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JP4106972B2 - Composition for forming photosensitive dielectric, dielectric and electronic component - Google Patents
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JP4106972B2 - Composition for forming photosensitive dielectric, dielectric and electronic component - Google Patents

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JP4106972B2 JP2002166087A JP2002166087A JP4106972B2 JP 4106972 B2 JP4106972 B2 JP 4106972B2 JP 2002166087 A JP2002166087 A JP 2002166087A JP 2002166087 A JP2002166087 A JP 2002166087A JP 4106972 B2 JP4106972 B2 JP 4106972B2
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Description

【0001】
【発明の技術分野】
本発明は寸法精度の高いパターンを形成するために好適に使用することができる感光性誘電体形成用組成物、これから形成される誘電体および電子部品に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】
近年、多層プリント配線基板等に高誘電率層を設け、この層をコンデンサ等に利用する技術が知られている。この高誘電率層は、たとえば、熱硬化性樹脂を溶解させた有機溶剤に高誘電率の無機粉末を添加したものを、熱硬化性樹脂の脆さを補うために、ガラス繊維等の繊維強化材に含浸させ、その後、溶剤を焼成などにより飛散させて硬化させる等の方法により調製されている。しかしながら、従来の方法では、通常、たとえば20以上などの高い誘電率であってかつ薄膜でも低いリーク電流を有する層を得ることは困難であった。
【0003】
また、各種の無機粉末を用いて高誘電率の誘電体層を得る試みもなされ、たとえば、ポリスチレンに無機粉末としてFe34、あるいはZnO+カーボンなどを添加すると、高い誘電率の誘電体層を得ることができることが知られている。しかしこのような系では、誘電率を高くすることができても、得られる誘電体層の誘電正接が大きくなるため、交流電場における誘電体層での発熱が大きくなり、誘電体のフィルムを設けた多層プリント配線基板等の劣化、熱応力による接合部の破断等の不良原因となり、半導体基板の信頼性、耐久性が低下し易いという問題点があった。
【0004】
一方、高い誘電率を得るためには、通常、高誘電率の無機粉末を高温で加熱焼成して誘電体層を形成する方法が知られている。しかしながらこの方法は、たとえば1000℃程度の高温で焼成する必要があるため、配線基板上に電子部品が装着されている状態で誘電体層を設ける場合には適用できず、種々の半導体基板の製造プロセスに汎用的に適用できないという問題点があった。
【0005】
さらに、誘電体層の形成方法としてスクリーン印刷法等が知られているが、基板の大型化および高精細化に伴い、パターンの位置精度の要求が非常に厳しくなり、通常の印刷では対応できないという問題があった。
このため、低温焼成により、高い誘電率で、熱損失の小さい誘電体層を提供するとともに、寸法精度の高いパターンを形成しうる感光性誘電体形成用組成物の出現が望まれていた。
【0006】
そこで、本発明者らは、前記問題を解決すべく鋭意研究した結果、特定の樹脂組成物を含有する感光性誘電体形成用組成物を用いることにより、500℃以下という低温での焼成が可能で、高誘電率かつ低誘電正接であり、薄膜でも低いリーク電流で、なおかつ寸法精度の高いパターンの誘電体を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、前記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、熱損失が小さく、低温焼成によって製造可能な高誘電率の誘電体層を寸法精度良く形成できるような感光性誘電体形成用組成物、ならびにこの組成物から形成された誘電体および電子部品を提供することを目的としている。
【0008】
【発明の概要】
本発明に係る感光性誘電体形成用組成物は、
(A)無機粒子、(B)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、(C)キノンジアジド基を有する化合物、(D)分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、および(E)熱感応性酸発生剤、さらに必要に応じて(F)架橋微粒子を含有することを特徴としている。
【0009】
本発明に係る感光性誘電体形成用組成物によれば、500℃以下の加熱で、誘電率が5以上、好ましくは10以上、誘電正接が0.1以下、静電容量5nF/cm2以上の誘電体を形成することが可能である。
本発明に係る電子部品は、前記感光性誘電体形成用組成物を用いて形成された誘電体を含むことを特徴としている。
【0010】
【発明の具体的説明】
以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明に係る感光性誘電体形成用組成物の詳細について説明する。
[感光性誘電体形成用組成物]
本発明に係る感光性誘電体形成用組成物は、(A)無機粒子、(B)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、(C)キノンジアジド基を有する化合物、(D)分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、(E)熱感応性酸発生剤、(F)架橋微粒子および(G)溶剤とから構成される。また、本発明の感光性誘電体形成用組成物は必要に応じ、エポキシ化合物、密着助剤、レベリング剤などのその他の添加剤などを含有することもできる。上記感光性誘電体形成用組成物をロール混練機、ミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミルなどの混練機を用いて混練することにより調製することができる。
【0011】
上記のようにして調製される感光性誘電体形成用組成物は、塗布に適した流動性を有するペースト状の組成物であり、その粘度は、通常10〜50,000mPa・sとされ、好ましくは20〜10,000mPa・sとされることが望ましい。
以下、感光性誘電体形成用組成物を構成する各成分について説明する。
【0012】
(A)無機粒子
本発明において使用する無機粒子は、誘電率が30以上であり、好ましくは50以上、さらに好ましくは70以上である。誘電率は高い分には問題なく、上限値は特に限定されないが、たとえば、30000程度であってもよい。
このような無機粒子としては、金属酸化物からなるものが好ましく用いられ、特にチタン系金属酸化物が好ましい。ここで、「チタン系金属酸化物」とはチタン元素と酸素元素とを必須元素として含む化合物をいう。このようなチタン系金属酸化物としては、結晶構造を構成する金属元素としてチタンを単一で含むチタン系単一金属酸化物と、金属元素としてチタンおよび他の金属元素を含むチタン系複酸化物とを好ましく用いることができる。
【0013】
前記チタン系単一金属酸化物としては、たとえば、二酸化チタン系金属酸化物が挙げられる。このような二酸化チタン系金属酸化物としては、アナターゼ構造またはルチル構造の二酸化チタン系金属酸化物が挙げられる。
前記チタン系複酸化物としては、たとえば、チタン酸バリウム系、チタン酸鉛系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸ビスマス系、チタン酸マグネシウム系、チタン酸ネオジウム系、チタン酸カルシウム系等の金属酸化物が挙げられる。
【0014】
なお、前記「二酸化チタン系金属酸化物」とは、二酸化チタンのみを含む系、または二酸化チタンに他の少量の添加物を含む系を意味し、主成分である二酸化チタンの結晶構造が保持されているものであり、他の系の金属酸化物についても同様である。
また、前記「チタン系複酸化物」とは、チタン系単一金属酸化物と、少なくとも1種の他の金属元素からなる金属酸化物とが複合して生ずる酸化物であり、構造の単位としてオキソ酸のイオンが存在しないものをいう。
【0015】
本発明においては、このような無機粒子を構成するチタン系金属酸化物としては、チタン系単一金属酸化物のうちでは、ルチル構造の二酸化チタン系金属酸化物が好ましく、チタン系複酸化物のうちでは、チタン酸バリウム系金属酸化物を好ましく用いることができる。
これらのうちでは、チタン酸バリウム系金属酸化物を特に好ましく用いることができる。
【0016】
このような無機粒子の平均粒子径は、好ましくは0.005〜2.0μm、さらに好ましくは0.02〜1.0μm、より好ましくは0.02〜0.8μm、特に好ましくは0.02〜0.3μmであることが望ましい。また、このとき重量平均粒子径(Dw)と数平均粒子径(Dn)の比からなるDw/Dnは、好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上、特に好ましくは1.25以上であることが望ましい。Dw/Dnが1.05より小さいと、膜厚を薄くした場合に誘電体粒子のパッキングが悪くリーク電流が大きくなることがある。
【0017】
本発明の無機粒子の形状は、特に制限されるものではないが、球状、粒状、板状、麟片状、ウィスカー状、棒状、フィラメント状などの形状が挙げられる。これらの形状のうち、球状、粒状、片状、鱗片状であることが好ましい。これらの形状の無機粒子は、一種単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0018】
本発明において使用する無機粒子は、たとえば気相法やゾルゲル法、RFプラズマ法などにより合成することができる。気相法で合成した無機粒子を溶剤に分散するには、分散剤を併用して公知の分散方法、ビーズミル、混練法、高圧ホモジナイザーなどにより一次粒子にまで分散させることができる。
感光性誘電体形成用組成物における無機粒子(A)の量は、(A)+(B)+(C)+(D)+(E)+(F)を100質量%としたとき20〜85質量%、好ましくは30〜85質量%、さらに好ましくは40〜85質量%であることが望ましい。
【0019】
B )フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂;
本発明において用いられるフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「フェノール樹脂(B)」ともいう。)としては、特に限定されないが、ノボラック樹脂が好ましい。このようなノボラック樹脂はフェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在下で、縮合させることにより得られる。
【0020】
この際使用されるフェノール類としては、たとえばフェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、α-ナフトール、β-ナフトールなどが挙げられる。
【0021】
また、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒドなどが挙げられる。このようなノボラック樹脂としては、具体的には、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール-ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂などが挙げられる。
【0022】
また、ノボラック樹脂以外のフェノール樹脂(B)としては、ポリヒドロキシスチレンおよびその共重合体、フェノール-キシリレングリコール縮合樹脂、クレゾール-キシリレングリコール縮合樹脂、フェノール-ジシクロペンタジエン縮合樹脂などを挙げることができる。
本発明ではまた、上記フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂以外にフェノール性低分子化合物(以下、「フェノール化合物(b)」ともいう。)を併用することができる。たとえば、4,4'-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルエーテル、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,3-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、1,4-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、4,6-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]-1,3-ジヒドロキシベンゼン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタン、1,1,2,2-テトラ(4-ヒドロキシフェニル)エタンなどが挙げられる。これらのフェノール化合物(b)は、フェノール樹脂(B)中に(B)成分の一部として、0〜40質量%、特に0〜30質量%の範囲で含有することができる。
【0023】
フェノール樹脂(B)は、得られる絶縁膜の解像性、熱衝撃性、耐熱性などの観点から、重量平均分子量が2,000以上であることが必要であり、特に2,000〜20,000程度の範囲が好ましい。
本発明の感光性誘電体形成用組成物において、フェノール樹脂(B)の含有量(フェノール化合物(b)を併用する場合は合計量)は、組成物全体((A)+(B)+(C)+(D)+(E)+(F))の10〜50質量%、好ましくは13〜45質量%である。フェノール樹脂(B)の割合がこの範囲であると、得られる感光性絶縁樹脂組成物を用いて形成された膜がアルカリ水溶液による十分な現像性を有している。
【0024】
(C)キノンジアジド基を有する化合物
本発明において用いられるキノンジアジド基を有する化合物(以下、「キノンジアジド化合物(C)」ともいう。)は、フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物と1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸または1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸とのエステル化合物である。前記フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物としては特に、限定されないが具体的には下記に示す構造の化合物が好ましい。
【0025】
【化1】

Figure 0004106972
【0026】
(式(1)において、X1〜X10は、それぞれ相互に同一または異なってもよく、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基または水酸基である。但し、X1〜X5の少なくとも1つは水酸基である。また、Aは単結合、O、S、CH2、C(CH32、C(CF32、C=O、またはSO2である。)
【0027】
【化2】
Figure 0004106972
【0028】
(式(2)において、X11〜X24は、それぞれ相互に同一または異なってもよく、前記X1〜X10の場合と同様である。但し、X11〜X15の少なくとも1つは水酸基である。また、R1〜R4は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基である。)
【0029】
【化3】
Figure 0004106972
【0030】
(式(3)において、X25〜X39は、それぞれ相互に同一または異なってもよく、前記X1〜X10の場合と同様である。但し、X25〜X29において少なくとも1つは水酸基であり、X30〜X34において少なくとも1つは水酸基である。また、R5は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基である。)
【0031】
【化4】
Figure 0004106972
【0032】
(式(4)において、X40〜X58は、それぞれ相互に同一または異なってもよく、前記X1〜X10の場合と同様である。但し、X40〜X44において少なくとも1つは水酸基であり、X45〜X49において少なくとも1つは水酸基であり、X50〜X54において少なくとも1つは水酸基である。また、R6〜R8は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基である。)
【0033】
【化5】
Figure 0004106972
【0034】
(式(5)において、X59〜X72は、それぞれ相互に同一または異なってもよく、前記X1〜X10と同様である。但し、X59〜X62において少なくとも1つは水酸基であり、X63〜X67において少なくとも1つは水酸基である。)
このようなキノンジアジド化合物(C)の具体例としては、以下のものが挙げられる。4,4'-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4'-ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2',4'-ペンタヒドロキシベンゾフェノン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,3-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、1,4-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]ベンゼン、4,6-ビス[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]-1,3-ジヒドロキシベンゼン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタンなどの1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸または1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸エステル化合物。
【0035】
本発明の感光性誘電体形成用組成物においては、キノンジアジド化合物(C)は、フェノール樹脂(B)100質量部に対して10〜50質量部、好ましくは15〜30質量部である。キノンジアジド化合物(C)の配合量が10質量部未満では未露光部の残膜率が低下したり、マスクパターンに忠実な像が得られないことがある。また、キノンジアジド化合物(C)の配合量が50質量部を超えるとパターン形状が劣化したり、硬化時に発泡することがある。
【0036】
(D)分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物(硬化剤);
本発明において用いられる分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物(以下、「硬化剤(D)」ともいう。)は、前記フェノール樹脂(B)と反応する架橋剤(硬化剤)として作用するものである。硬化剤(D)としては(ポリ)メチロール化メラミン、(ポリ)メチロール化グリコールウリル、(ポリ)メチロール化ベンゾグアナミン、(ポリ)メチロール化ウレアなどの活性メチロール基の全部または一部をアルキルエーテル化した含窒素化合物を挙げることができる。ここで、アルキル基としてはメチル基、エチル基、ブチル基、またはこれらを混合したものを挙げることができ、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含有していてもよい。具体的にはヘキサメトキシメチル化メラミン、ヘキサブトキシメチル化メラミン、テトラメトキシメチル化グリコールウリル、テトラブトキシメチル化グリコールウリルなどを用いることができ、これらの硬化剤(D)は1種単独または2種以上を併用しても構わない。
【0037】
本発明における硬化剤(D)の配合量は前記フェノール樹脂(B)100質量部に対して、1〜100質量部、好ましくは5〜50質量部である。配合量が1質量部未満では硬化が不十分になり、得られる硬化物の電気絶縁性が低下したりすることがあり、100質量部を越えるとパターニング特性が低下したり、耐熱性が低下することがある。
【0038】
(E)熱感応性酸発生剤
本発明において用いられる熱感応性酸発生剤(以下、「酸発生剤(E)」という。)は、適当な熱を加える、たとえば50〜250℃に加熱することによって酸を発生する化合物ならば特に制限されないが、例えばスルホニウム塩やジアゾニウム塩、ハロゲン含有化合物、スルホン酸エステル化合物などが挙げられる。
【0039】
酸発生剤(E)の例としては、たとえばベンジルメチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジルメチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルメチルフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、ベンジルメチルフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムテトラフルオロボレート、ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンゼンジアゾニウムテトラフルオロボレート、ベンゼンジアゾニウムトリフルオロメタンスルホネート、ナフタレンジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ナフタレンジアゾニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
【0040】
本発明における酸発生剤(E)の配合量は前記フェノール樹脂(B)100質量部に対して、0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部である。酸発生剤(E)の配合量が0.1質量部未満では得られる硬化物の耐溶剤性が低下したりすることがあり、10質量部を越えると電気絶縁性が低下することがある。
(F)架橋微粒子
本発明において用いられる架橋微粒子(F)は、該粒子を構成する重合体のTgが0℃以下であれば特に限定されるものではないが、不飽和重合性基を2個以上有する架橋性モノマー(以下、「架橋性モノマー」ともいう。)と、架橋微粒子(F)を構成する共重合体のTgが0℃以下となるように選択される1種以上のその他のモノマー(以下、「その他のモノマー」ともいう。)を共重合したものが好ましく、さらに、その他のモノマーとして架橋微粒子(F)を構成する共重合体のTgが0℃以下となるようなものであって、重合性基以外の官能基、たとえば、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基等の官能基を有するモノマーを共重合したものが好ましく用いられる。
【0041】
架橋性モノマーの例としては、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの重合性不飽和基を複数有する化合物を挙げることができる。なかでも、ジビニルベンゼンが好ましい。
【0042】
本発明において用いられる架橋微粒子(F)を製造する際に用いられる架橋性モノマーは、共重合に用いられる全モノマーに対して1〜20質量%の範囲、より好ましくは2〜10質量%の範囲で用いられる。
その他のモノマーの例としては、ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン、クロロプレン、1,3-ペンタジエンなどのジエン化合物、(メタ)アクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-クロロメチルアクリロニトリル、α-メトキシアクリロニトリル、α-エトキシアクリロニトリル、クロトン酸ニトリル、ケイ皮酸ニトリル、イタコン酸ジニトリル、マレイン酸ジニトリル、フマル酸ジニトリルなどの不飽和ニトリル化合物類、(メタ)アクリルアミド、N,N'-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N'-エチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N'-ヘキサメチレンビス(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、クロトン酸アミド、ケイ皮酸アミド等の不飽和アミド類、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン、α-メチルスチレン、o-メトキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノールなどの芳香族ビニル化合物、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、グリコールのジグリシジルエーテルなどと(メタ)アクリル酸、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなどとの反応によって得られるエポキシ(メタ)アクリレートおよび、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとポリイソシアナートとの反応によって得られるウレタン(メタ)アクリレート類、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有不飽和化合物、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、コハク酸-β-(メタ)アクリロキシエチル、マレイン酸-β-(メタ)アクリロキシエチル、フタル酸-β-(メタ)アクリロキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸-β-(メタ)アクリロキシエチルなどの不飽和酸化合物、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ(メタ)アクリレート等のアミノ基含有不飽和化合物、(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和化合物、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有不飽和化合物などを例示することができる。これらのその他のモノマーとしては、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、スチレン、p-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類などが好ましく用いられる。
【0043】
このようなその他のモノマーとしては、少なくとも1種のジエン化合物、具体的にはブタジエンを用いることが好ましい。このようなジエン化合物は、共重合に用いる全モノマーに対して20〜80質量%、好ましくは30〜70質量%の量で用いられることが望ましい。
本発明で用いられる架橋微粒子(F)は、その他のモノマーとしてブタジエンなどのジエン化合物が全モノマーに対して上記のような量で共重合されていると、ゴム状の軟らかい微粒子となり、特に得られる硬化膜にクラック(割れ)が生ずるのを防止でき、耐久性に優れた硬化膜を得ることができる。
【0044】
本発明において架橋微粒子(F)の平均粒子径は、通常30〜500nm、好ましくは40〜200nm、さらに好ましくは50〜120nmであることが好ましい。架橋微粒子(F)の粒径コントロール方法は、特に限定されるものではないが、乳化重合により架橋微粒子(F)を合成する場合、使用する乳化剤の量により、乳化重合中のミセルの数を制御し、粒径をコントロールする方法が例示できる。
【0045】
また、架橋微粒子(F)の配合量は前記フェノール樹脂(B)100質量部に対して、0〜50質量部、好ましくは1〜50質量部、さらに好ましくは5〜30質量部である。架橋微粒子(F)の配合量が50質量部を越えると解像性や得られる硬化膜の耐熱性が低下したり、他成分との相溶性、分散性が低下することがある。感光性誘導体形成用組成物が架橋微粒子を含有すると、得られる硬化膜の熱衝撃性が向上する。
【0046】
(G)溶剤
本発明において用いられる溶剤(G)は、感光性誘電体形成用組成物の取り扱い性を向上させたり、粘度や保存安定性を調節するために添加される。このような溶剤(G)の種類は、特に制限されるものではないが、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、ブチルカルビトール等のカルビトール類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸イソプロピル等の乳酸エステル類;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n-アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸イソブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;γ-ブチロラクン等のラクトン類などを挙げることができる。これらの溶剤(F)は、1種単独あるいは2種以上を混合して使用することもできる。
【0047】
その他の添加剤
本発明の感光性誘電体形成用組成物中には、その他の添加剤としてエポキシ化合物、密着助剤およびレベリング剤などを含有することができる。また、エポキシ化合物としてはたとえば、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのその他添加剤は得られる感光性誘電体形成用組成物の特性を損なわない程度に含有することができる。
【0048】
[誘電体]
本発明の感光性誘電体形成用組成物を用いることにより、500℃以下の加熱で、誘電率が5以上、好ましくは10以上、誘電正接が0.1以下、静電容量5nF/cm2以上の誘電体を形成することができる。以下に、本発明の誘電体の形成方法および誘電体の物性について詳述する。
【0049】
本発明にかかる感光性誘電体形成用組成物を配線パターン等が施されたシリコンウエハーなどの基板に塗工し、乾燥して溶剤などを揮発させて塗膜を形成する。上記基板材料としては、特に限定されないが、たとえばプリント配線基板、銅張積層板(CCL)、SUS基板、銅箔付きポリイミド基板、セラミクス基板、シリコーンウエハー(W−CSPなど)、アルミナ基板などからなる板状部材が挙げられる。その後所望のマスクパターンを介して露光し、次いで、アルカリ性現像液により現像して、露光部を溶解、除去することにより所望のパターンが形成された塗膜を得ることができる。さらに、コンデンサ特性を発現させるために現像後に加熱処理を行うことにより、硬化膜を得ることができる。
【0050】
感光性誘電体形成用組成物を基板に塗工する方法としては、たとえば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、カーテンコート法スクリーン印刷法などの塗布方法を用いることができ、塗布の厚さは、塗布手段、感光性誘電体形成用組成物の固形分濃度や粘度を調節することにより、適宜制御することができる。
【0051】
露光に用いられる放射線としては、たとえば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、g線ステッパー、i線ステッパーなどの紫外線や電子線、レーザー光線などが挙げられ、露光量としては使用する光源や誘電体層の膜厚などによって適宜選定されるが、例えば高圧水銀灯からの紫外線照射の場合、誘電体層の膜厚0.5〜50μmでは、1,000〜20,000J/m2程度である。
【0052】
その後、アルカリ性現像液により現像して、露光部を溶解、除去することによって所望のパターンを形成する。誘電体層に含有される無機粒子は、アルカリ可溶性樹脂により均一に分散されているため、バインダーであるアルカリ可溶性樹脂を溶解させ、洗浄することにより、アルカリ可溶性樹脂が溶解した部分に存在する無機粒子も同時に除去される。この場合の現像方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法などを挙げることができ、現像条件としては通常、20〜40℃で1〜10分程度である。
【0053】
前記アルカリ性現像液としては、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリンなどのアルカリ性化合物を濃度が0.1〜10質量%程度になるように水に溶解したアルカリ性水溶液を挙げることができる。前記アルカリ性水溶液には、たとえば、メタノール、エタノールなどの水溶性の有機溶剤や界面活性剤などを適量添加することもできる。なお、アルカリ性現像液で現像した後は、水で洗浄し、乾燥する。
【0054】
さらに、現像後に絶縁膜としての特性を十分に発現させるために加熱処理を行うことによって硬化させることができる。この際、酸発生剤(E)が分解し、酸を発生する。この酸の触媒作用によって硬化剤(D)とフェノール樹脂(B)との硬化反応が促進される。このような硬化条件は特に制限されるものではないが、硬化物の用途に応じて、100〜250℃の温度で、30分〜10時間程度加熱し、塗膜を硬化させることができる。また、硬化を十分に進行させたり、得られたパターン形状の変形を防止するために二段階で加熱することもでき、例えば、第一段階では、50〜100℃の温度で、10分〜2時間程度加熱し、さらに100〜250℃の温度で、20分〜8時間程度加熱して硬化させることもできる。このような硬化条件であれば、加熱設備として一般的なオーブンや、赤外線炉などを使用することができる。
【0055】
<誘電体の物性>
本発明に係る感光性誘電体形成用組成物から得られる誘電体は、誘電率が5以上、好ましくは10以上、さらに好ましくは15以上であることが望ましい。誘電率の上限は特に限定されないが、たとえば200程度であってもよい。また、本発明に係る感光性誘電体形成用組成物から得られる誘電体は、誘電正接が0.1以下、好ましくは0.08以下、さらに好ましくは0.06以下であることが望ましい。誘電正接の下限は特に限定されないが、たとえば0.001程度であってもよい。本発明に係る感光性誘電体形成用組成物から得られる誘電体は、静電容量が静電容量5nF/cm2以上、好ましくは10nF/cm2以上、さらに好ましくは15nF/cm2以上であることが望ましい。静電容量の上限は特に限定されないが、たとえば50nF/cm2以上程度であってもよい。
【0056】
なお、本明細書において、誘電率、誘電正接、静電容量は、JIS K6481(周波数1MHz)に記載の方法により測定した値である。
また、このような誘電体をコンデンサとして使用する場合のリーク電流は好ましくは10-8A/cm2以下、より好ましくは10-9A/cm2以下、更に好ましくは10-10A/cm2以下であることが望ましい。
【0057】
なお、この誘電体の厚さは、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは5μm以下であることが望ましい。フィルム厚さの下限は特に限定されないが、通常は0.5μm以上である。
[電子部品]
本発明の誘電体は、500℃以下という低い温度で加熱焼成して得ることができ、誘電率が5以上であり、かつ誘電正接が0.1以下であり、かつ静電容量4nF/cm2であり、薄膜で静電容量の大きなコンデンサ等を形成することができる。また、この誘電体を備えたプリント回路基板、半導体パッケージ、コンデンサ、高周波用アンテナ等の電子部品は、小型でかつ高密度のものとすることができる。
【0058】
【発明の効果】
本発明に係る感光性誘電体形成用組成物を用いると、前記のように500℃以下という低い加熱温度で、しかも0.1以下という誘電正接かつ5nF/cm2以上という高い静電容量の誘電体を形成することができる。
本発明に係る誘電体は、薄膜で高誘電率であるので、プリント回路基板、半導体パッケージ、コンデンサ、高周波用アンテナ等の電子部品等において好適に利用される。
【0059】
本発明に係る電子部品は、前記誘電体を備えることから、小型化、薄膜化することができる。
【0060】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を示す。
【0061】
【実施例1】
(1)感光性誘電体形成用組成物の調製
表1に示すとおり、(A-1)無機粒子としてチタン酸バリウム粒子150質量部、(B-1)フェノール樹脂100質量部、(C-1)キノンジアジド化合物15質量部、(D-1)硬化剤23質量部、(E-1)酸発生剤2質量部、(F-1)架橋微粒子10質量部、(G-1)乳酸エチル900質量部に溶解し、ビーズミルで混練りした後、ステンレスメッシュ(500メッシュ)および孔径1μmのフィルターで濾過することにより、感光性誘電体形成用組成物を調製した。
【0062】
(2)感光性誘電体形成用組成物の塗布工程
感光性誘電体形成用組成物をCuスパッタ付きシリコンウェハー上にスピンナーを用いて塗布し、塗膜を100℃で5分間乾燥して溶剤を完全に除去し、厚さ1μmの感光性誘電体層を形成した。
(3)誘電体層の露光工程・現像工程
感光性誘電体層に対して、露光用マスク(500μm角のドットパターン)を介して、超高圧水銀灯により、i線(波長365nmの紫外線)を照射した。照射量は500mJ/cm2とした。
【0063】
露光工程の終了後、露光処理された感光性誘電体層に対して、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(25℃)を現像液とするシャワー法による現像処理を2分かけて行った。次いで超純水による水洗処理を行い、これにより、紫外線が照射されて可溶化された感光性誘電体層を除去し、パターンを形成した。
【0064】
(4)誘電体層パターンの硬化工程
感光性誘電体層パターンが形成されたシリコンウェハーをオーブン内で200℃の温度雰囲気下で60分間にわたり硬化処理を行った。これにより、シリコンウェハー基板の表面に誘電体パターンが得られた。
得られた誘電体パターンのパターニング特性および誘電体特性については、後述の方法により評価した。結果を表1に示す。
【0065】
【実施例2〜5】
実施例1と同様にして、表1に示した組成の感光性誘電体形成用組成物を調製し、これらの特性を実施例1と同様に測定した。得られた結果を表1に示す。
【0066】
【比較例1〜5】
表2に示す各組成物を調製し、実施例1と同様に物性を測定した。結果を表2に示す。
なお、誘電体パターンのパターニング特性および誘電体特性については以下のようにして評価した。
【0067】
〔パターニング特性〕
実施例1〜5、および比較例1〜5:得られた誘電体パターンについて、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、当該誘電体パターンの幅および高さの測定を行い、幅の精度について、500μm±5μmの範囲にあるものを○、それ以外のものを×として評価した。また、パターンの欠落についての観察を行い、欠落のないものについて○、欠落のあるものについて×として評価した。
【0068】
〔誘電率、誘電正接およびリーク電流〕
実施例1〜5、および比較例1〜5:得られた誘電体パターン上面にアルミ蒸着法により上面電極(厚み;0.5μm)を形成した。
Cuスパッタ付きシリコンウェハー基板側と上面電極の間でLCRメーター(HP4284A、ヒューレットパッカード社製)により1MHzでの誘電率、誘電正接を10点測定してその平均値を求めた。また、銅箔側と電極の間でのリーク電流を絶縁抵抗計(アドバンテスト製)で10点測定してその平均値を求めた。
【0069】
〔耐湿熱性(HAST試験)〕
硬化フィルムについて、121℃、湿度100%、2気圧の条件下で、72時間耐湿熱性試験を行って、試験の前後で赤外線分光測定を実施し、その変化の程度により、耐湿熱性を下記基準で評価した。
○・・・変化がなく耐性が認められる
×・・・変化が大きく耐性が認められない
【0070】
【表1】
Figure 0004106972
【0071】
【表2】
Figure 0004106972
【0072】
注)表1に記載の組成は、以下のとおりである。
無機粒子
A−1:チタン酸バリウム粒子(商品名「BT−01」、堺化学工業社製、平均粒子径0.1μm)
A−2:チタン酸バリウム粒子(商品名「BT−02」、堺化学工業社製、平均粒子径0.2μm)
フェノール樹脂;
B−1:m−クレゾール/p−クレゾール=60/40(モル比)からなるクレゾールノボラック樹脂(ポリスチレン換算重量平均分子量=8,700)
B−2:m−クレゾール/p−クレゾール=50/50(モル比)からなるクレゾールノボラック樹脂(ポリスチレン換算重量平均分子量=7,500)
B−3:ポリヒドロキシスチレン(丸善石油化学(株)製、商品名;マルカリンカー S−2P)
フェノール化合物;
b−1:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}フェニル]エタン
キノンジアジド化合物;
C−1:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-[4-[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エタンと1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸との2.0モル縮合物
C−2:1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタンと1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸との1.5モル縮合物
硬化剤;
D−1:ヘキサメトキシメチル化メラミン(三井サイテック(株)製、商品名;サイメル300)
D−2:テトラメトキシメチルグルコールウリル(三井サイテック(株)製、商品名;サイメル1174)
酸発生剤;
E−1:ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート
E−2:ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート
架橋微粒子;
F−1:ブタジエン/ヒドロキシブチルメタクリレート/メタクリル酸/ジビニルベンゼン=60/32/6/2(重量%)、平均粒径=65nm
溶剤;
G−1:乳酸エチル
G−2:2-ヘプタノン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composition for forming a photosensitive dielectric material that can be suitably used to form a pattern with high dimensional accuracy, and a dielectric material and an electronic component formed therefrom.
[0002]
TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
In recent years, a technique in which a high dielectric constant layer is provided on a multilayer printed wiring board or the like and this layer is used for a capacitor or the like is known. This high dielectric constant layer is made of, for example, a fiber reinforced fiber glass or the like in which an organic solvent in which a thermosetting resin is dissolved is added with an inorganic powder having a high dielectric constant to compensate for the brittleness of the thermosetting resin. It is prepared by a method of impregnating a material and then dispersing and curing the solvent by baking or the like. However, in the conventional method, it is usually difficult to obtain a layer having a high dielectric constant of, for example, 20 or more and having a low leakage current even in a thin film.
[0003]
Attempts have also been made to obtain a dielectric layer having a high dielectric constant using various inorganic powders. For example, Fe is used as an inorganic powder in polystyrene.ThreeOFourIt is known that a dielectric layer having a high dielectric constant can be obtained by adding ZnO + carbon or the like. However, in such a system, even if the dielectric constant can be increased, the dielectric loss tangent of the obtained dielectric layer becomes large, so that heat generation in the dielectric layer in an AC electric field increases, and a dielectric film is provided. In addition, there is a problem that the reliability and durability of the semiconductor substrate are likely to deteriorate due to deterioration of the multilayer printed wiring board and the like, and failure of the joint due to thermal stress.
[0004]
On the other hand, in order to obtain a high dielectric constant, a method is generally known in which a dielectric layer is formed by heating and baking high dielectric constant inorganic powder at a high temperature. However, since this method needs to be fired at a high temperature of about 1000 ° C., for example, it cannot be applied to the case where a dielectric layer is provided in a state where electronic components are mounted on a wiring board. There was a problem that it could not be applied universally to the process.
[0005]
Furthermore, a screen printing method or the like is known as a method for forming a dielectric layer, but with the increase in size and definition of the substrate, the requirement for pattern position accuracy becomes very strict and cannot be handled by normal printing. There was a problem.
For this reason, there has been a demand for the appearance of a composition for forming a photosensitive dielectric capable of providing a dielectric layer having a high dielectric constant and a small heat loss by low-temperature firing and capable of forming a pattern with high dimensional accuracy.
[0006]
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors can perform firing at a low temperature of 500 ° C. or lower by using a photosensitive dielectric forming composition containing a specific resin composition. Thus, the inventors have found that a dielectric having a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent, a thin film with a low leakage current, and a pattern with high dimensional accuracy can be formed, and the present invention has been completed.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and is a photosensitive material that can form a high dielectric constant dielectric layer with low dimensional accuracy and that can be manufactured by low-temperature firing. It is an object of the present invention to provide a composition for forming a dielectric material, and a dielectric and an electronic component formed from the composition.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
The composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention is:
(A) inorganic particles, (B) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (C) a compound having a quinonediazide group, (D) a compound having at least two alkyl etherified amino groups in the molecule, and It is characterized by containing (E) a heat-sensitive acid generator and, if necessary, (F) crosslinked fine particles.
[0009]
According to the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention, the dielectric constant is 5 or more, preferably 10 or more, the dielectric loss tangent is 0.1 or less, and the capacitance is 5 nF / cm by heating at 500 ° C. or less.2It is possible to form the above dielectric.
The electronic component according to the present invention includes a dielectric formed using the photosensitive dielectric forming composition.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
First, the details of the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention will be described.
[Composition for forming photosensitive dielectric]
The composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention comprises (A) inorganic particles, (B) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (C) a compound having a quinonediazide group, and (D) at least two in the molecule. It comprises the above compound having an alkyl etherified amino group, (E) a heat-sensitive acid generator, (F) crosslinked fine particles, and (G) a solvent. Moreover, the composition for photosensitive dielectric formation of this invention can also contain other additives, such as an epoxy compound, a close_contact | adherence adjuvant, a leveling agent, etc. as needed. The photosensitive dielectric composition can be prepared by kneading using a kneader such as a roll kneader, a mixer, a homomixer, a ball mill, or a bead mill.
[0011]
The composition for forming a photosensitive dielectric prepared as described above is a paste-like composition having fluidity suitable for coating, and its viscosity is usually 10 to 50,000 mPa · s, preferably Is preferably 20 to 10,000 mPa · s.
Hereinafter, each component constituting the photosensitive dielectric forming composition will be described.
[0012]
(A) Inorganic particles
The inorganic particles used in the present invention have a dielectric constant of 30 or more, preferably 50 or more, more preferably 70 or more. There is no problem with the high dielectric constant, and the upper limit is not particularly limited, but may be about 30000, for example.
As such inorganic particles, those composed of metal oxides are preferably used, and titanium-based metal oxides are particularly preferable. Here, the “titanium metal oxide” refers to a compound containing a titanium element and an oxygen element as essential elements. As such a titanium-based metal oxide, a titanium-based single metal oxide containing a single titanium as a metal element constituting a crystal structure, and a titanium-based double oxide containing titanium and other metal elements as a metal element Can be preferably used.
[0013]
Examples of the titanium-based single metal oxide include titanium dioxide-based metal oxide. Examples of such titanium dioxide-based metal oxides include titanium dioxide-based metal oxides having an anatase structure or a rutile structure.
Examples of the titanium complex oxide include metal oxides such as barium titanate, lead titanate, strontium titanate, bismuth titanate, magnesium titanate, neodymium titanate, and calcium titanate. Is mentioned.
[0014]
The “titanium dioxide-based metal oxide” means a system containing only titanium dioxide or a system containing a small amount of other additives in titanium dioxide, and the crystal structure of titanium dioxide as a main component is retained. The same applies to other metal oxides.
The “titanium-based complex oxide” is an oxide formed by combining a titanium-based single metal oxide and a metal oxide composed of at least one other metal element. An oxoacid ion does not exist.
[0015]
In the present invention, the titanium-based metal oxide constituting such inorganic particles is preferably a titanium dioxide-based metal oxide having a rutile structure among the titanium-based single metal oxides. Among them, a barium titanate metal oxide can be preferably used.
Of these, barium titanate-based metal oxides can be particularly preferably used.
[0016]
The average particle size of such inorganic particles is preferably 0.005 to 2.0 μm, more preferably 0.02 to 1.0 μm, more preferably 0.02 to 0.8 μm, and particularly preferably 0.02 to 0.02 μm. It is desirable that the thickness is 0.3 μm. Further, at this time, Dw / Dn comprising the ratio of the weight average particle diameter (Dw) to the number average particle diameter (Dn) is preferably 1.05 or more, more preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more. Particularly preferably, it is desirable that it is 1.25 or more. When Dw / Dn is smaller than 1.05, when the film thickness is reduced, the packing of the dielectric particles may be poor and the leakage current may increase.
[0017]
The shape of the inorganic particle of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a granular shape, a plate shape, a flake shape, a whisker shape, a rod shape, and a filament shape. Among these shapes, a spherical shape, a granular shape, a flake shape, and a scaly shape are preferable. These types of inorganic particles can be used singly or in combination of two or more.
[0018]
The inorganic particles used in the present invention can be synthesized by, for example, a gas phase method, a sol-gel method, an RF plasma method, or the like. In order to disperse the inorganic particles synthesized by the gas phase method in a solvent, they can be dispersed to primary particles by a known dispersing method, bead mill, kneading method, high-pressure homogenizer, etc. in combination with a dispersant.
The amount of the inorganic particles (A) in the composition for forming a photosensitive dielectric material is 20 to 20 when (A) + (B) + (C) + (D) + (E) + (F) is 100% by mass. It is desirable that it is 85 mass%, Preferably it is 30-85 mass%, More preferably, it is 40-85 mass%.
[0019]
( B ) An alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group;
The alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group (hereinafter, also referred to as “phenol resin (B)”) used in the present invention is not particularly limited, but a novolac resin is preferable. Such a novolak resin can be obtained by condensing phenols and aldehydes in the presence of a catalyst.
[0020]
Examples of phenols used at this time include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p- Butylphenol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4 , 5-trimethylphenol, catechol, resorcinol, pyrogallol, α-naphthol, β-naphthol and the like.
[0021]
Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde. Specific examples of such novolak resins include phenol / formaldehyde condensed novolak resins, cresol / formaldehyde condensed novolak resins, phenol-naphthol / formaldehyde condensed novolak resins, and the like.
[0022]
Examples of phenol resins (B) other than novolak resins include polyhydroxystyrene and copolymers thereof, phenol-xylylene glycol condensation resins, cresol-xylylene glycol condensation resins, phenol-dicyclopentadiene condensation resins, and the like. Can do.
In the present invention, besides the alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, a phenolic low molecular compound (hereinafter also referred to as “phenol compound (b)”) can be used in combination. For example, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, tris (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, tris (4-hydroxyphenyl) ) Ethane, 1,3-bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,4-bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 4,6 -Bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] -1,3-dihydroxybenzene, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) ) -1-methylethyl} phenyl] ethane, 1,1,2,2-tetra (4-hydroxyphenyl) ethane and the like. These phenol compounds (b) can be contained in the phenol resin (B) as a part of the component (B) in the range of 0 to 40% by mass, particularly 0 to 30% by mass.
[0023]
The phenol resin (B) needs to have a weight average molecular weight of 2,000 or more, particularly from 2,000 to 20,000, from the viewpoints of resolution, thermal shock resistance, heat resistance, and the like of the obtained insulating film. A range of about 000 is preferred.
In the composition for forming a photosensitive dielectric of the present invention, the content of the phenol resin (B) (the total amount when the phenol compound (b) is used in combination) is the entire composition ((A) + (B) + ( C) + (D) + (E) + (F)) is 10 to 50% by mass, preferably 13 to 45% by mass. When the proportion of the phenol resin (B) is within this range, the film formed using the resulting photosensitive insulating resin composition has sufficient developability with an alkaline aqueous solution.
[0024]
(C) Compound having quinonediazide group
The compound having a quinonediazide group (hereinafter also referred to as “quinonediazide compound (C)”) used in the present invention is a compound having one or more phenolic hydroxyl groups and 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid or 1,1. It is an ester compound with 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid. The compound having one or more phenolic hydroxyl groups is not particularly limited, but specifically, a compound having the structure shown below is preferable.
[0025]
[Chemical 1]
Figure 0004106972
[0026]
(In Formula (1), X1~ XTenMay be the same or different from each other, and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a hydroxyl group. However, X1~ XFiveAt least one of these is a hydroxyl group. A is a single bond, O, S, CH2, C (CHThree)2, C (CFThree)2, C = O, or SO2It is. )
[0027]
[Chemical 2]
Figure 0004106972
[0028]
(In Formula (2), X11~ Xtwenty fourMay be the same or different from each other, and the X1~ XTenIt is the same as the case of. However, X11~ X15At least one of these is a hydroxyl group. R1~ RFourIs a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
[0029]
[Chemical Formula 3]
Figure 0004106972
[0030]
(In Formula (3), Xtwenty five~ X39May be the same or different from each other, and the X1~ XTenIt is the same as the case of. However, Xtwenty five~ X29In which at least one is a hydroxyl group, X30~ X34At least one is a hydroxyl group. RFiveIs a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
[0031]
[Formula 4]
Figure 0004106972
[0032]
(In Formula (4), X40~ X58May be the same or different from each other, and the X1~ XTenIt is the same as the case of. However, X40~ X44In which at least one is a hydroxyl group, X45~ X49In which at least one is a hydroxyl group, X50~ X54At least one is a hydroxyl group. R6~ R8Is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
[0033]
[Chemical formula 5]
Figure 0004106972
[0034]
(In Formula (5), X59~ X72May be the same or different from each other, and the X1~ XTenIt is the same. However, X59~ X62In which at least one is a hydroxyl group, X63~ X67At least one is a hydroxyl group. )
Specific examples of such a quinonediazide compound (C) include the following. 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2 ', 4' -Pentahydroxybenzophenone, Tris (4-hydroxyphenyl) methane, Tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylethane, 1,3-bis [1- (4 -Hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 1,4-bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] benzene, 4,6-bis [1- (4-hydroxyphenyl) -1 1 such as -methylethyl] -1,3-dihydroxybenzene, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfuric acid Phosphate ester compound.
[0035]
In the composition for forming a photosensitive dielectric of the present invention, the quinonediazide compound (C) is 10 to 50 parts by mass, preferably 15 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin (B). If the compounding amount of the quinonediazide compound (C) is less than 10 parts by mass, the remaining film ratio in the unexposed area may be lowered, or an image faithful to the mask pattern may not be obtained. Moreover, when the compounding quantity of a quinonediazide compound (C) exceeds 50 mass parts, a pattern shape may deteriorate or it may foam at the time of hardening.
[0036]
(D) a compound (curing agent) having at least two or more alkyl etherified amino groups in the molecule;
The compound having at least two or more alkyl etherified amino groups in the molecule used in the present invention (hereinafter also referred to as “curing agent (D)”) is a crosslinking agent that reacts with the phenol resin (B). It acts as a (curing agent). As the curing agent (D), all or a part of active methylol groups such as (poly) methylolated melamine, (poly) methylolated glycoluril, (poly) methylolated benzoguanamine, (poly) methylolated urea are alkyletherified. A nitrogen-containing compound can be mentioned. Here, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a butyl group, or a mixture thereof, and may contain an oligomer component that is partially self-condensed. Specifically, hexamethoxymethylated melamine, hexabutoxymethylated melamine, tetramethoxymethylated glycoluril, tetrabutoxymethylated glycoluril and the like can be used, and these curing agents (D) can be used alone or in combination of two. You may use the above together.
[0037]
The compounding quantity of the hardening | curing agent (D) in this invention is 1-100 mass parts with respect to 100 mass parts of said phenol resins (B), Preferably it is 5-50 mass parts. If the blending amount is less than 1 part by mass, curing may be insufficient, and the electrical insulation of the resulting cured product may decrease, and if it exceeds 100 parts by mass, patterning characteristics may decrease or heat resistance may decrease. Sometimes.
[0038]
(E) Heat sensitive acid generator
The heat-sensitive acid generator (hereinafter referred to as “acid generator (E)”) used in the present invention is a compound that generates an acid by applying appropriate heat, for example, heating to 50 to 250 ° C. Although it does not restrict | limit in particular, For example, a sulfonium salt, a diazonium salt, a halogen containing compound, a sulfonic acid ester compound etc. are mentioned.
[0039]
Examples of the acid generator (E) include benzylmethylphenylsulfonium hexafluoroantimonate, benzylmethylphenylsulfonium hexafluorophosphate, benzylmethylphenylsulfonium tetrafluoroborate, benzylmethylphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, benzyl (4-hydroxy Phenyl) methylsulfonium hexafluoroantimonate, benzyl (4-hydroxyphenyl) methylsulfonium hexafluorophosphate, benzyl (4-hydroxyphenyl) methylsulfonium tetrafluoroborate, benzyl (4-hydroxyphenyl) methylsulfonium trifluoromethanesulfonate, benzenediazonium Hexafluoroantimonate, benzenediazonium Hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, benzenediazonium trifluoromethanesulfonate, naphthalene diazonium hexafluoroantimonate, and the like naphthalene diazonium trifluoromethanesulfonate.
[0040]
The compounding quantity of the acid generator (E) in this invention is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of said phenol resins (B), Preferably it is 0.5-5 mass parts. If the blending amount of the acid generator (E) is less than 0.1 parts by mass, the solvent resistance of the resulting cured product may be lowered, and if it exceeds 10 parts by mass, the electrical insulation may be lowered.
(F) Cross-linked fine particles
The crosslinked fine particles (F) used in the present invention are not particularly limited as long as the Tg of the polymer constituting the particles is 0 ° C. or lower, but the crosslinkable monomer having two or more unsaturated polymerizable groups. (Hereinafter also referred to as “crosslinkable monomer”) and one or more other monomers (hereinafter referred to as “others”) selected so that the Tg of the copolymer constituting the crosslinked fine particles (F) is 0 ° C. or less. In which the Tg of the copolymer constituting the crosslinked fine particles (F) is 0 ° C. or lower, and is a polymerizable group. Those obtained by copolymerizing a monomer having a functional group other than the above, for example, a functional group such as a carboxyl group, an epoxy group, an amino group, an isocyanate group, or a hydroxyl group are preferably used.
[0041]
Examples of crosslinkable monomers include divinylbenzene, diallyl phthalate, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, polyethylene glycol di Examples thereof include compounds having a plurality of polymerizable unsaturated groups such as (meth) acrylate and polypropylene glycol di (meth) acrylate. Of these, divinylbenzene is preferable.
[0042]
The crosslinkable monomer used in producing the crosslinked fine particles (F) used in the present invention is in the range of 1 to 20% by mass, more preferably in the range of 2 to 10% by mass, based on the total monomers used for copolymerization. Used in
Examples of other monomers include diene compounds such as butadiene, isoprene, dimethylbutadiene, chloroprene, 1,3-pentadiene, (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-chloromethylacrylonitrile, α-methoxyacrylonitrile, α- Unsaturated nitrile compounds such as ethoxyacrylonitrile, crotonic acid nitrile, cinnamic nitrile, itaconic acid dinitrile, maleic acid dinitrile, fumarate dinitrile, (meth) acrylamide, N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, N, N '-Ethylenebis (meth) acrylamide, N, N'-hexamethylenebis (meth) acrylamide, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide, N, N-bis ( 2-hydroxyethyl) (meth) a Unsaturated amides such as chloramide, crotonic acid amide, and cinnamic acid amide, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Hexyl, (meth) acrylic acid esters such as lauryl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene, o-methoxystyrene, p-hydroxystyrene, p -Epoxy (meth) acrylate obtained by reaction of aromatic vinyl compounds such as isopropenyl phenol, diglycidyl ether of bisphenol A, diglycidyl ether of glycol, etc. with (meth) acrylic acid, hydroxyalkyl (meth) acrylate, etc. And epoxy group-containing unsaturated compounds such as urethane (meth) acrylates, glycidyl (meth) acrylate, and (meth) allyl glycidyl ether obtained by reaction of hydroxyalkyl (meth) acrylate with polyisocyanate, (meth) acrylic Acid, itaconic acid, succinic acid-β- (meth) acryloxyethyl, maleic acid-β- (meth) acryloxyethyl, phthalic acid-β- (meth) acryloxyethyl, hexahydrophthalic acid-β- (meta ) Unsaturated acid compounds such as acryloxyethyl, amino group-containing unsaturated compounds such as dimethylamino (meth) acrylate and diethylamino (meth) acrylate, and amide group-containing unsaturated compounds such as (meth) acrylamide and dimethyl (meth) acrylamide , Hydroxyethyl (meth) acrylate, Rokishipuropiru (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) hydroxyl group-containing unsaturated compounds such as acrylate and the like can be exemplified. These other monomers include butadiene, isoprene, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid alkyl esters, styrene, p-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid. Hydroxyalkyl (meth) acrylates and the like are preferably used.
[0043]
As such other monomers, it is preferable to use at least one diene compound, specifically, butadiene. Such a diene compound is desirably used in an amount of 20 to 80% by mass, preferably 30 to 70% by mass, based on all monomers used for copolymerization.
The crosslinked fine particles (F) used in the present invention are particularly obtained as rubber-like soft fine particles when a diene compound such as butadiene is copolymerized in the above amount with respect to all monomers as other monomers. Cracks can be prevented from occurring in the cured film, and a cured film having excellent durability can be obtained.
[0044]
In the present invention, the average particle diameter of the crosslinked fine particles (F) is usually 30 to 500 nm, preferably 40 to 200 nm, more preferably 50 to 120 nm. The particle size control method of the crosslinked fine particles (F) is not particularly limited, but when the crosslinked fine particles (F) are synthesized by emulsion polymerization, the number of micelles during emulsion polymerization is controlled by the amount of emulsifier used. In addition, a method for controlling the particle size can be exemplified.
[0045]
Moreover, the compounding quantity of crosslinked fine particle (F) is 0-50 mass parts with respect to 100 mass parts of said phenol resins (B), Preferably it is 1-50 mass parts, More preferably, it is 5-30 mass parts. If the blended amount of the crosslinked fine particles (F) exceeds 50 parts by mass, the resolution and heat resistance of the resulting cured film may be reduced, and compatibility with other components and dispersibility may be reduced. When the composition for forming a photosensitive derivative contains crosslinked fine particles, the thermal shock resistance of the resulting cured film is improved.
[0046]
(G) Solvent
The solvent (G) used in the present invention is added to improve the handleability of the composition for forming a photosensitive dielectric, and to adjust the viscosity and storage stability. The type of the solvent (G) is not particularly limited, but examples thereof include ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monoethyl ether acetate; propylene glycol monomethyl ether, propylene Propylene glycol monoalkyl ethers such as glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether; propylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether ; Propylene glycol monomethyl ether Tate, propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate; cellosolves such as ethyl cellosolve and butyl cellosolve; carbitols such as butyl carbitol; Lactic acid esters such as methyl, ethyl lactate, n-propyl lactate, isopropyl lactate; ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, n-amyl acetate, isoamyl acetate, isopropyl propionate, propionate Aliphatic carboxylic acid esters such as n-butyl acid and isobutyl propionate; methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropion Other esters such as methyl, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate and ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone and cyclohexanone Amides such as N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolacun. These solvent (F) can also be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
[0047]
Other additives
In the composition for forming a photosensitive dielectric of the present invention, an epoxy compound, an adhesion assistant, a leveling agent and the like can be contained as other additives. Examples of the epoxy compound include novolak type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, and aliphatic epoxy resins. These other additives can be contained to such an extent that the characteristics of the resulting photosensitive dielectric forming composition are not impaired.
[0048]
[Dielectric]
By using the photosensitive dielectric forming composition of the present invention, the dielectric constant is 5 or more, preferably 10 or more, the dielectric loss tangent is 0.1 or less, and the capacitance is 5 nF / cm by heating at 500 ° C. or less.2The above dielectric can be formed. The dielectric forming method and physical properties of the dielectric according to the present invention will be described in detail below.
[0049]
The composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention is applied to a substrate such as a silicon wafer on which a wiring pattern or the like has been applied, and dried to evaporate a solvent and form a coating film. Although it does not specifically limit as said board | substrate material, For example, it consists of a printed wiring board, a copper clad laminated board (CCL), a SUS board | substrate, a polyimide board with copper foil, a ceramics board | substrate, a silicone wafer (W-CSP etc.), an alumina board | substrate etc. A plate-like member is mentioned. Thereafter, the film is exposed through a desired mask pattern, then developed with an alkaline developer, and the exposed portion is dissolved and removed to obtain a coating film on which the desired pattern is formed. Furthermore, a cured film can be obtained by performing a heat treatment after development in order to develop capacitor characteristics.
[0050]
As a method for applying the photosensitive dielectric forming composition to the substrate, for example, a coating method such as a dipping method, a spray method, a bar coating method, a roll coating method, a spin coating method, a curtain coating method or a screen printing method is used. The thickness of the coating can be appropriately controlled by adjusting the solid content concentration and viscosity of the coating means and the photosensitive dielectric forming composition.
[0051]
Examples of radiation used for exposure include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, g-line steppers, i-line steppers, and other ultraviolet rays, electron beams, laser beams, and the like. For example, in the case of ultraviolet irradiation from a high-pressure mercury lamp, when the dielectric layer has a thickness of 0.5 to 50 μm, 1,000 to 20,000 J / m.2Degree.
[0052]
Thereafter, development is performed with an alkaline developer, and a desired pattern is formed by dissolving and removing the exposed portion. Since the inorganic particles contained in the dielectric layer are uniformly dispersed by the alkali-soluble resin, the inorganic particles present in the portion where the alkali-soluble resin is dissolved by dissolving and washing the alkali-soluble resin as the binder Are also removed at the same time. Examples of the developing method in this case include a shower developing method, a spray developing method, an immersion developing method, a paddle developing method, and the like. The developing conditions are usually 20 to 40 ° C. for about 1 to 10 minutes.
[0053]
As the alkaline developer, for example, an alkaline compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia water, tetramethylammonium hydroxide, choline, etc. was dissolved in water so as to have a concentration of about 0.1 to 10% by mass. Alkaline aqueous solution can be mentioned. An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant, or the like can be added to the alkaline aqueous solution. In addition, after developing with an alkaline developer, it is washed with water and dried.
[0054]
Furthermore, it can be cured by performing a heat treatment in order to sufficiently develop the characteristics as an insulating film after development. At this time, the acid generator (E) is decomposed to generate an acid. The curing reaction between the curing agent (D) and the phenol resin (B) is promoted by the catalytic action of the acid. Such curing conditions are not particularly limited, but the coating film can be cured by heating at a temperature of 100 to 250 ° C. for about 30 minutes to 10 hours depending on the use of the cured product. Moreover, in order to fully advance hardening and to prevent the deformation | transformation of the obtained pattern shape, it can also heat in two steps, for example, at the temperature of 50-100 degreeC in a 1st step, 10 minutes-2 It can also be heated for about an hour and further cured by heating at a temperature of 100 to 250 ° C. for about 20 minutes to 8 hours. Under such curing conditions, a general oven, an infrared furnace, or the like can be used as heating equipment.
[0055]
<Physical properties of dielectrics>
The dielectric obtained from the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention desirably has a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 15 or more. The upper limit of the dielectric constant is not particularly limited, but may be about 200, for example. The dielectric obtained from the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention desirably has a dielectric loss tangent of 0.1 or less, preferably 0.08 or less, more preferably 0.06 or less. The lower limit of the dielectric loss tangent is not particularly limited, but may be about 0.001, for example. The dielectric obtained from the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention has a capacitance of 5 nF / cm.2Or more, preferably 10 nF / cm2Or more, more preferably 15 nF / cm2The above is desirable. The upper limit of the capacitance is not particularly limited, but for example 50 nF / cm2It may be about the above.
[0056]
In this specification, the dielectric constant, dielectric loss tangent, and capacitance are values measured by the method described in JIS K6481 (frequency 1 MHz).
In addition, when such a dielectric is used as a capacitor, the leakage current is preferably 10-8A / cm2Or less, more preferably 10-9A / cm2Or less, more preferably 10-TenA / cm2The following is desirable.
[0057]
The thickness of the dielectric is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 5 μm or less. Although the minimum of film thickness is not specifically limited, Usually, it is 0.5 micrometer or more.
[Electronic parts]
The dielectric of the present invention can be obtained by heating and firing at a low temperature of 500 ° C. or less, the dielectric constant is 5 or more, the dielectric loss tangent is 0.1 or less, and the capacitance is 4 nF / cm.2Thus, a capacitor having a large capacitance with a thin film can be formed. In addition, electronic components such as a printed circuit board, a semiconductor package, a capacitor, and a high frequency antenna provided with this dielectric can be small and have high density.
[0058]
【The invention's effect】
When the composition for forming a photosensitive dielectric according to the present invention is used, the dielectric loss tangent of 0.1 or less and 5 nF / cm at a heating temperature as low as 500 ° C. or less as described above.2A dielectric having a high capacitance as described above can be formed.
Since the dielectric according to the present invention is a thin film and has a high dielectric constant, it is suitably used in electronic parts such as a printed circuit board, a semiconductor package, a capacitor, and a high frequency antenna.
[0059]
Since the electronic component according to the present invention includes the dielectric, it can be reduced in size and thickness.
[0060]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the following, “part” means “part by mass”, and “%” means “% by mass”.
[0061]
[Example 1]
(1) Preparation of photosensitive dielectric composition
As shown in Table 1, (A-1) 150 parts by mass of barium titanate particles as inorganic particles, (B-1) 100 parts by mass of phenol resin, (C-1) 15 parts by mass of quinonediazide compound, (D-1) curing Dissolved in 23 parts by weight of agent, 2 parts by weight of (E-1) acid generator, 10 parts by weight of (F-1) crosslinked fine particles, and 900 parts by weight of (G-1) ethyl lactate, kneaded in a bead mill, then stainless steel A composition for forming a photosensitive dielectric was prepared by filtering through a mesh (500 mesh) and a filter having a pore diameter of 1 μm.
[0062]
(2) Coating process of photosensitive dielectric composition
The composition for forming a photosensitive dielectric is applied onto a silicon wafer with Cu sputter using a spinner, the coating film is dried at 100 ° C. for 5 minutes to completely remove the solvent, and a photosensitive dielectric layer having a thickness of 1 μm. Formed.
(3) Dielectric layer exposure and development processes
The photosensitive dielectric layer was irradiated with i-rays (ultraviolet light having a wavelength of 365 nm) with an ultrahigh pressure mercury lamp through an exposure mask (500 μm square dot pattern). Irradiation amount is 500mJ / cm2It was.
[0063]
After the exposure process, the exposed photosensitive dielectric layer is subjected to a developing process by a shower method using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (25 ° C.) as a developing solution over 2 minutes. went. Subsequently, a water washing treatment with ultrapure water was performed, whereby the photosensitive dielectric layer solubilized by irradiation with ultraviolet rays was removed to form a pattern.
[0064]
(4) Dielectric layer pattern curing process
The silicon wafer on which the photosensitive dielectric layer pattern was formed was cured in an oven at 200 ° C. for 60 minutes. Thereby, a dielectric pattern was obtained on the surface of the silicon wafer substrate.
The patterning characteristics and dielectric characteristics of the obtained dielectric pattern were evaluated by the method described later. The results are shown in Table 1.
[0065]
[Examples 2 to 5]
In the same manner as in Example 1, a composition for forming a photosensitive dielectric having the composition shown in Table 1 was prepared, and these characteristics were measured in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0066]
[Comparative Examples 1-5]
Each composition shown in Table 2 was prepared, and the physical properties were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
The patterning characteristics and dielectric characteristics of the dielectric pattern were evaluated as follows.
[0067]
[Patterning characteristics]
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5: With respect to the obtained dielectric pattern, the width and height of the dielectric pattern were measured using a scanning electron microscope (SEM), and the accuracy of the width was measured. In the range of 500 μm ± 5 μm, the evaluation was evaluated as “◯”, and the others were evaluated as “X”. Moreover, the lack of pattern was observed, and it evaluated as (circle) about the thing with no missing, and x with the missing.
[0068]
[Dielectric constant, dielectric loss tangent and leakage current]
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5: An upper surface electrode (thickness: 0.5 μm) was formed on the upper surface of the obtained dielectric pattern by an aluminum vapor deposition method.
An average value was obtained by measuring 10 points of dielectric constant and dielectric loss tangent at 1 MHz with an LCR meter (HP4284A, manufactured by Hewlett Packard) between the silicon wafer substrate with Cu sputter and the upper surface electrode. Further, the leakage current between the copper foil side and the electrode was measured at 10 points with an insulation resistance meter (manufactured by Advantest), and the average value was obtained.
[0069]
[Moisture and heat resistance (HAST test)]
The cured film was subjected to a moisture and heat resistance test for 72 hours under the conditions of 121 ° C., humidity 100%, and 2 atmospheres, and before and after the test, infrared spectroscopic measurement was performed. evaluated.
○ ・ ・ ・ There is no change and tolerance is recognized
X: Change is large and tolerance is not recognized
[0070]
[Table 1]
Figure 0004106972
[0071]
[Table 2]
Figure 0004106972
[0072]
Note) The composition described in Table 1 is as follows.
Inorganic particles
A-1: Barium titanate particles (trade name “BT-01”, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.1 μm)
A-2: Barium titanate particles (trade name “BT-02”, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.2 μm)
Phenolic resin;
B-1: Cresol novolak resin composed of m-cresol / p-cresol = 60/40 (molar ratio) (polystyrene equivalent weight average molecular weight = 8,700)
B-2: Cresol novolak resin consisting of m-cresol / p-cresol = 50/50 (molar ratio) (polystyrene equivalent weight average molecular weight = 7,500)
B-3: Polyhydroxystyrene (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marcalinker S-2P)
Phenolic compounds;
b-1: 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- {1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl} phenyl] ethane
Quinonediazide compounds;
C-1: 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1- [4- [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenyl] ethane and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfone 2.0 molar condensate with acid
C-2: 1.5 molar condensate of 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenylethane and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid
Curing agent;
D-1: Hexamethoxymethylated melamine (Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name: Cymel 300)
D-2: Tetramethoxymethyl glycoluril (Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name: Cymel 1174)
Acid generator;
E-1: Benzyl (4-hydroxyphenyl) methylsulfonium hexafluoroantimonate
E-2: benzyl (4-hydroxyphenyl) methylsulfonium hexafluorophosphate
Crosslinked fine particles;
F-1: butadiene / hydroxybutyl methacrylate / methacrylic acid / divinylbenzene = 60/32/6/2 (% by weight), average particle diameter = 65 nm
solvent;
G-1: Ethyl lactate
G-2: 2-Heptanone

Claims (6)

(A)無機粒子、(B)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、(C)キノンジアジド基を有する化合物、(D)分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、および(E)熱感応性酸発生剤を含有することを特徴とする感光性誘電体形成用組成物。  (A) inorganic particles, (B) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (C) a compound having a quinonediazide group, (D) a compound having at least two alkyl etherified amino groups in the molecule, and (E) A composition for forming a photosensitive dielectric, comprising a heat-sensitive acid generator. 前記フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(B)100質量部に対して、前記キノンジアジド基を有する化合物(C)を10〜50質量部、前記分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物(D)を1〜100質量部、および前記熱感応性酸発生剤(E)を0.1〜10質量部の量で含有することを特徴とする請求項1に記載の感光性誘電体形成用組成物。10 to 50 parts by mass of the quinonediazide group-containing compound (C) with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin (B) having a phenolic hydroxyl group, and at least two alkyl etherified amino acids in the molecule The photosensitive compound according to claim 1, comprising 1 to 100 parts by mass of the group-containing compound (D) and 0.1 to 10 parts by mass of the heat-sensitive acid generator (E). Composition for forming a dielectric material. (A)無機粒子、(B)フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂、(C)キノンジアジド基を有する化合物、(D)分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、(E)熱感応性酸発生剤、および(F)架橋微粒子を含有することを特徴とする感光性誘電体形成用組成物。  (A) inorganic particles, (B) an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, (C) a compound having a quinonediazide group, (D) a compound having at least two alkyl etherified amino groups in the molecule, E) A composition for forming a photosensitive dielectric, comprising a heat-sensitive acid generator and (F) crosslinked fine particles. 前記架橋微粒子(F)の平均粒径が30〜500nmである、請求項に記載の感光性誘電体形成用組成物。The composition for forming a photosensitive dielectric according to claim 3 , wherein the crosslinked fine particles (F) have an average particle size of 30 to 500 nm. 請求項1〜のいずれかに記載の感光性誘電体形成用組成物を用いて形成される誘電体。The dielectric formed using the composition for photosensitive dielectric formation in any one of Claims 1-4 . 請求項に記載の誘電体を含むことを特徴とする電子部品。An electronic component comprising the dielectric according to claim 5 .
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