JPH01173621A - ポリイミド樹脂のエツチング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子の保護を目的とするポリイミド樹脂
のエツチング加工方法に関するものである。

【従　　来　　技　　術】

従来、半導体素子等の表面保護膜として耐熱性、電気特
性、機械特性、加工性の優れたポリイミド樹脂が用いら
れている。最近半導体素子のパフケージング材料として
広（用いられているエポキシ樹脂封止材料のヒートサイ
クルやヒートショックによる熱応力を吸収させる目的で
従来より弾性率。 の低いポリイミド樹脂が必要となっている０弾性率を低
くする方法としてはポリイミド樹脂構造中に高分子シロ
キサンを導入するのが、耐熱性、電気特性等の他の特性
を低下させないので最も有力である。しかし、この高分
子シロキサン変性ポリイミド樹脂はエツチング加工工程
を通常のポリイミド樹脂と同じ方法で行なうと特性を損
なうという欠点がある。 通常のポリイミド樹脂のエツチング加工方法はまず半導
体ウェハにポリイミド樹脂をスピンナー等で回転塗布し
、１００℃、２５０℃で各３０分加熱乾燥する０次いで
ネガ形のレジストとして環化ゴム系タイプのものを塗布
し、８０℃で３０分乾燥し、ホトマスクを密着させて露
光及び現像を行なう０次にポリイミド樹脂をヒドラジン
あるいはヒドラジンとエチレンジアミンとの混合物でエ
ツチングする。そし′７不ガレジストのみを界面活性剤
を含むフェノール系剥離液で　１００℃、１０分力Ｕ熱
して溶解除去するといった手順で行なわれる。 この方法で高分子シロキサン変性ポリイミド樹脂をエツ
チング加工するとし・シスト剥離工程で、し、′ノスト
！ｉｉ離液にポリイミド樹脂が溶解してしまう問題があ
る０通常の翠ガレシスト剥離液の組成はアルキルベンゼ
ンスルホン酸等の界面活性剤とフェノール、塩素系溶剤
又はセロソルブ系の溶剤を含むものである。 ネガレジノ、トの′ｆｉ１離のａ横としては、まず溶剤
及びフェノールてし・シストが膨じ◆んし、更に界［聞
活性剤がポリイミドとレジストの界面に侵入してレジス
トを剥離せしめ、最終的には界面活性剤であるアルキル
ベンゼンスルホン酸が環化ゴム中の二重結合の分解の触
媒として働らき、レジストを溶解すると考えられる。 このアルキルベンゼンスルホン酸は強力な’Ｇ％Ｅ能力
があり、高分子シロキサン変性ポリイミド樹脂に適用し
た場合高分子シロキサン成分も侵され溶解してしまう。 ネガレジスト剥離工程でレジスト剥離液の温度を１００
℃以下例えば５０℃以下にすれば高分子シロキサン変性
ポリイミド樹脂の溶解はかなり防げるが、ネガレジスト
の溶解能力が著しく低下し、レジスト残金が多く生して
しまう。 一方、エツチング加工工程でポジ形レジストを使用すれ
ばレジスト剥離はアセトン等のケトン類、メタノール等
のアルコール類で行なうため、ポリイミド樹脂の溶解は
なくなる。しかし、ポジ形レジストと高分子シロキサン
変性ポリイミド樹脂との密着性は掻めて悪いので、エツ
チング時にエツチング液がレジスト膜の下までまわり込
んでサイドエッチが大きくなり、所定のスルホールの寸
法が得られないため実用に適さない。 〔発明の目的〕 本発明は高分子シロキサン変性ポリイミド樹脂のエツチ
ング加工工程でポリイミド樹脂を溶解させずにネガレジ
ストを剥離する方法を鋭意検討した結果、界面活性剤を
含まない有ａ溶剤中で超音波を使用して剥離する方法を
見出して完成するに至ったものである。 その目的とするところは耐熱性、電気特性、機械特性な
どの緒特性を劣化させることなく、高分子シロキサン変
性ポリイミド樹脂をエツチング加工して半導体素子の保
護膜として適用するにある。 〔発明の構成〕 本発明は有機テトラカルボン酸二無水物と一般式（１） ％式％ （式中、Ｒ，はメナレン基、フェニレン基又は置換フェ
ニレンＷｓ、Ｒｚはメチル基、フェニル基又は置換フェ
ニル基、ｎは１〜４、ｍは１０〜５００の整数）で表わ
されるシリコン系ジアミンを０．０５〜５０モル％含む
ジアミン成分とを反応させてなるポリイミド樹脂をネガ
レジストを使用してエツチング加工した後ネガレジスト
を界面活性剤を含まない有機溶剤中で超音波を使用して
剥離させることを特徴とするポリイミド樹脂のエツチン
グ加工方法である。 本発明に用いる有機テトラカルボン酸二無水物としては
ピロメリット酸二無水物、３．３’−４゜４′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物、２．３，６．７−
ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などであり、又こ
れらの内二種類以上を併用してもよい。 本発明に用いるシリコン系ジアミンはシロキサン結合←
０−Ｓｉ→の数ｍがｌＯ〜５００のものであり、全ジア
ミン成分に対して０．０５〜５０モル％含む、　Ｏ，Ｏ
Ｓモル％以下では弾性率の低下効果が得られず、５０モ
ル％以上では耐熱性が著しく低下してしまう。 本発明に使用するジアミン成分としては上記の長鎖シリ
コン系ジアミンの他に例えば、ｐ−フェニレンジアミン
、４，４゛−ジアミノジフェニルメタン、４．４′−ジ
アミノジフェニルスルホン、４．４′−ジアミノジフェ
ニルエーテルの様な芳香族ジアミンも併用することがで
きる。 本発明における反応方法は、有機テトラカルボン酸二無
水物１モルに対しジアミン成分を０．５〜１．５モルの
比率で配合して有機溶剤中で温度１０〜５０℃で１〜Ｉ
Ｏ時間攪拌して行なう。 有機溶剤としては、Ｎ、Ｎ′−ジメチルアセトアミド、
Ｎ−メチル−２−ピロリドンの様な極性溶剤が好ましい
。 本発明における高分子シロキサン変性ポリイミド樹脂の
エツチング加工方法は、まず、半導体素子のウェハ上に
ポリイミド樹脂をスピンナーで塗布し、５０〜３５０　
℃の温度で必要により２段階もしくはそれ以上のステッ
プで１０分〜１０時間乾燥し、膜Ｊ￥０．５〜５０μｍ
の皮膜を形成させる。次にネガレジストを塗布し８０〜
１００℃で１０〜６０分乾燥後ホトマスクを使用して露
光、現像を行ない、必要に応じて１００〜２００℃で１
０〜６０分レジストを再乾燥する。 次いでポリイミド樹脂をヒドラジン、エチレンジアミン
又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の
強アルカリをエツチング液としてエツチングする。 更に界面活性剤を含まない有機溶剤中で超音波を使用し
てレジストを剥離させる。レジスト剥離に用いる有機溶
剤としてはトルエン、キシレンの様な芳香族炭化水素類
、塩化メチレン、トリクロロエチレン、ジクロロベンゼ
ンの様な塩素系溶剤メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブの様なセロソルブ類又はこれらの
アセテート類、Ｎ、Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−
メチル−２−ピロリドンの様な極性溶剤の内一種又は二
種以上併用してもかまわない。 レジスト？、ｌＩ＃ｉ工程で超音波をかけることも必須
である。これは有機溶剤中に浸潤してネガレジストを膨
しゅんさせ、更に超音波をかけてレジストとポリイミド
界面中に溶剤を侵入せしめて、レジストを物理的に剥離
させるためである。 超音波は通常の超音波洗浄器を用い、容量に応じて発振
周波数２０〜５０　Ｋ　）ｌｚ、出力２０〜５００Ｗで
１分〜５時間かける。温度は１０℃から使用する有機溶
剤の沸点までである。 超音波によって剥離したレジストが有機溶剤中に浮遊す
るので、−回しシスト剥離工程を行った後、更にもう一
回有機溶剤で超音波洗浄を行ない、ポリイミド表面にレ
ジストが付着しないようにする。 最後に必要に応じてポリイミドをフルキュアさせるため
１５０〜３５０℃の温度で３０分〜２時間加熱処理する
。 〔発明の効果〕 本発明方法に従うと高分子シロキサン変性ポリイミド樹
脂のエツチング加工工程でレジスト剥離が効率よ（行な
え、従来の剥離方法の欠点であった一ポリイミド樹脂の
溶解、変質がなくなる。 このため高分子シロキサン変性ポリイミド樹脂の半導体
素子のコーティングへの適用が可能になり、半導体素子
の耐ヒートサイクル性、耐ヒートシヨツク性の向上がは
かれる。 〔実　　施　　例〕 〔実　　施　　例　　１　〕 ４．４′−ジアミノジフェニルエーテル０．９５モルと
次の式のシロキサンジアミン Ｃｌ１ｌ　　　ＣＨ３ ０，０５モルをＮ−メチル−２−ピロリドンに７容′Ａ
了し、次いで、ピロメリット酸二無水１４０モルを加え
て、２０℃で５時間撹拌して更にＮ−メチル−２−ピロ
リドンで希釈して粘度２０ポイズ、固形分１１％の高分
子ンロキサン変性ポリイミド樹脂溶液ｉｌｌを得た。 このワニス（１）をプラズマ窒化珪素（ＰＳｉＮ）をパ
ッシベーション膜とする半導体素子ウェハ上にスピンナ
ーで１０００ｒｐ＋ｍ　、３０秒で塗布し、１００℃、
２５０℃で各３０分間加熱し、厚さ５μｍの皮膜を形成
した０次にネガレジストをスピンナーで塗布し、８０℃
で３０分乾燥し、ホトマスクを使用して露光後現像液で
レジストを現像する。 次にヒドラジンとエチレンジアミンのｌ：１の混合物で
ポンディングパット部及びスクライプライン部のポリイ
ミドをエツチング開口する０次いで趨音波洗浄器（発振
周波数４５ＫＨｚ、出力２００Ｗ＞を用いトリクロロエ
チレン中で超音波を１０分かけ更にトリクロロエチレン
を新しく変えて５分超音波洗浄し、２５０℃、３５０℃
で各３０分間加熱した。レジスト残金は認められず、ポ
リイミド皮膜の表面状態も溶解、変色なども認められず
良好であった。 このウェハをチップにスクライブして、リードフレーム
にマウントしエポキシ樹脂材料でトランスファーモール
ドした。 ヒートサイクル試験として一６５℃、１５０℃各３０分
を１サイクルとして５００サイクル行ない、モールド材
を開封したところ、チップ表面のパッシベーション膜に
クラックは観察されなかった。 〔比　　較　　例〕 実施例１のレジスト剥離を市販の界面活性剤を含むフェ
ノール系剥離液で１００℃、１０分で行なう以外は実施
例１と全く同じように行った。 ポリイミド皮膜は一部溶解し、最終硬化後黄色がら茶褐
色に変色がみられた。ヒートサイクル試験では１００〜
でパッシベーションクランクが発生していた。 以　　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　有機テトラカルボン酸二無水物と一般式（１）▲数式
   、化学式、表等があります▼（１） （式中、Ｒ＿１はメチレン基、フェニレン基又は置換フ
   ェニレン基、Ｒ＿２はメチル基、フェニル基又は置換フ
   ェニル基、ｎは１〜４、ｍは１０〜５００の整数）で表
   わされるシリコン系ジアミンを０．０５〜５０モル％含
   むジアミン成分とを反応させてなるポリイミド樹脂をネ
   ガレジストを使用してエッチング加工した後ネガレジス
   トを界面活性剤を含まない有機溶剤中で超音波を使用し
   て剥離させることを特徴とするポリイミド樹脂のエッチ
   ング加工方法。