[发明专利]光敏酚醛清漆树脂和包含其的正性光敏树脂组合物

说明书

相关申请

本申请要求于2011年12月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2011-0146190的优先权和权益，通过参考将其全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及光敏酚醛清漆树脂（感光性酚醛清漆树脂，photosensitive novolac resin）、包含其的正性光敏树脂组合物（正感光性树脂组合物，positive photosensitive resin composition）、使用其制造的光敏树脂膜（感光性树脂膜）、以及包含所述光敏树脂组合物的半导体装置（半导体器件）。

背景技术

用于半导体装置的常规的表面保护层和层间绝缘层包含具有优异的耐热性、电特性、机械特性等的聚酰亚胺树脂。近来已经将聚酰亚胺树脂用作易于涂布的光敏聚酰亚胺前体组合物。将光敏聚酰亚胺前体组合物涂布在半导体装置上，通过紫外(UV)线图案化，显影并热亚胺化，从而可以容易地提供表面保护层、层间绝缘层等。因此，与常规的非光敏聚酰亚胺前体组合物相比，可以显著地缩短加工时间。

可以将光敏聚酰亚胺前体组合物用作其中通过显影溶解曝光部分的正型，和其中固化并保持曝光部分的负型。优选使用正型，因为其可以通过无毒碱性水溶液显影。正性光敏聚酰亚胺前体组合物包括聚酰胺酸的聚酰亚胺前体，重氮基萘醌的光敏材料等。然而，正性光敏聚酰亚胺前体组合物具有不能获得期望图案的问题，因为聚酰胺酸的碳酸在碱中的溶解度太高。

这种光敏聚酰亚胺前体组合物包括由利用具有酚羟基的芳族酸二酐与芳族二胺的脱水反应获得的聚酰亚胺树脂，以及重氮基萘醌(日本专利公开号Pyeung 11-202488)。

重氮基萘醌与聚酰亚胺树脂中的酚羟基发生反应并抑制聚酰亚胺树脂溶于碱性水溶液中，但是被光分解并产生乙烯酮基团，而且与水反应且产生羧基。因此，光敏聚酰亚胺树脂膜可以在曝光部分与未曝光部分之间对于碱水溶液（碱性水溶液）具有大的溶解度差。结果，当使用碱水溶液对光敏聚酰亚胺树脂膜进行显影时，可以通过碱水溶液将曝光部分除去，从而形成正性光敏聚酰亚胺树脂组合物图案。

在本文中，为了在对曝光的光敏聚酰亚胺树脂薄膜进行显影时在短时间内形成精细图案，通常使用四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液，其中碱浓度难以控制且其对人体不一定安全。

通常，熟知利用醌二叠氮磺酸将具有酚羟基的化合物酯化并将酯化的化合物用作用于精细半导体加工的抗蚀剂组合物中的光致抗蚀剂。换言之，当将包含酚醛清漆树脂和具有醌二叠氮基团的化合物的组合物涂布在基板上并通过波长为300至500nm的光对其进行照射时，醌二叠氮基团（二叠氮醌基团，quinone diazide group）分解并产生羧基，这使得所述组合物可溶于碱中。因此，可以将所述组合物用作正性抗蚀剂。这种正性抗蚀剂与负性抗蚀剂相比具有优异的分辨率，因此可用于制造各种用于半导体的集成电路。

近来，集成电路变得微米化并因为半导体工业中的更高度集成而需要亚微米图案化。为了形成亚微米图案，光刻工艺在制造集成电路中起到非常重要的作用，并且正性抗蚀剂需要更加优异的分辨率。

常规地，对于通过将各成分组合而制备包含醌二叠氮化合物和酚醛清漆树脂的抗蚀剂材料存在许多建议。例如，美国专利号5,153,096公开了一种方法，所述方法利用醌二叠氮磺酸将具有至少两个酚羟基的三苯基甲烷类化合物酯化以将其用作光致抗蚀剂。然而，所述光致抗蚀剂对于用于制造非常大型的集成直接电路的极端微米加工，即所谓的亚微米光刻仍然不是令人满意的。

发明内容

一个实施方式提供一种光敏酚醛清漆树脂，其可用于正性光敏树脂组合物以提供高性能光致抗蚀剂。

另一个实施方式提供一种正性光敏树脂组合物，其由于光敏酚醛清漆树脂而具有高感光度（光敏性，感光性，sensitivity）和高膜残留率（膜残留比，膜残余比，膜残余率）。

又一个实施方式提供通过使用所述正性光敏树脂组合物而制造的光敏树脂膜。

又一个实施方式提供一种包含所述光敏树脂膜的半导体装置（半导体器件）。

根据一个实施方式，提供了一种光敏酚醛清漆树脂，其包含由下列化学式1表示的结构单元和由下列化学式2表示的结构单元。

[化学式1]

[化学式2]

在化学式1和2中，