结构化保护层和绝缘层的制备 本发明涉及一种制备结构化保护层和绝缘层的方法。
为了保护微电子元件和光电子元件免受外界的影响，例如湿气的影响，该元件首先具有结构化的过渡层(“缓冲涂层”)，然后是塑胶料(Pressgussmasse)或浇注料(Vrgussmasse)。由于成本上的优势，在形成一定结构时，在制备过渡层时，与非光敏材料相比，优选使用光敏材料。特别是，在光电元件的情况下，过渡层(和浇注料)的足够的透明度具有重要的意义。但是在不需要透明塑胶料的微电子元件的情况下，过渡层的良好透明度是重要的，因为在透明材料下易于识别以区别好的和差的电路片(Chips)所涂覆的标记。
迄今为止，使用通过将光敏性聚酰亚胺前体退火而制备地聚酰亚胺作为过渡层的材料(参见：D.S.Soane,Z.Martynenko《微电子技术中的聚合物-原理和应用》(“Polymers in Microelectronics-Fundamentals andApplications”),Elsevier Science Publishers B.V.,Amsterdam 1989，第1～13页)。但是，这种聚酰亚胺(在退火之后)不具有足够的透明度，此外，在前体形成一定结构后必须用阴模进行加工，并且必须使用有机溶剂进行显影。
本发明的目的是提供一种方法，该方法用于制备结构化保护层和绝缘层，特别是过渡层，它们除了有高的清晰度和低的吸湿性外，主要具有高的透明度。
本发明的目的是通过下列方式解决的：
-在基体(该基体特别是一种薄片)上涂覆一种光敏性多羟基酰胺或者多羟基酰亚胺的溶液，并且干燥而形成涂层，
-借助于一种掩膜通过紫外光或者X射线的照射使该涂层具有一定的结构，或者通过紫外线或者电子射线的导入并通过随后的含水碱性显影使该涂层具有一定的结构，
-使用紫外光照射结构化涂层的整个平面，然后退火。
本发明的方法，特别是用于制备过渡层的方法，可以提供一种由聚苯并噁唑(PBO)或者多羟基聚酰亚胺组成的涂层。为了制备由聚苯并噁唑组成的涂层，使用光敏性PBO前体，也就是说光敏性多羟基酰胺。例如借助于一种掩膜使该PBO前体光致结构化并退火，其中进行环化反应以得到聚苯并噁唑。
按本发明方法，主要是在退火之前照射整个平面，一种所谓的聚光曝光(Flutbelichtung)，即一种无掩膜的照射。因此，可以令人惊奇地实现：在退火之后得到的聚合物具有高的透明度。与聚酰亚胺相比，这些高温下稳定的聚合物还具有其它的优点，如可以按照阳模使该前体具有一定的结构，并且可以用含水碱液进行显影；此外，在聚苯并噁唑时具有低的吸湿性。
在本发明制备结构化保护层和绝缘层时，证明下列措施是有利的：
-使用高照射剂量照射整个平面，作为可结构化照射。
-使用紫外光，特别地使用波长λ＞200纳米的紫外光进行可结构化照射和整个平面的照射。
-使用紫外光进行可结构化照射，例如使用激光时，其照射剂量是200～2000mJ/cm2。
-在T≥250℃的温度下进行退火。
在使用X射线进行照射时，照射剂量优选是1～100mJ/cm2，在使用电子射线进行照射时，照射剂量优选是10～1000μC/cm2。
下面借助于实施例详细地描述本发明。
实施例1
聚苯并噁唑和聚酰亚胺的透明度比较
使用三种光敏性溶液进行试验：
(1)将一种商业上可得到的基于多羟基酰胺的光敏性PBO-溶液(CRC8200,Fa.Sumitomo)，直接(也就是说无改变)使用。
(2)基于多羟基酰胺的光敏性PBO溶液，它在30毫升N-甲基吡咯烷酮中含有8克PBO前体和2克由双苯酚A和萘醌二叠氮基-5-磺酸制成的二酯。按照EP 0 761 718 A2(实施例5)制备PBO前体。该光敏溶液的制备同样可以按照在EP 0 264 678A1中所述的方法进行。
(3)商业上可得到的光敏性聚酰亚胺溶液(PI 7510,Fa.Olin)，可直接使用。
涂覆石英片：
在N-甲基吡咯烷酮和丙酮中净化石英片，并在160℃下在电热板上加热15分钟。借助于注射器通过0.2微米的滤器将光敏性溶液涂覆在石英片上，并且在离心机中使其离心脱水而形成涂层。然后将该膜在90℃下干燥60秒并在120℃下干燥240秒。
石英片的曝光：
使三块使用(1)～(3)三种不同溶液涂覆的石英片一起在曝光设备(MA4,Fa.Suss)中借助于波长为250～450纳米的紫外光无掩膜地进行曝光(聚光曝光)，曝光剂量：600mJ/cm2。
石英片的退火：
在实验室用烘箱(Sirius Junior,Fa.LP-thermtech)中在氮气气氛下使曝光的石英片退火。退火步骤对所有要试验的试验片是相同的，并且调节至350℃的温度(持续时间：1小时)；加热速度和冷却速度分别是5K/分钟。所得到的聚合物涂层的厚度是6微米。
聚合物涂层的透光度试验：
采用UV/VIS-仪器(UV260,Fa.Shimadzu)按UV光谱学进行该试验；初始波长为350纳米，最终波长为650纳米。因此，测定与波长有关的聚合物涂层的透明度。
在退火之后曝光涂层的透光度的测定结果如下：
由以下溶液制成的聚合物波长 (1) (2) (3)400纳米 82％ 82％ 12％450纳米 88％ 88％ 33％500纳米 90％ 90％ 50％550纳米 96％ 96％ 61％在波长为500纳米以下时，使用聚苯并噁唑涂覆的石英片的透光度≥90％。
按下测定在退火之后未曝光的涂层的透光度：
在来自溶液(3)的聚合物时，透光度与曝光材料的透光度相同。
在上述所有波长下，来自溶液(1)和(2)的透明度比来自溶液(3)的聚合物的透明度低。
当使用光敏性多羟基酰亚胺的溶液例如根据US-PS 4 927 736制备的溶液时，得到相应的结果，例如在PBO溶液(1)和(2)条件下的结果，并且不但可以得到曝光涂层的结果而且可以得到未曝光涂层的结果。
实施例2
在3″硅片(具有(100)取向)上(无其它预处理)涂覆2毫升光敏性PBO溶液(1)(参见实施例1)。借助于旋转涂布机(Fa.Convac)以二步骤工序(500转/分钟持续10秒，3000转/分钟持续30秒)中离心分离多余的材料并形成均匀的涂层。将该涂层在电热板上在90℃下干燥60秒，在120℃下干燥240秒；那么涂层平均厚度是6.5微米。随后，借助于接触曝光设备(Kontaktbelichtungsapparatur)(MA4,Fa.Suss)用剂量为300mJ/cm的紫外光使涂层进行多色曝光。对此，使用常规玻璃/铬平版印刷掩膜形成结构。最后在离心机上使用含水碱液显影剂(NMD-W2.38％,Fa.Tokyo Oka，以1∶1的比例用水稀释)使该涂层显影。因此，在不旋转石英片时浇上20毫升的显影剂溶液，持续显影40秒，并且以3000转/分钟的转数离心5秒钟；再重复一次该过程。随后，以3000转/分钟的转速使石英片旋转30秒，这里，在第一个15秒期间，用水洗涤该石英片。然后消除曝光的区域(阳模体系)。
最后，在使用均匀接触曝光设备的条件下，在无平版印刷掩膜下进行曝光；曝光剂量是600mJ/cm2。然后，在实验室用烘箱(Sirius Junior,Fa.LPThermtech)中使所得到的平均厚度为6.2微米的涂层退火，这里PBO前体环化为聚苯并噁唑。对此，从100℃开始，经10分钟均匀加热至150℃；并且恒定地保持该温度30分钟。然后，再次均匀地经35分钟加热至350℃，并且恒定地保持该温度60分钟。随后在45分钟内均匀地冷却至100℃。所得到涂层的平均厚度是4.7微米，它表明有突出的PBO机械性能，并且另外在光学上是透明的。
实施例3
用1微米孔径的喷射过滤器将5毫升光敏性PBO溶液(1)涂覆在制备好的具有GaN-光敏二极管的片(无进一步处理)上(参见实施例1)。借助于旋转涂布机(Fa.Convac)以二步骤工序(500转/分钟持续10秒，2200转/分钟持续30秒)离心除掉多余的材料并形成均匀的涂层。将该涂层在电热板上在90℃下干燥60秒，在120℃下干燥240秒；那么涂层平均厚度是8.4微米。随后，借助于接触曝光设(MA4,Fa.Suss)用剂量为450mJ/cm2的紫外光使涂层进行多色曝光。因此，使用常规玻璃/铬平版印刷掩膜形成结构，其中调节二极管接触面上掩膜中的开口。最后在离心机上使用含水碱液显影剂(NMD-W2.38％,Fa.Tokyo Oka，以1∶1的比例用水稀释)使该涂层显影。因此，在不旋转石英片时浇上20毫升的显影剂溶液，持续显影40秒，并且以3000转/分钟的转数离心干燥5秒钟；再重复一次该过程。随后，以3000转/分钟的转速使石英片旋转30秒，这里，在第一个15秒期间，用水洗涤该石英片。
最后，在使用均匀接触曝光设备的条件下，在无平版印刷掩膜下进行曝光；这里曝光剂量是600mJ/cm2。然后，在实验室用烘箱(Sirius Junior,Fa.LPThermtech)中使所得到的平均厚度为8.1微米的涂层退火，这里PBO前体环化为聚苯并噁唑。对此，从100℃开始，经10分钟均匀加热至150℃；并且恒定地保持该温度30分钟。然后，再次均匀地经35分钟加热至350℃，并且恒定地保持该温度60分钟。随后在45分钟内均匀地冷却至100℃。所得到涂层的平均厚度是6.1微米，它表明有突出的PBO机械性能，而且另外在光学上是透明的。