专利名称：正性光敏树脂组合物的制作方法
技术领域：
本申请披露的内容涉及一种正性光敏树脂组合物(正性感光树脂组合物)、使用 该正性光敏树脂组合物制造的光敏树脂层、以及包括该光敏树脂层的半导体器件。
背景技术：
用于半导体器件的常规的表面保护层和层间绝缘层包括具有优异的耐热性和电 特性、机械特性等的聚酰亚胺树脂。聚酰亚胺树脂近来已作为光敏聚酰亚胺前体组合物的形式使用。该聚酰亚胺前体 组合物可以涂覆在半导体器件上，通过紫外(UV)线图案化，显影，并热酰亚胺化，易于形成 表面保护层，层间绝缘层等。近来，半导体器件已经变得更薄和更小，但在芯片中具有更高 的集成度。正性光敏聚酰亚胺前体组合物包括聚酰胺酸的聚酰亚胺前体、邻叠氮萘醌光敏材 料等。然而，正性光敏聚酰亚胺前体组合物具有不能获得所期望的图案的问题，因为这里使 用的聚酰胺酸的碳酸过于高度可溶解于碱。与正性光敏聚酰亚胺前体组合物不同，曝光区 在显影过程中应该快速溶解，而其他未曝光区在图案化工艺中应该被抑制溶解。然而，因为 常规的材料对抑制未曝光区的溶解和快速洗脱曝光区具有非常小的作用，因此涂覆层倾向 于在显影后更薄，即使更高的能量用于图案化。至于常规的光敏聚酰亚胺基材料，日本专利特许公开平3-209478披露了能够在 碱水溶液中显影的树脂。日本专利公开平11-044948和日本专利特许公开平11-65107披 露了通过组合聚酰亚胺或具有酚式羟基基团的聚酰胺与邻叠氮萘醌而制备的正性材料。然 而，该树脂导致光透射差并且可能在10微米或更厚的层上不形成图案。此外，因为该树脂 根据固定显影特性(securing developingproperty)具有低分子量，且包括的量比作为光 刻胶的邻叠氮萘醌更少，所以其具有低浓度和层强度恶化的问题。为了解决该问题，日本专利特许公开号平10-30739披露了一种通过酯键包括羟 基苯酚基团的材料代替碳酸。然而，该材料具有显影不足的特性，因此具有大大减小层并使 树脂从衬底分层的问题。另一方面，日本专利公开昭63-96162披露了通过混合邻叠氮萘醌化合物和聚苯 并噁唑前体而制备的材料。然而，其具有在显影后几乎不能获得所期望的图案的问题，因为 在未曝光区存在大的层减小。为了解决该问题，聚苯并噁唑前体可以具有更高的分子量，但 可以产生显影残留物，因此具有恶化分辨率和延长显影时间的问题，虽然其可以改善层减为了解决该问题，日本专利特许公开号平9-302221和日本专利特许公开号 2000-292913教导了一种通过将特殊的酚化合物加入到聚苯并噁唑前体组合物中而抑制未 曝光区中层减小的方法，但其不能充分抑制层减小。因此，要求研究不产生残留物但有效抑 制层减小的新方法。此外，需要开发溶解控制剂(dissolution-controlling agent)，因为在高温下在热固化过程中苯酚分解或发生负反应，或在高温蒸发过程中在层中形成微孔，最终导致对 固化层机械性能的巨大量损害。还应该解决感光度恶化和根据溶液量的溶液存储稳定性的 问题。本发明的一种示例性实施方式提供了一种具有优异的感光度和分辨率、良好的图 案、以及优异的残留物去除的正性光敏树脂组合物。本发明的另一个实施方式提供了一种使用正性光敏树脂组合物设置的光敏树脂层。本发明的又一个实施方式提供了 一种包括光敏树脂层的半导体器件。本发明的实施方式不限于上述技术目的，本领域普通技术人员可以理解其他技术 目的。根据本发明的一个实施方式，提供了一种正性光敏树脂组合物，该正性光敏树脂 组合物包括(A)选自聚苯并噁唑前体、聚酰胺酸、或它们的组合的树脂前体；(B)沸点从约 210°C到约400°C范围且极性从约ID到约4D范围的溶解控制剂；(C)产酸剂(生酸剂，acid generator) ； (D)硅烷基化合物；以及(E)溶剂。聚苯并噁唑前体包括由下列化学式1表示 的重复单元或由下列化学式1和2表示的重复单元，并且在至少一端还包括热可聚合官能 团。聚酰胺酸可以包括由下列化学式50和51表示的重复单元。[化学式1]
权利要求
1. 一种正性光敏树脂组合物，包括(A)树脂前体，选自聚苯并噁唑前体、聚酰胺酸、或它们的组合；(B)溶解控制剂，具有从约210°C到约400°C范围的沸点和从约ID到约4D范围的极性；(C)产酸剂；(D)硅烷基化合物；以及(E)溶剂，其中，所述聚苯并噁唑前体包括由下列化学式1表示的重复单元、或由下列化学式1和 2表示的两种重复单元以及在至少一端的热可聚合官能团，而所述聚酰胺酸包括由下列化 学式50和51表示的重复单元 [化学式1][化学式2]其中，在化学式1和2中，X1是芳香族有机基团或四价到六价脂肪族有机基团，Y1和\是相同的或不同的，并且独立地是芳香族有机基团或二价到六价脂肪族有机基 团，以及X2是芳香族有机基团、二价到六价脂肪族有机基团、二价到六价脂环族有机基团、或由 下列化学式3表示的有机基团， [化学式3]其中，在化学式3中，R5到&是相同的或不同的，并且独立地是取代的或未取代的烷基基团、取代的或未取 代的芳基基团、取代的或未取代的烷氧基基团、或羟基基团，R9和Rltl是相同的或不同的，并且独立地是取代的或未取代的亚烷基基团、或取代的或 未取代的亚芳基基团，以及k是从1到50范围内的整数， [化学式50][化学式51]
2.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，基于100重量份的树脂前体，所述正性 光敏树脂组合物包括约0. 1到约30重量份的所述溶解控制剂(B)、约1到约50重量份的所 述产酸剂(C)、约0. 1到约30重量份的所述硅烷基化合物(D)、以及约100到约400重量份 的所述溶剂(E)。
3.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述聚苯并噁唑前体具有从约 3000到约300，000范围的重均分子量(Mw)。
4.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述聚苯并噁唑前体包括衍生 自具有双键的单胺、具有双键的单酐、或它们的混合物的热可聚合官能团。
5.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述溶解控制剂选自化学式17 的化合物、化学式18的化合物、或它们的组合[化学式17]
6.根据权利要求5所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述溶解控制剂进一步包括轻基苯酚。
7.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述产酸剂选自由光敏重氮醌 化合物、鐺盐基化合物、磺酸盐基化合物、肟磺酸盐基化合物、重氮甲烷基化合物、硝基苄基磺酸盐基化合物、亚氨基磺酸盐基化合物、二砜基化合物、以及它们的混合物组成的组。
8.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述产酸剂包括酸可降解官能 团，而所述酸可降解官能团选自由直链叔烷基基团、包括脂环族基团的叔烷基基团、直链烷 氧基烷基基团、叔烷氧基羰基基团、叔烷氧基羰基烷基基团、环醚、戊氧基羰基、戊氧基羰基 烷基、缩醛基团、或它们的组合组成的组。
9.根据权利要求7所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述鐺盐基化合物包括作为负 离子的烷基磺酸。
10.根据权利要求9所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述鐺盐基化合物由下列化学 式M表示
11.根据权利要求1所述的正性光敏树脂组合物，其中，所述溶剂包括Ν-甲基-2-吡 咯烷酮、Y-丁内酯、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二 乙二醇二丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、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-单甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、 3-甲氧基丙酸甲酯、或它们的混合物。
12.使用根据权利要求1至11中的一项所述的正性光敏树脂组合物形成的光敏树脂层。
13.包括根据权利要求12所述的光敏树脂层的半导体器件。
全文摘要
本申请披露的内容涉及一种正性光敏树脂组合物，包括(A)选自聚苯并噁唑前体、聚酰胺酸、或它们的组合的树脂前体；(B)沸点从约210℃到约400℃范围且极性从约1D到约4D范围的溶解控制剂；(C)产酸剂；(D)硅烷基化合物；以及(E)溶剂。聚苯并噁唑前体包括由化学式1表示的重复单元，或由化学式1和2表示的两种重复单元，并且在至少一端具有热可聚合官能团。聚酰胺酸包括化学式50和51的重复单元。在化学式1和化学式2中，每个取代基与说明书中定义的相同。在化学式50和51中，每个取代基与说明书中定义的相同。
文档编号G03F7/039GK102109763SQ20101059768
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月29日
发明者俞龙植, 李廷宇, 李种和, 田桓承, 赵显龙, 车明焕, 郑斗瑛, 郑知英, 郑闵鞠 申请人:第一毛织株式会社