感光性樹脂組合物、固化浮雕圖案的製造方法和半導體裝置的製作方法

2023-05-10 04:13:21 2

專利名稱：感光性樹脂組合物、固化浮雕圖案的製造方法和半導體裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及能夠作為半導體裝置的表面保護膜和層間絕緣膜使用的耐熱性樹脂 的前體的感光性樹脂組合物、使用該感光性樹脂組合物的具有耐熱性的固化浮雕圖案的制 造方法、以及具有該固化浮雕圖案而成的半導體裝置。
背景技術：
在半導體裝置的表面保護膜和層間絕緣膜中，廣泛使用了兼具優異的耐熱性、電 特性、和機械特性等的聚醯亞胺樹脂。該聚醯亞胺樹脂目前通常多以感光性聚醯亞胺前體 組合物的形式提供。在製造半導體裝置的過程中，將該前體組合物塗布到矽晶圓等基板上 而形成前體層，使用活性光線將該前體層圖案化，將該前體層顯影，並且對該前體層進行熱 醯亞胺化處理，從而能夠使聚醯亞胺樹脂膜容易地形成作為該半導體裝置的一部分的表面 保護膜、層間絕緣膜等。因此，使用了感光性聚醯亞胺前體組合物的半導體裝置的製造工藝 與使用了現有的非感光性聚醯亞胺前體組合物的製造工藝相比，其特徵在於能夠大幅縮短 工序。其中使用了現有的非感光性聚醯亞胺前體組合物的製造工藝需要在形成表面保護膜 等後利用光刻法使其圖案化。然而，在該感光性聚醯亞胺前體組合物的顯影工序中，需要使用N-甲基-2-吡咯 烷酮等有機溶劑作為顯影液。因此，基於近年來環境問題高漲等理由，要求去除有機溶劑的 對策。針對該問題，最近，與光致抗蝕劑同樣地，提出了各種能夠利用鹼性水溶液顯影的耐 熱性感光性樹脂材料的方案。其中，在專利文獻1和2中公開了以下方法將固化後形成耐熱性樹脂的鹼性水溶 液可溶性的羥基聚醯胺、例如聚苯並噁唑(以下，也稱為「ΡΒ0」。)前體與二疊氮基萘醌化 合物等光產酸劑混合，形成了 PBO前體組合物，並將該PBO前體組合物用作感光性樹脂組合 物，近年來該方法備受矚目。作為PBO前體組合物的該感光性樹脂組合物的顯影機理利用了以下機理未曝光 部的二疊氮基萘醌化合物和PBO前體在鹼性水溶液中的溶解速度較小，與此相對，通過曝 光而該二疊氮基萘醌化合物(即感光性重氮醌化合物)化學變化為茚羧酸化合物，從而曝 光部在鹼性水溶液中的溶解速度增大。利用該曝光部與未曝光部間對於顯影液的溶解速度 之差，能夠製作由未曝光部構成的浮雕圖案。通過將上述PBO前體組合物曝光，以及通過鹼性水溶液顯影，能夠形成正型浮雕 圖案。此外若對PBO前體組合物加熱，則生成噁唑環，固化後的PBO膜具有與聚醯亞胺膜同 等的熱固化膜特性，因此PBO前體組合物作為有望代替有機溶劑顯影型聚醯亞胺前體組合 物的材料而備受矚目。專利文獻3中，提出了一種由含有酚性羥基的溶劑可溶性聚醯亞胺(以下，也稱為 「可溶性PI」。)和二疊氮基萘醌化合物構成的感光性樹脂組合物。專利文獻4中，提出了通過在PBO前體或PI前體中添加二疊氮基萘醌化合物和特定的有機酸從而能夠進行負型圖案化的組合物。專利文獻5中，提出了通過在PBO前體中組合間甲基苯甲酸、間甲氧基苯甲酸等有 機酸與醇成分作為必須成分從而得到的高靈敏度的感光性樹脂組合物。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特公平01-046862號公報專利文獻2 日本特開昭63-096162號公報專利文獻3 國際公開第07/(^9614號小冊子專利文獻4 日本特開平04-186247號公報專利文獻5 國際公開第08/020573號小冊子

發明內容
發明要解決的問題然而，上述列舉的專利文獻中所提出的PBO前體組合物和可溶性PI組合物，與感 光性聚醯亞胺前體組合物相比，具有靈敏度低的問題，需要一種具有更高的靈敏度的組合 物。在專利文獻4中所提出的負型感光性系統中，難以顯示出正型特徵即高解析度。 另外，在專利文獻5的技術中，PBO前體在環化樹脂形成時揮發，因此需要進一步提高在環 化樹脂形成時的固化時殘膜率。本發明的目的在於提供一種環化樹脂形成時的固化時殘膜率較高、高靈敏度的、 具有正型光刻性能的感光性樹脂組合物，使用該感光性樹脂組合物的固化浮雕圖案的製造 方法、以及具有該固化浮雕圖案而成的半導體裝置。用於解決問題的方案本發明人發現，通過在具有特定的結構的耐熱性鹼性水溶液可溶性聚合物中組合 光產酸劑和特定的一元羧酸，能夠解決上述課題，得到一種環化樹脂形成時的固化時殘膜 率較高、高靈敏度的、具有正型光刻性能的感光性樹脂組合物，由此完成了本發明。即本發 明如下所述。[1] 一種感光性樹脂組合物，其包含(A)具有選自由下述通式(1)所示的結構和下述通式(2)所示的結構構成的組中 的至少1種結構的鹼性水溶液可溶性聚合物(以下，也稱為「(A)鹼性水溶液可溶性聚合 物」)100質量份，
權利要求
1.一種感光性樹脂組合物，其包含(A)具有選自由下述通式(1)所示的結構和下述通式(2)所示的結構構成的組中的至 少1種結構的鹼性水溶液可溶性聚合物100質量份，(OH)ni O (OH)n O \ 、I /n| Il ^ I /n2 Il --NH-X「NH—C——Y1~·—C一一 ( 1 )
2.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(B)光產酸劑為具有二疊氮基 萘醌結構的化合物。
3.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(C)一元羧酸化合物為選自由 下述通式(3)表示且碳原子數8 30的化合物構成的組中的至少1種化合物，
4.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(C)一元羧酸化合物為選自由下述通式(4)所示且碳原子數8 30的化合物構成的組中的至少1種化合物，
5.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(A)鹼性水溶液可溶性聚合物 中的所述通式(1)所示的結構具有由下述通式(5)所示的結構，
6.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(A)鹼性水溶液可溶性聚合物 中的所述通式(1)所示的結構具有由下述通式(6)所示的結構，式(6)中，&表示選自由單鍵和下述式(7)所示的結構構成的組中的至少1種結構， LpL2和L3分別獨立地表示氫原子或甲基，L4表示氫原子、甲基或羥基，並且Hi1為1 1000 的整數。
7.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(A)鹼性水溶液可溶性聚合物中的所述通式(2)所示的結構，在分子內具有選自由下述通式(8)所示的結構和下述通式(9)所示的結構構成的組中的至少1種聚醯亞胺結構，O
8.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(A)鹼性水溶液可溶性聚合物 的末端包含選自由下述通式(10)所示的末端基團構成的組中的至少1種末端基團，
9.根據權利要求1所述的感光性樹脂組合物，其中，相對於所述(A)鹼性水溶液可溶性 聚合物100質量份，其進一步包含(D)在分子內具有3個以上能夠交聯的有機基團的化合 物1 40質量份。
10.根據權利要求9所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(D)在分子內具有3個以 上能夠交聯的有機基團的化合物為選自由三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、偏苯三酸三烯丙 酯、和下述通式(11)所示的化合物構成的組中的至少1種化合物，
11.根據權利要求9所述的感光性樹脂組合物，其中，所述(D)在分子內具有3個以上 能夠交聯的有機基團的化合物為選自由下述式(1 所示的化合物構成的組中的至少1種 化合物。
12.一種固化浮雕圖案的製造方法，其包含以下工序(1)在基板上形成由權利要求1 11中任一項所述的感光性樹脂組合物構成的感光性 樹脂層的工序；(2)隔著掩模利用光化射線將感光性樹脂層曝光從而形成曝光部，或對感光性樹脂層 的一部分直接照射光線、電子射線或離子射線從而形成照射部的工序；(3)通過溶出並除去感光性樹脂層的該曝光部或該照射部從而形成浮雕圖案的顯影工 序；以及(4)將所得到的浮雕圖案加熱處理從而形成固化浮雕圖案的加熱工序。
13.一種半導體裝置，其具有通過權利要求12所述的製造方法得到的固化浮雕圖案而成。
全文摘要
本發明提供一種環化樹脂形成時的固化時殘膜率較高、高靈敏度的、具有正型光刻性能的感光性樹脂組合物，使用了該感光性樹脂組合物的固化浮雕圖案的製造方法、以及具有該固化浮雕圖案而成的半導體裝置。本發明的感光性樹脂組合物包含(A)具有特定的前體結構的鹼性水溶液可溶性聚合物100質量份；(B)光產酸劑1～50質量份；以及(C)在羧基的α位具有至少1個選自由羥基、醚基和酯基構成的組中的官能團的碳原子數8以上的一元羧酸化合物5～20質量份。
文檔編號G03F7/023GK102047179SQ20098011954
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月25日 優先權日2008年5月29日
發明者澀井智史 申請人:旭化成電子材料株式會社