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1、(10)申请公布号 CN 102985877 A(43)申请公布日 2013.03.20CN102985877A*CN102985877A*(21)申请号 201180031004.0(22)申请日 2011.06.102010-151596 2010.07.02 JPG03F 7/023(2006.01)C09J 7/02(2006.01)C09J 11/06(2006.01)C09J 179/08(2006.01)G03F 7/004(2006.01)(71)申请人东丽株式会社地址日本东京都(72)发明人仁王宏之(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所 11256代理人杨宏军 王大方(54。
2、) 发明名称感光性树脂组合物、感光性树脂组合物膜和使用它们的半导体器件(57) 摘要本发明提供固化后的应力小、热压接后的粘合性优异的感光性树脂组合物和感光性树脂组合物膜。所述感光性树脂组合物的特征在于,含有以下成分:(a)碱溶性聚酰亚胺,具有下述通式(1)所示的结构单元,且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构;(b)分子内具有2个以上的环氧基和/或氧杂环丁烷基的化合物;(c)醌二叠氮化合物,其中丙烯酸树脂的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)小于10重量份,化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶。
3、段日2012.12.21(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/063339 2011.06.10(87)PCT申请的公布数据WO2012/002134 JA 2012.01.05(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书23页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 23 页 附图 1 页1/2页21.一种感光性树脂组合物,其特征在于,含有以下成分:(a)碱溶性聚酰亚胺,具有下述通式(1)所示的结构单元,且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构;(b)分子内具有2个以上的环氧基和/或氧杂环丁烷基的化合物;(c)。
4、醌二叠氮化合物,其中化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上,2.如权利要求1所述的感光性树脂组合物,其特征在于,(b)为具有2个以上环氧基的化合物。3.如权利要求1或2所述的感光性树脂组合物,其特征在于,聚酰亚胺(a)的酰亚胺化率为90以上。4.如权利要求13中任一项所述的感光性树脂组合物,其中,化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为40重量份以上。5.如权利要求14中任一项所述的感光性树脂组合物,其中含有的丙烯酸树脂的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)小于10重量份。6.一种感光性树脂组合物膜,其特征在于,含有以下成分:(a)碱溶性聚酰亚胺,。
5、具有下述通式(1)所示的结构单元,且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构;(b)分子内具有2个以上环氧基和/或氧杂环丁烷基的化合物;(c)醌二叠氮化合物,其中化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上,权 利 要 求 书CN 102985877 A2/2页37.如权利要求6所述的感光性树脂组合物膜,其中,化合物(b)为分子内具有2个以上环氧基的化合物。8.如权利要求6或7所述的感光性树脂组合物膜,其中,化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为40重量份以上。9.如权利要求68中任一项所述的感光性树脂组合物膜,其中含有的丙烯酸树脂的含量。
6、相对于100重量份的聚酰亚胺(a)小于10重量份。10.一种层合体,其特征在于,依次具有支持体、权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜和保护膜。11.权利要求15中任一项所述的感光性树脂组合物或权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜的固化物。12.一种半导体器件,具有权利要求15中任一项所述的感光性树脂组合物或权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜的固化物。13.一种半导体器件,在电路构件之间具有权利要求15中任一项所述的感光性树脂组合物或权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜的固化物,所述固化物的端部存在于比电路构件的端部更内侧的位置。14.一种半导体器件,其是使权利。
7、要求15中任一项所述的感光性树脂组合物或权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜介于第1电路构件与第2电路构件之间、通过图案化将所期望的位置开口后、通过加热加压将所述第1电路构件和第2电路构件电连接而得到的半导体器件,其中,所述感光性树脂组合物或感光性树脂组合物膜的固化物的端部存在于比所述第1电路构件和第2电路构件的端部更内侧的位置。15.一种半导体器件的制造方法,其特征在于,使权利要求15中任一项所述的感光性树脂组合物或权利要求69中任一项所述的感光性树脂组合物膜介于第1电路构件与第2电路构件之间,通过加热加压将所述第1电路构件和所述第2电路构件电连接。权 利 要 求 书CN 10298。
8、5877 A1/23页4感光性树脂组合物、 感光性树脂组合物膜和使用它们的半导体器件技术领域0001 本发明涉及感光性树脂组合物和感光性树脂组合物膜。更详细地说,涉及用于半导体元件、多层结构的半导体器件、图像传感器等的感光性组合物、特别是具有粘合功能的感光性树脂组合物。背景技术0002 近年来,为了实现半导体器件和电子部件的高性能化、低成本化,提出了各种各样的封装形态。例如,为了形成图像传感器或MEMS那样的中空状封装件,已知用具有粘合性的树脂间隔物包围元件周围,在上面贴上玻璃等基板形成中空结构的方法(例如,参见专利文献1)。在这样的用途中,要求通过光刻可形成图案的粘合剂。0003 另外,特别。
9、是伴随存储器或系统LSI等半导体器件的小型化、工作速度的高速化、高密度布线化,代替现有的通过引线接合进行的连接,对通过贯通孔在硅芯片(silicon chip)的正反两面设置垫片或凸块(bump)等电极结构并堆叠在一起以确保芯片(chip)间导通的3维结构的半导体封装件进行了实用化研究(参见非专利文献1)。对于这种结构的封装件,研究了使用粘合剂来堆叠芯片。此处所用的粘合剂除低应力性、粘合性、绝缘性、可耐受焊料回流的耐热性等安装可靠性的作为前提的特性以外,为了使电极部分露出以确保芯片间导通,优选粘合剂也具有可通过图案化除去电极上的粘合剂的感光性。0004 作为具有感光性和高耐热性的粘合剂,已知使。
10、用聚酰亚胺树脂前体的材料(例如,参见专利文献2),这些材料由于要进行酰亚胺闭环反应而需要在300以上的高温热固化。因此,伴随固化收缩而产生的热应力大,有可能发生基板翘曲、粘合强度降低等。为了解决这些课题,提出了通过使用可溶性聚酰亚胺作为基体树脂来降低固化温度的负型感光性材料(例如,参见专利文献3)。另外,还已知同样通过使用可溶性聚酰亚胺作为基体树脂、从而可低温固化的正型感光性材料(例如,参见专利文献4、5)。0005 专利文献1:日本特开2008-286877号公报0006 专利文献2:日本特开平04-337380号公报0007 专利文献3:日本特开2008-281597号公报0008 专利文。
11、献4:日本特开2006-313237号公报0009 专利文献5:日本特开2009-20246号公报0010 非专利文献1:3次元実装TSV技術(用于3维安装的TSV技术)付田精一著(2009)发明内容0011 然而,专利文献3记载的树脂设计中,可溶性聚酰亚胺的热应力大,相对硅晶片(silicon wafer)或玻璃基板等支撑基材的热压接性有时不充分。而且,该材料为负型感光性材料,图案形状易于形成倒锥状。因此,存在产生图案倒塌等缺陷、或为了在图案侧壁上说 明 书CN 102985877 A2/23页5形成布线等而进行溅射膜等的成膜时有困难等课题。另一方面,专利文献4、5记载的正型感光性材料不具有。
12、充分的粘合功能,溶剂干燥后的膜脆,因而形成B阶段片材来使用也有困难。0012 本发明中,目的在于提供固化后的应力小、粘合性优异的正型的感光性树脂组合物和感光性树脂组合物膜。0013 本发明涉及一种感光性树脂组合物,其特征在于,含有以下成分:(a)碱溶性聚酰亚胺,具有下述通式(1)所示的结构单元,且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构;(b)分子内具有2个以上的环氧基和/或氧杂环丁烷基的化合物;(c)萘醌二叠氮化合物,化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上。0014 通过本发明,能够得到通过光刻可形成正型图案、固化后的应力小、可获得与半导体元件、。
13、支撑部件的高粘合强度的感光性树脂组合物和感光性树脂组合物膜。附图说明0015 图1是使用本发明的感光性树脂组合物制作的多层布线基板。具体实施方式0016 本发明的感光性树脂组合物含有以下成分:(a)碱溶性聚酰亚胺,具有下述通式(1)所示的结构单元,且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构;(b)分子内具有2个以上的环氧基和/或氧杂环丁烷基的化合物;(c)萘醌二叠氮化合物,化合物(b)的含量相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上。0017 (a)成分的聚酰亚胺为碱溶性聚酰亚胺。在此所说的碱溶性是指在2.38四甲基铵水溶液中的溶解度为0.1g/100mL以上。在此所说。
14、的碱溶性是指在2.38四甲基铵水溶液中的溶解度为0.1g/100mL以上。为了表现出这样的碱溶性、可进行良好的图案加工,(a)成分的聚酰亚胺具有下述通式(1)所示的结构单元且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构。0018 说 明 书CN 102985877 A3/23页60019 式中,X表示具有选自羧基、酚式羟基、磺酸基和巯基中至少一个的一价有机基团,Y表示具有选自羧基、酚式羟基、磺酸基和巯基中至少一个的二价有机基团。X优选为芳香族基团,Y优选为芳香族基团或具有碳-碳双键的基团。其中,X和Y优选具有酚式羟基或巯基。0020 另外,R1表示414价有机基团,R2表示212价。
15、有机基团,R3和R4各自独立地表示选自羧基、酚式羟基、磺酸基和巯基中的至少一个基团。另外,和各自独立地表示010的整数。0021 在上述通式(1)中,R1表示来源于四羧酸二酐的构成成分。其中,优选为含有芳香族基团或环状脂肪族基团的碳原子数为540的有机基团。0022 作为四羧酸二酐,具体可以举出均苯四酸二酐、3,3,4,4-联苯四羧酸二酐、2,3,3,4-联苯四羧酸二酐、2,2,3,3-联苯四羧酸二酐、3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2,3,3-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷二酸酐、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷二酸酐、1,1-双(3,4-二羧基苯基)乙。
16、烷二酸酐、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷二酸酐、双(3,4-二羧基苯基)甲烷二酸酐、双(2,3-二羧基苯基)甲烷二酸酐、双(3,4-二羧基苯基)砜二酸酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酸酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐、9,9-双4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基芴二酸酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、2,3,5,6-吡啶四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酸酐等芳香族四羧酸二酐、或丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐等脂肪族四羧酸二酐、及下述所示结构的二酸酐等。这些可单独使用或组合两种以。
17、上使用。0023 说 明 书CN 102985877 A4/23页70024 此处,R9表示选自氧原子、C(CF3)2、C(CH3)2、CO、COO和SO2中的基团,R10和R11分别表示选自氢原子、羟基和巯基中的基团。0025 在上述通式(1)中,R2表示来源于二胺的构成成分。其中,优选为含有芳香族基团或环状脂肪族基团的碳原子数为540的有机基团。0026 作为二胺的具体例,可以举出3,3-二氨基二苯基醚、3,4-二氨基二苯基醚、4,4-二氨基二苯基醚、3,3-二氨基二苯基甲烷、3,4-二氨基二苯基甲烷、4,4-二氨基二苯基甲烷、3,3-二氨基二苯砜、3,4-二氨基二苯砜、4,4-二氨基二苯。
18、砜、3,4-二氨基二苯基硫醚、4,4-二氨基二苯基硫醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、联苯胺、间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、双(4-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基苯氧基苯基)砜、双(4-氨基苯氧基)联苯、双4-(4-氨基苯氧基)苯基醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2-二甲基-4,4-二氨基联苯、2,2-二乙基-4,4-二氨基联苯、3,3-二甲基-4,4-二氨基联苯、3,3-二乙基-4,4-二氨基联苯、2,2,3,3-四甲基-4,4-二氨基联苯、3,3,4,4-四甲基-4,4-二氨基联苯、2,2-二。
19、(三氟甲基)-4,4-二氨基联苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴或在这些芳香环上取代有烷基或卤原子的化合物、脂肪族的环己二胺、亚甲基双环己胺和下述所示结构的二胺等。它们可单独使用或组合两种以上使用。0027 说 明 书CN 102985877 A5/23页80028 此处,R9表示选自氧原子、C(CF3)2、C(CH3)2、CO、COO和SO2中的基团,R10R13分别表示选自羟基和巯基中的基团。0029 这些中,优选3,3-二氨基二苯基醚、3,4-二氨基二苯基醚、4,4-二氨基二苯基醚、3,3-二氨基二苯基甲烷、3,4-二氨基二苯基甲烷、4,4-二氨基二苯基甲烷、3,3-二氨基二苯砜、3,4-。
20、二氨基二苯砜、4,4-二氨基二苯砜、3,4-二氨基二苯基硫醚、4,4-二氨基二苯基硫醚、间苯二胺、对苯二胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴和下述所示结构的二胺等。0030 0031 R9表示选自氧原子、C(CF3)2、C(CH3)2和SO2中的基团,R10R13分别表示选自羟基和巯基中的基团。0032 通式(1)中,R3和R4各自独立地表示选自羧基、酚式羟基、磺酸基和巯基中的至少一个基团。通过调整该R3和R4的量,相对聚酰亚胺的碱水溶液的溶解速度变化,因此可以得到具有适度的溶解速度的感光性树脂组合物。0033 进而,为了提高与基板的粘合性等,也可以在不降低耐热性的。
21、范围在R2上共聚具有硅氧烷结构的脂肪族基团。具体地说,作为二胺成分,可以举出共聚有110摩尔的双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、双(对氨基苯基)八甲基五硅氧烷等的二胺等。0034 通式(2)和(3)表示具有通式(1)所示的结构单元的聚酰亚胺的末端结构。聚酰说 明 书CN 102985877 A6/23页9亚胺具有两个末端,但其中一个以上末端为通式(2)和/或(3)所示的结构即可。0035 在主链末端具有通式(2)和/或(3)所示结构的聚酰亚胺可将一部分二胺替换为封端剂单胺、或将四羧酸二酐替换为封端剂二羧酸酐,利用公知的方法来合成。例如,通过在低温中使四羧酸二酐、二胺化合物和单胺反应的方法;在低。
22、温中使四羧酸二酐、二羧酸酐和二胺化合物反应的方法;由四羧酸二酐和醇得到二酯,其后在缩合剂的存在下与二胺和单胺反应的方法等,得到聚酰亚胺前体。其后,利用公知的酰亚胺化反应法,对所得的聚酰亚胺前体进行酰亚胺化,由此可以合成聚酰亚胺。0036 通式(2)中,X来源于作为封端剂的伯单胺。作为用作封端剂的伯单胺,优选5-氨基-8-羟基喹啉、1-羟基-7-氨基萘、1-羟基-6-氨基萘、1-羟基-5-氨基萘、1-羟基-4-氨基萘、2-羟基-7-氨基萘、2-羟基-6-氨基萘、2-羟基-5-氨基萘、1-羧基-7-氨基萘、1-羧基-6-氨基萘、1-羧基-5-氨基萘、2-羧基-7-氨基萘、2-羧基-6-氨基萘、2-。
23、羧基-5-氨基萘、2-氨基苯甲酸、3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、4-氨基水杨酸、5-氨基水杨酸、6-氨基水杨酸、2-氨基苯磺酸、3-氨基苯磺酸、4-氨基苯磺酸、3-氨基-4,6-二羟基嘧啶、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基苯酚、2-氨基苯硫酚、3-氨基苯硫酚、4-氨基苯硫酚等。它们可单独使用或组合两种以上使用。0037 另外,通式(3)中,Y来源于作为封端剂的二羧酸酐。作为用作封端剂的酸酐,优选4-羧基邻苯二甲酸酐、3-羟基邻苯二甲酸酐、顺-乌头酸酐等。它们可单独使用或组合两种以上使用。0038 具有通式(1)所示的结构单元且在主链的至少一个末端具有通式(2)和/或(3)所示的结构的聚酰。
24、亚胺既可以仅由通式(1)所示结构单元的重复单元构成,也可以为与其他结构单元的共聚物,还可以含有通式(1)所示结构单元的前体(聚酰胺酸结构)。此时,优选含有聚酰亚胺整体的50mol以上的通式(1)所示的结构单元。用于共聚或混合的结构单元的种类和量优选在不损害通过加热处理最终得到的聚酰亚胺的耐热性的范围中选择。0039 聚酰亚胺(a)的酰亚胺化率例如可以用以下的方法容易地求出。此处,酰亚胺化率是指,在如上所述经聚酰亚胺前体合成聚酰亚胺时,聚酰亚胺前体中多少摩尔百分比的前体转换为聚酰亚胺。首先,测定聚酰亚胺前体的红外吸收光谱,确认存在由聚酰亚胺引起的酰亚胺结构的吸收峰(1,780cm-1附近、1,3。
25、77cm-1附近)。其次,对于该聚酰亚胺前体,于350进行1小时热处理后,再次测定红外吸收光谱,比较热处理前和热处理后的1,377cm-1附近的峰强度。将热处理后的聚合物的酰亚胺化率设定为100,求出热处理前的聚合物的酰亚胺化率。聚酰亚胺(a)的酰亚胺化率优选为90以上。0040 导入到聚酰亚胺(a)中的封端剂可以用以下的方法检出。例如,将导入了封端剂的聚酰亚胺溶解在酸性溶液中,分解为作为聚酰亚胺结构单元的胺成分和羧酸酐成分,通过气相色谱(GC)、NMR对其进行分析。与此不同,也可以将导入了封端剂的聚酰亚胺直接利用热解气相色谱(PGC)、或红外光谱和13CNMR谱进行分析。0041 聚酰亚胺(。
26、a)的重均分子量优选为10,000以上至100,000以下。在含有两种以上聚酰亚胺的情况下,优选其中至少一种聚酰亚胺的重均分子量为上述范围。重均分子量不足10,000,则有时机械强度显著降低,并且粘合强度变低。所述重均分子量优选为12,000以上。另一方面,重均分子量超过100,000,则在碱性显影液中的溶解性降低,有时产生显影说 明 书CN 102985877 A7/23页10残渣。所述重均分子量优选为50,000以下。需要说明的是,本发明中的重均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC法)测定,并经聚苯乙烯换算计算出来。0042 本发明的感光性树脂组合物含有(b)分子内具有2个以上环氧基和/或氧杂。
27、环丁烷基的化合物,优选(b)为具有2个以上环氧基的化合物。作为分子内具有2个以上环氧基的化合物,可以举出双酚A型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、线型酚醛树脂型(novolac)环氧化合物、联苯酚型环氧化合物、联苯型环氧化合物、缩水甘油基胺型环氧化合物、环状脂肪族环氧化合物等。具体可以举出“jER(注册商标)”828、834、1001、1002、1003、1004、1005、1007、1010、1100L、630、ESCN-220L、220F、220H、220HH、180H65、1032H60、YX4000H、152、157S70、1031(三菱化学(株)、“Epolite”40E、“Epoli。
28、te”100E、“Epolite”200E、“Epolite”400E、“Epolite”70P、“Epolite”200P、“Epolite”400P、“Epolite”1500NP、“Epolite”80MF、“Epolite”4000、“Epolite”3002(共荣社化学工业株式会社制造)、“Adeka Resin(注册商标)”EP-4000S、EP-4003S(株)ADEKA制造)、“Denacol”EX-212L、“Denacol”EX-214L、“Denacol”EX-216L、“Denacol”EX-850L、“Denacol”EX-321L(Nagase chemteX株式会。
29、社制造)、“EPICLON(注册商标)”850、EXA-850CRP、860、EXA-4701(DIC株式会社制造)、“TEPIC”S、“TEPIC”G、“TEPIC”P(日产化学工业株式会社制造)、GAN、GOT、EPPN502H、NC3000、NC6000(日本化药株式会社制造)等。另外,作为分子内具有2个以上氧杂环丁烷基的化合物的具体例,可以举出OXT-121、OXT-221、OX-SQ-H、OXT-191、PNOX-1009、RSOX(东亚合成株式会社制造)、“ETERNACOLL”OXBP、“ETERNACOLL”OXTP(宇部兴产株式会社制造)等。0043 另外,为了确保粘合强度和。
30、热压接时的流动性、为了固化膜的低应力化,化合物(b)的含量需要相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为20重量份以上,更优选为40重量份以上。另外,从耐热性、显影特性等的观点出发,优选相对于100重量份的聚酰亚胺(a)为100重量份以下。0044 本发明的感光性树脂组合物含有(c)萘醌二叠氮化合物。对所用的萘醌二叠氮化合物没有特别限制,作为一例可以举出萘醌二叠氮基磺酸通过酯键键合在具有酚式羟基的化合物上的化合物。作为具有酚式羟基的化合物,可优选使用分子内具有2个以上酚核的化合物。此外,这些萘醌二叠氮化合物可以通过具有酚式羟基的化合物与萘醌二叠氮基磺酰氯的公知的酯化反应来合成。0045 作为具有酚式羟基的化合物的具体例,可以举出以下的化合物(均为本州化学工业株式会社制造)。0046 说 明 书CN 102985877 A10。