[发明专利]感光性树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及作为半导体装置的表面保护膜、层间绝缘膜使用的感光性树脂组合物，使用该感光性树脂组合物的具有耐热性的固化浮雕图案的制造方法以及具有该固化浮雕图案而形成的半导体装置。

背景技术

迄今为止，半导体装置的表面保护膜、层间绝缘膜使用兼有优异的耐热性与电特性、机械特性等的聚酰亚胺树脂。该聚酰亚胺树脂目前一般以感光性聚酰亚胺前体组合物的形式供给，通过在基板上的涂布、利用活性光线的图案化、显影、热酰亚胺化处理等，可以在半导体装置上容易地形成表面保护膜、层间绝缘膜等，与目前的非感光性聚酰亚胺前体组合物相比，具有可大幅缩短工序的特征。

然而，感光性聚酰亚胺前体组合物在其显影工序中需要使用大量的N-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂作为显影液，由于近年来环境问题的加剧等，一直在寻求脱有机溶剂对策。鉴于该要求，最近提出了多种与光刻胶同样的、在碱性水溶液中可显影的耐热性感光性树脂材料。

其中，使用将碱性水溶液可溶性的羟基聚酰胺例如聚苯并噁唑(以下也称为“PBO”)前体与重氮醌化合物等光活性成分混合而成的PBO前体组合物作为正型感光性树脂组合物的方法在近年来受到了关注(例如参照以下专利文献1)。

该正型感光性树脂的显影机制是利用了以下机理：未曝光部的重氮醌化合物在碱性水溶液中不溶，与此相反，由于曝光，该重氮醌化合物发生化学变化，形成茚羧酸化合物，在碱性水溶液中变得可溶。利用该曝光部与未曝光部之间在显影液中的溶解速度的不同，可以制作仅仅未曝光部的浮雕图案。

上述PBO前体组合物通过曝光和利用碱性水溶液的显影而可以形成正型浮雕图案。进一步通过加热(以下也称为“固化”)，生成噁唑环，固化后的PBO膜具有与聚酰亚胺膜同等的热固化膜特性，因此，作为有机溶剂显影型聚酰亚胺前体的有前景的代替材料受到了注目。

使用这种感光性树脂组合物制造半导体时，特别重要的是感光性树脂组合物的感光度。在半导体装置的制造时的曝光工序中，主要使用利用汞灯的i射线的称为i射线步进器(以下简称为“步进器(stepper)”)缩小投影曝光机。该步进器是非常昂贵的仪器，因此，如果感光性树脂组合物为低感光度时，形成浮雕图案所需的曝光时间变长，所需要的步进器的台数增加，导致曝光工艺的成本增加。

作为提高正型感光性树脂组合物的感光度的方法之一，已知有在组合物中添加具有热交联性基团的化合物的技术。具有热交联性基团的化合物在感光性树脂组合物中添加时，固化时与聚合物的芳香环之间产生加成反应，具有抑制由聚合物的分解或热弛豫导致的收缩、控制固化时的膜的收缩的作用。如果能够控制固化时的收缩，用相同的组合物的初期涂布膜厚，就可以获得更厚的最终膜厚。换而言之，以薄的初期涂布膜厚就可获得相同的最终膜厚。初期的涂布膜厚越薄，曝光工序中的光能量就越容易到达膜底部，作为曝光部有开口的正型感光性树脂组合物，可以实现高感光度。

作为目前已知的在组合物中添加热交联性基团的技术，例如提出了在碱可溶性树脂中添加羟甲基性热交联性的具有脲系有机基团的化合物的技术(例如参照专利文献1的权利要求2)、在碱可溶性树脂中添加具有环氧基的化合物的技术(例如参照以下的专利文献2)、在碱可溶性树脂中添加具有苯并噁嗪基团的化合物的技术(例如参照以下的专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-328472号公报

专利文献2：日本特开2004-093816号公报

专利文献3：日本特开2000-305268号公报

专利文献4：日本特开2006-178437号公报

专利文献5：日本特开2005-037925号公报

专利文献6：日本特开2007-016214号公报

专利文献7：日本特开平06-27654号公报

发明内容

发明要解决的问题