷氧基羰基基團(tuán)、叔烷氧基羰基烷基基團(tuán)、環(huán)醚、戊氧基羰基、戊氧基羰基 烷基、縮醛基團(tuán)、或它們的組合組成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述鐺鹽基化合物包括作為負(fù) 離子的烷基磺酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述鐺鹽基化合物由下列化學(xué) 式M表示
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正性光敏樹(shù)脂組合物，其中，所述溶劑包括Ν-甲基-2-吡 咯烷酮、Y-丁內(nèi)酯、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二 乙二醇二丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙 酯、乳酸丁酯、甲基-1，3-丁二醇乙酸酯、1，3-丁二醇-3-單甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、 3-甲氧基丙酸甲酯、或它們的混合物。
12.使用根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)所述的正性光敏樹(shù)脂組合物形成的光敏樹(shù)脂層。
13.包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的光敏樹(shù)脂層的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本申請(qǐng)披露的內(nèi)容涉及一種正性光敏樹(shù)脂組合物，包括(A)選自聚苯并噁唑前體、聚酰胺酸、或它們的組合的樹(shù)脂前體；(B)沸點(diǎn)從約210℃到約400℃范圍且極性從約1D到約4D范圍的溶解控制劑；(C)產(chǎn)酸劑；(D)硅烷基化合物；以及(E)溶劑。聚苯并噁唑前體包括由化學(xué)式1表示的重復(fù)單元，或由化學(xué)式1和2表示的兩種重復(fù)單元，并且在至少一端具有熱可聚合官能團(tuán)。聚酰胺酸包括化學(xué)式50和51的重復(fù)單元。在化學(xué)式1和化學(xué)式2中，每個(gè)取代基與說(shuō)明書(shū)中定義的相同。在化學(xué)式50和51中，每個(gè)取代基與說(shuō)明書(shū)中定義的相同。
文檔編號(hào)G03F7/039GK102109763SQ20101059768
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者俞龍植, 李廷宇, 李種和, 田桓承, 趙顯龍, 車明煥, 鄭斗瑛, 鄭知英, 鄭閔鞠 申請(qǐng)人:第一毛織株式會(huì)社