本發(fā)明涉及雙馬來酰亞胺化合物、使用其的樹脂組合物、其硬化物及半導(dǎo)體元件。本發(fā)明的樹脂組合物可應(yīng)用于半導(dǎo)體元件用保護(hù)膜、層間絕緣膜、重新布線層的絕緣膜等。
背景技術(shù):
1、近年來邁向電子機(jī)器的小型化、高性能化,在半導(dǎo)體元件的表面保護(hù)膜、層間絕緣膜以及重新布線層的絕緣膜中,也要求布線的微細(xì)化及高密度化。另外,下一代需要適用于高頻帶的材料,作為雜訊對策,必須減少傳輸損耗,而要求開發(fā)介電特性優(yōu)異的絕緣材料。
2、以往,耐熱性及機(jī)械特性等優(yōu)異的聚酰亞胺樹脂、聚苯并噁唑樹脂等被廣通用于半導(dǎo)體元件的表面保護(hù)膜及層間絕緣膜等(例如專利文獻(xiàn)1)。在使用聚酰亞胺樹脂或聚苯并噁唑樹脂作為表面保護(hù)膜或?qū)娱g絕緣膜時,已知一種通過使用包含與這些樹脂相同的樹脂的正型光阻的蝕刻手法來形成通孔等的方法。然而,此方法的問題在于需要光阻的涂布及剝離等繁瑣的步驟。于是,以作業(yè)步驟的合理化為目的,已有人開始研究經(jīng)賦予感光性的耐熱性材料(專利文獻(xiàn)2)。
3、已知聚酰亞胺樹脂及聚苯并噁唑樹脂等材料在作為以關(guān)鍵字5g為代表的高頻帶用途中并無法滿足介電特性。對此,專利文獻(xiàn)3報告了含有環(huán)氧樹脂、活性酯化合物及含三嗪的甲酚酚醛清漆樹脂的環(huán)氧樹脂組合物在低介電損耗正切為有效,但此材料在作為高頻用途也必須進(jìn)一步低介電化。
4、另一方面,專利文獻(xiàn)4報告了由含有作為非環(huán)氧系材料的具有長鏈烷基的雙馬來酰亞胺樹脂及硬化劑的樹脂組合物所構(gòu)成的樹脂膜其低介電特性優(yōu)異。
5、另外,專利文獻(xiàn)5及專利文獻(xiàn)6揭示一種聚酰亞胺,該聚酰亞胺是以由芳香族四羧酸與屬于十八烯酸等不飽和脂肪酸的二聚物的二聚物酸所衍生出來的二聚物二胺及脂環(huán)式二胺作為原料。
6、[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
7、[專利文獻(xiàn)]
8、[專利文獻(xiàn)1]日本特開平11-199557號公報
9、[專利文獻(xiàn)2]日本特開平11-24271號公報
10、[專利文獻(xiàn)3]日本特開2011-132507號公報
11、[專利文獻(xiàn)4]國際公開2016/114287號公報
12、[專利文獻(xiàn)5]日本特開2017-119361號公報
13、[專利文獻(xiàn)6]日本特開2019-104843號公報。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、[發(fā)明所欲解決的課題]
2、上述專利文獻(xiàn)4記載的薄膜,實質(zhì)上具有長鏈烷基的雙馬來酰亞胺樹脂與硬質(zhì)的低分子芳香族系馬來酰亞胺的組合,其相容性不優(yōu)選而容易發(fā)生特性及硬化不均,極難達(dá)成半導(dǎo)體元件用途中所要求的200℃以上的高的玻璃轉(zhuǎn)移溫度(tg)。另外,近年的研究中,已知前述具有長鏈烷基的雙馬來酰亞胺樹脂,在樹脂設(shè)計上有“若提高玻璃轉(zhuǎn)移溫度則介電特性變差,若改善介電特性則玻璃轉(zhuǎn)移溫度變低”如此權(quán)衡關(guān)系。已知若提高玻璃轉(zhuǎn)移溫度,即使是相同的具有長鏈烷基的雙馬來酰亞胺樹脂,彼此也會發(fā)生樹脂互相凝聚或分離,樹脂彼此的相容性也不優(yōu)選。另外,專利文獻(xiàn)5及專利文獻(xiàn)6記載的聚酰亞胺難以單獨硬化使用,與其它樹脂的相容性也不優(yōu)選。另外,硬化時聚酰亞胺進(jìn)行閉環(huán)脫水,因此例如在層疊重新布線層時,根據(jù)其使用條件會產(chǎn)生孔洞而無法平坦化。
3、因此,本發(fā)明的目的提供一種與其它樹脂的相容性良好且玻璃轉(zhuǎn)移溫度高的雙馬來酰亞胺化合物。
4、[解決課題的手段]
5、本技術(shù)發(fā)明人等為了解決上述課題而專心致志進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)下述雙馬來酰亞胺化合物(i)可達(dá)成上述目的,進(jìn)而完成本發(fā)明。
6、也就是,本發(fā)明包含以下的態(tài)樣。
7、<1>
8、一種雙馬來酰亞胺化合物(i),其具有環(huán)狀酰亞胺鍵,且使下述式(1)所示的芳香族二胺(a)、四元酸二酐(c)及馬來酸酐反應(yīng)而得;
9、
10、式(1)中,r1各自獨立地表示氫原子、碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、鹵素原子、羥基或碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基。l各自獨立地表示1至4的整數(shù)。
11、<2>
12、如<1>所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其除了前述二胺(a)、前述四元酸二酐(c)、前述馬來酸酐以外,進(jìn)一步與前述芳香族二胺(a)以外的碳數(shù)6至200的2價有機(jī)二胺(b)反應(yīng)而得。
13、<3>
14、如<1>或<2>所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述雙馬來酰亞胺化合物(i)下述通式(2)所示:
15、
16、式(2)中,
17、c獨立地表示含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的4價有機(jī)基。
18、b獨立地為碳數(shù)6至200的2價烴基。
19、w為a或b。
20、m為1至100,n為0至100。另外,標(biāo)注m及n并以括弧括起的各重復(fù)單元的順序并無限定,鍵結(jié)樣式可為交替,可為嵌段,也可為無規(guī)律。
21、a獨立地為下述式(3)所示的二價連結(jié)基:
22、
23、式(3)中,r1各自獨立地表示氫原子、碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、鹵素原子、羥基或碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基。l各自獨立地表示1至4的整數(shù)。
24、<4>
25、如<1>至<3>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)包含選自由下述式(4)至(12)所組成的組中的化合物:
26、
27、式(7)中,y表示c(cf3)2、so2、co、氧原子、直接鍵或下述式(13)所示的二價連結(jié)基。
28、
29、<5>
30、如<1>至<4>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其下述式(14)所示的胺化合物的馬來酰亞胺化物:
31、
32、式(14)中,c獨立地表示含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的4價有機(jī)基。b獨立地為碳數(shù)6至200的2價烴基。w為a或b。m為1至100,n為0至100。另外,標(biāo)注m及n并以括弧括起的各重復(fù)單元的順序并無限定,鍵結(jié)樣式可為交替,可為嵌段,也可為無規(guī)律。a獨立地為下述式(3)所示的二價連結(jié)基:
33、
34、式(3)中,r1各自獨立地表示氫原子、碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷基、鹵素原子、羥基或碳數(shù)1至6的直鏈狀或分支狀的烷氧基。l各自獨立地表示1至4的整數(shù)。
35、<6>
36、如<1>至<5>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)為下述式(15)的化合物。
37、
38、<7>
39、如<1>至<5>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)為下述式(8)的化合物。
40、
41、<8>
42、如<1>至<5>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)為下述式(5)的化合物。
43、
44、<9>
45、如<1>至<5>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)為下述式(9)的化合物。
46、
47、<10>
48、如<1>至<5>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i),其中前述四元酸二酐(c)為下述式(10)的化合物。
49、
50、<11>
51、一種組合物,含有<1>至<10>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i)以及可與馬來酰亞胺基反應(yīng)的化合物。
52、<12>
53、如權(quán)利要求11所述的樹脂組合物,其更包含選自由<1>至<10>中任一項所述的馬來酰亞胺化合物(i)以外的馬來酰亞胺化合物、氰酸酯化合物、酚樹脂、環(huán)氧樹脂、氧環(huán)丁烷樹脂、苯并噁嗪化合物、碳二亞胺化合物及具有乙烯性不飽和基的化合物所組成的組中的1種以上。
54、<13>
55、一種組合物,其含有<1>至<10>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i)及光聚合引發(fā)劑或硬化催化劑。
56、<14>
57、如<11>至<13>中任一項所述的樹脂組合物,其更包含填充材。
58、<15>
59、一種樹脂組合物的硬化物,其包含<1>至<10>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i)。
60、<16>
61、一種半導(dǎo)體元件,其具備包含<1>至<10>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i)的表面保護(hù)膜、層間絕緣膜或重新布線層的絕緣膜。
62、<17>
63、一種干膜光阻,其包含:含有<1>至<10>中任一項所述的雙馬來酰亞胺化合物(i)及光聚合引發(fā)劑的組合物。
64、[發(fā)明的效果]
65、本發(fā)明的雙馬來酰亞胺化合物(i)、特別是具有芳香環(huán)骨架的雙馬來酰亞胺化合物,與結(jié)構(gòu)不同的樹脂的相容性優(yōu)異,因此容易與其它樹脂并用,容易使彼此的性能互補(bǔ)而引導(dǎo)出更良好的性能。另外,若為本發(fā)明的雙馬來酰亞胺化合物、特別是具有芳香環(huán)骨架的雙馬來酰亞胺化合物,則可提供可賦予具有高的玻璃轉(zhuǎn)移點(tg)的硬化物的雙馬來酰亞胺樹脂組合物。