[发明专利]正型感光性树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及正型感光性树脂组合物。

背景技术

半导体器件的传统的表面保护层和中间层绝缘层包括聚酰亚胺树脂，聚酰亚胺树脂具有优异的耐热性能、电性能和机械性能，等等。聚酰亚胺树脂最近被用作容易涂布的感光性聚酰亚胺前体组合物。感光性聚酰亚胺前体组合物涂布在半导体器件上，通过紫外线(UV)形成图案，显影，和加热亚胺化(imidized)，因而容易提供表面保护层，中间层绝缘层等等。因此，和传统的非感光性聚酰亚胺前体组合物相比，可显著缩短处理时间。

感光性聚酰亚胺前体组合物可以以正型和负型的类型被应用，正型类型中曝光部分通过显影溶解，负型类型中曝光部分被固化和保持。优选使用正型类型，因为它可以通过无毒的碱性水溶液显影。正型感光性聚酰亚胺前体组合物包括聚酰胺酸的聚酰亚胺前体，感光性材料重氮萘醌(diazonaphto-quinone)等等。然而，由于聚酰胺酸的羧基在碱中溶解性太大，所以正型感光性聚酰亚胺前体组合物存在不能得到理想图案的问题。

为了解决这个问题，有研究建议用以酚羟基基团代替羧酸的材料，通过用具有至少一个羟基的醇化合物酯化聚酰胺酸来引入酚羟基基团(参考日本专利公开No.H10-307393A)，但这类材料显影不充分，引起涂层损失或树脂从基底剥离的问题。

最近，引起注意的是聚苯并噁唑前体和重氮萘醌化合物混合的材料(日本专利公开No.S63-96162)，但当实际使用聚苯并噁唑前体组合物时，未曝光部分的涂层损失显著增加，所以很难在显影处理后获得理想的图案。为了改进这一点，如果增大聚苯并噁唑前体的分子量，未曝光部分的涂层损失可降低，但产生了曝光部分的显影残渣(浮渣)，所以可能降低分辨率，并增加曝光部分的显影时间。

为了解决这个问题，已报道可通过在聚苯并噁唑前体组合物中加入某些酚类化合物来抑制未曝光部分的涂层损失(日本专利公开No.H9-302221，和日本专利公开No.2000-292913)。然而，对未曝光部分的涂层损失的抑制效果不足，所以需要研究增大对涂层损失的抑制效果，还需要研究阻止显影残渣(浮渣)的产生。

此外，当聚酰亚胺或聚苯并噁唑前体组合物被制成热固化膜时，通过永久留在半导体器件中并充当表面保护层，该热固化膜特别应当具有优异的机械性能例如抗张强度和伸长率。然而，通常使用的聚酰亚胺或聚苯并噁唑前体往往具有不适合的机械性能，特别是低的伸长率和差的耐热性。

为了解决这个问题，已报道可以在其中添加不同的添加剂或在热固化期间使用可交联的前体化合物。然而，这些研究虽可以提高机械性能，特别是伸长率，但不能实现光学性能例如灵敏度、分辨率等等。因此，需要研究这种不降低这些光学性能又能实现优异的机械性能的方法。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种正型感光性树脂组合物，该正型感光性树脂组合物具有优异的灵敏度、分辨率、图案形成性能、残渣除去性能、机械性能和可靠性。

本发明的另一方面提供了通过使用正型感光性树脂组合物制造的感光性树脂膜。

本发明的另一方面提供了一种包括该感光性树脂膜的半导体器件。

根据本发明的一个方面，正型感光性树脂组合物包括(A)聚苯并噁唑前体，该聚苯并噁唑前体包括下述化学式1所表示的重复单元，下述化学式2所表示的重复单元，或者两者的结合，以及在聚苯并噁唑前体至少一个末端的可热聚合官能团，(B)感光性重氮醌化合物，(C)硅烷化合物，(D)包含交联官能团的酚类化合物，和(E)溶剂。

[化学式1]

[化学式2]

在上述化学式1和2中，

X₁为芳香族有机基团，

X₂为芳香族有机基团，二价至六价的脂环族有机基团，或下述化学式3表示的官能团，和

Y₁和Y₂为芳香族有机基团，或二价至六价的脂环族有机基团。

[化学式3]

在上述化学式3中，

R₁～R₄相同或不同，并独立地为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，

R₅和R₆相同或不同，并独立地为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为1～50的整数。

在聚苯并噁唑前体中，可热聚合官能团可以衍生于单胺、单酐、或单羧酸卤化物的反应性封端单体。