專利名稱：正性光敏樹脂組合物的制作方法
技術領域：
本申請披露的內容涉及一種正性光敏樹脂組合物(正性感光樹脂組合物)、使用 該正性光敏樹脂組合物制造的光敏樹脂層、以及包括該光敏樹脂層的半導體器件。
背景技術：
用于半導體器件的常規(guī)的表面保護層和層間絕緣層包括具有優(yōu)異的耐熱性和電 特性、機械特性等的聚酰亞胺樹脂。聚酰亞胺樹脂近來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體器件上，通過紫外(UV)線圖案化，顯影，并熱酰亞胺化，易于形成 表面保護層，層間絕緣層等。近來，半導體器件已經變得更薄和更小，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題，因為這里使 用的聚酰胺酸的碳酸過于高度可溶解于堿。與正性光敏聚酰亞胺前體組合物不同，曝光區(qū) 在顯影過程中應該快速溶解，而其他未曝光區(qū)在圖案化工藝中應該被抑制溶解。然而，因為 常規(guī)的材料對抑制未曝光區(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，日本專利特許公開平3-209478披露了能夠在 堿水溶液中顯影的樹脂。日本專利公開平11-044948和日本專利特許公開平11-65107披 露了通過組合聚酰亞胺或具有酚式羥基基團的聚酰胺與鄰疊氮萘醌而制備的正性材料。然 而，該樹脂導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，因為該樹脂 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度惡化的問題。為了解決該問題，日本專利特許公開號平10-30739披露了一種通過酯鍵包括羥 基苯酚基團的材料代替碳酸。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 樹脂從襯底分層的問題。另一方面，日本專利公開昭63-96162披露了通過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題，因為 在未曝光區(qū)存在大的層減小。為了解決該問題，聚苯并噁唑前體可以具有更高的分子量，但 可以產生顯影殘留物，因此具有惡化分辨率和延長顯影時間的問題，雖然其可以改善層減為了解決該問題，日本專利特許公開號平9-302221和日本專利特許公開號 2000-292913教導了一種通過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，要求研究不產生殘留物但有效抑 制層減小的新方法。此外，需要開發(fā)溶解控制劑(dissolution-controlling agent)，因為在高溫下在熱固化過程中苯酚分解或發(fā)生負反應，或在高溫蒸發(fā)過程中在層中形成微孔，最終導致對 固化層機械性能的巨大量損害。還應該解決感光度惡化和根據(jù)溶液量的溶液存儲穩(wěn)定性的 問題。本發(fā)明的一種示例性實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脂組合物。本發(fā)明的另一個實施方式提供了一種使用正性光敏樹脂組合物設置的光敏樹脂層。本發(fā)明的又一個實施方式提供了 一種包括光敏樹脂層的半導體器件。本發(fā)明的實施方式不限于上述技術目的，本領域普通技術人員可以理解其他技術 目的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種正性光敏樹脂組合物，該正性光敏樹脂 組合物包括(A)選自聚苯并噁唑前體、聚酰胺酸、或它們的組合的樹脂前體；(B)沸點從約 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式1表示 的重復單元或由下列化學式1和2表示的重復單元，并且在至少一端還包括熱可聚合官能 團。聚酰胺酸可以包括由下列化學式50和51表示的重復單元。[化學式1]
權利要求
1. 一種正性光敏樹脂組合物，包括(A)樹脂前體，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范圍的沸點和從約ID到約4D范圍的極性；(C)產酸劑；(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式1表示的重復單元、或由下列化學式1和 2表示的兩種重復單元以及在至少一端的熱可聚合官能團，而所述聚酰胺酸包括由下列化 學式50和51表示的重復單元 [化學式1][化學式2]其中，在化學式1和2中，X1是芳香族有機基團或四價到六價脂肪族有機基團，Y1和\是相同的或不同的，并且獨立地是芳香族有機基團或二價到六價脂肪族有機基 團，以及X2是芳香族有機基團、二價到六價脂肪族有機基團、二價到六價脂環(huán)族有機基團、或由 下列化學式3表示的有機基團， [化學式3]其中，在化學式3中，R5到&是相同的或不同的，并且獨立地是取代的或未取代的烷基基團、取代的或未取 代的芳基基團、取代的或未取代的烷氧基基團、或羥基基團，R9和Rltl是相同的或不同的，并且獨立地是取代的或未取代的亞烷基基團、或取代的或 未取代的亞芳基基團，以及k是從1到50范圍內的整數(shù)， [化學式50][化學式51]
2.根據(jù)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，基于100重量份的樹脂前體，所述正性 光敏樹脂組合物包括約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)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，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)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，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。
5.根據(jù)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述溶解控制劑選自化學式17 的化合物、化學式18的化合物、或它們的組合[化學式17]
6.根據(jù)權利要求5所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述溶解控制劑進一步包括輕基苯酚。
7.根據(jù)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述產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)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述產酸劑包括酸可降解官能 團，而所述酸可降解官能團選自由直鏈叔烷基基團、包括脂環(huán)族基團的叔烷基基團、直鏈烷 氧基烷基基團、叔烷氧基羰基基團、叔烷氧基羰基烷基基團、環(huán)醚、戊氧基羰基、戊氧基羰基 烷基、縮醛基團、或它們的組合組成的組。
9.根據(jù)權利要求7所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述鐺鹽基化合物包括作為負 離子的烷基磺酸。
10.根據(jù)權利要求9所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述鐺鹽基化合物由下列化學 式M表示
11.根據(jù)權利要求1所述的正性光敏樹脂組合物，其中，所述溶劑包括Ν-甲基-2-吡 咯烷酮、Y-丁內酯、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)權利要求1至11中的一項所述的正性光敏樹脂組合物形成的光敏樹脂層。
13.包括根據(jù)權利要求12所述的光敏樹脂層的半導體器件。
全文摘要
本申請披露的內容涉及一種正性光敏樹脂組合物，包括(A)選自聚苯并噁唑前體、聚酰胺酸、或它們的組合的樹脂前體；(B)沸點從約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式1表示的重復單元，或由化學式1和2表示的兩種重復單元，并且在至少一端具有熱可聚合官能團。聚酰胺酸包括化學式50和51的重復單元。在化學式1和化學式2中，每個取代基與說明書中定義的相同。在化學式50和51中，每個取代基與說明書中定義的相同。
文檔編號G03F7/039GK102109763SQ20101059768
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日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 申請人:第一毛織株式會社