JPH0593066A - Method for producing polyimide and method for producing electronic device using the polyimide - Google Patents
Method for producing polyimide and method for producing electronic device using the polyimideInfo
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- JPH0593066A JPH0593066A JP25525991A JP25525991A JPH0593066A JP H0593066 A JPH0593066 A JP H0593066A JP 25525991 A JP25525991 A JP 25525991A JP 25525991 A JP25525991 A JP 25525991A JP H0593066 A JPH0593066 A JP H0593066A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】テトラカルボン酸二無物と、アルコール性また
はフェノール性のOH基を有し解離定数(pKa)が4
〜12の化合物を反応させてジエステル化合物を合成
し、該ジエステル化合物と含フッ素ジアミンとを溶媒中
で反応させてポリアミック酸ワニスを合成し、該ワニス
を加熱縮合させるポリイミドの製法。
【効果】前記ジエステル化合物と前記含フッ素ジアミン
とは極めて高反応性であるため、剛直直線構造の含フッ
素ポリイミドを容易に合成できる。これは耐熱性、低熱
膨張性、低誘電性、平坦性など各特性のバランスが優れ
ている。また、前駆体のポリアミック酸ワニスも低粘
度、高濃度のものが得られる。(57) [Summary] [Structure] Dissociation constant (pKa) of 4 with tetracarboxylic acid diamine and alcoholic or phenolic OH group.
A method for producing a polyimide, in which the compounds of Nos. 12 to 12 are reacted to synthesize a diester compound, the diester compound and a fluorine-containing diamine are reacted in a solvent to synthesize a polyamic acid varnish, and the varnish is heated and condensed. [Effect] Since the diester compound and the fluorine-containing diamine have extremely high reactivity, a fluorine-containing polyimide having a rigid linear structure can be easily synthesized. This has an excellent balance of properties such as heat resistance, low thermal expansion property, low dielectric property, and flatness. Further, the precursor polyamic acid varnish also has low viscosity and high concentration.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッド、マルチ
チップモジュール、半導体装置等の電子装置の絶縁層と
して好適なポリイミドの製法および該ポリイミドを用い
た電子装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polyimide suitable as an insulating layer of an electronic device such as a thin film magnetic head, a multi-chip module and a semiconductor device, and an electronic device using the polyimide.
【0002】[0002]
【従来の技術】ポリイミドは耐熱性、耐薬品性の優れた
樹脂として広く知られている。そしてその合成法は、一
般にテトラカルボン酸二無水物またはその誘導体とジア
ミンを溶媒中で反応させて、ポリアミック酸を生成し、
次いで、加熱脱水閉環するか、テトラカルボン酸二無水
物とジイソシアネートを反応させる等の方法が知られて
いる。2. Description of the Related Art Polyimide is widely known as a resin having excellent heat resistance and chemical resistance. And the synthetic method, generally, tetracarboxylic dianhydride or its derivative and a diamine are reacted in a solvent to produce a polyamic acid,
Next, methods such as heat dehydration ring closure or reaction of tetracarboxylic dianhydride and diisocyanate are known.
【0003】前記ポリイミドは、各種の用途が知られて
いるが、電子装置への応用例としては、半導体素子等の
パッシベーション膜、バッファーコート膜、α線遮蔽膜
をはじめ、薄膜磁気ヘッド、マルチチップモジュール、
LSI等にも用いられている。Although various uses of the polyimide are known, examples of applications to electronic devices include passivation films for semiconductor elements, buffer coat films, α-ray shielding films, thin film magnetic heads, and multi-chips. module,
It is also used in LSI.
【0004】しかし、前記のような電子装置は、近年ま
すます高性能化、小型化が要求され、その結果、構造は
微細化、複雑化してきている。例えば、LSIは多層配
線となり上下両層の配線間を十分絶縁できる絶縁特性を
有するとともに、熱膨張率や誘電率が小さく、また製造
プロセスにおいて多層配線板等の形成時に、層間で段差
や絶縁層の切断等が生じない信頼性の優れたものが要求
されている。このような絶縁材料としては、有機または
無機材料の両面から検討されているが、低誘電性、平坦
化特性(以下、平坦性と称す)という点で有機材料が優
利である。However, the electronic device as described above is required to have higher performance and smaller size in recent years, and as a result, the structure has become finer and more complicated. For example, an LSI is a multi-layered wiring and has insulating properties that can sufficiently insulate between upper and lower wirings, and has a small coefficient of thermal expansion and a low dielectric constant. Moreover, when a multilayer wiring board or the like is formed in a manufacturing process, a step or an insulating layer is formed between layers. There is a demand for a highly reliable product that does not cause the disconnection. As such an insulating material, both organic and inorganic materials have been studied, but an organic material is advantageous in terms of low dielectric property and flattening characteristics (hereinafter referred to as flatness).
【0005】こうした有機材料としてのポリイミドに
は、耐熱性に加えて低熱膨張性、低誘電性、平坦性等の
特性の優れたものが要求される。特に、低熱膨張性は無
機材料や金属材料からなる部品と積層して用いた場合、
これらとポリイミドとの熱膨張係数の差に基づく熱応力
によって絶縁層のポリイミドにクラックや剥離が生じた
り、あるいは無機材料や金属材料からなる部品を破損す
る恐れがある。また、低誘電性はマルチチップモジュー
ル、LSI等の信号伝送速度を高めるためにも必要であ
り、平坦性はLSI等の多層配線の高密度化のための層
間絶縁層の薄膜化に不可欠である。Polyimide as such an organic material is required to have excellent properties such as low thermal expansion property, low dielectric property and flatness in addition to heat resistance. Especially when low thermal expansion is used by laminating with parts made of inorganic material or metal material,
There is a possibility that the polyimide of the insulating layer may be cracked or separated due to the thermal stress based on the difference in thermal expansion coefficient between these and the polyimide, or the parts made of the inorganic material or the metal material may be damaged. In addition, low dielectric property is also necessary to increase the signal transmission speed of multi-chip modules, LSIs, etc., and flatness is essential for thinning the interlayer insulating layer for increasing the density of multi-layer wiring of LSIs and the like. ..
【0006】ポリイミドの低熱膨張性、低誘電性、平坦
性について従来技術を見てみると、低熱膨張製はテトラ
カルボン酸二無水物とジアミンに直線状の化学構造を有
するものを用いたものが、2×10~5K~1以下の有機物
としては小さい熱膨張係数を示すことが知られている
(特開昭60−250031号公報)。低誘電性はG.
Hough,J.Shaw and G,Tesoro,International
Conferance onPolyimides,Proc./Abstracts of
Third.(1988)に記載のように、フッ素化アルキ
ル基の導入によるものと、長鎖のテトラカルボン酸二無
水物を用いてイミド結合の密度を低下させる方法などが
ある(特開昭62−265327号公報)。一方、平坦
性に優れたポリイミドは、可溶性のヘキサフルオロプロ
パン基を用いたイミドオリゴマーを用いる方法(特開昭
63−207867号公報)やPME’89(Polymer
s for Microelectronics)/Abstracts 96頁に
記載のテトラカルボン酸をエステルにして反応性を制御
したエステル化法が知られている。Looking at the prior art regarding low thermal expansion properties, low dielectric properties, and flatness of polyimide, low thermal expansion products are those using tetracarboxylic dianhydride and diamine having a linear chemical structure. It is known that organic substances having a molecular weight of 2 × 10 5 K to 1 or less have a small coefficient of thermal expansion (Japanese Patent Laid-Open No. 60-250031). Low dielectric properties are
Hough, J.M. Shaw and G, Tesoro, Alternativeal
Conferance on Polyimides, Proc./Abstracts of
As described in Third. (1988), there is a method of introducing a fluorinated alkyl group, and a method of using a long-chain tetracarboxylic dianhydride to reduce the density of imide bonds (Japanese Patent Laid-Open No. 62-62). No. 265327). On the other hand, for polyimide having excellent flatness, a method using an imide oligomer using a soluble hexafluoropropane group (Japanese Patent Laid-Open No. 63-207867) or PME'89 (Polymer) is used.
s for Microelectronics) / Abstracts on page 96, there is known an esterification method in which the reactivity is controlled by using tetracarboxylic acid as an ester.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術による
ポリイミドは個々の特性(低熱膨張性、低誘電性、平坦
性)は満たし得るが、耐熱性に優れ、かつ上記の各特性
を同時に満足させるポリイミドは見出されておらず、従
って、これまでのポリイミドでは電子装置の高性能化、
小型化の要求に十分な材料であるとは云い難い。The above-mentioned conventional polyimides can satisfy individual characteristics (low thermal expansion, low dielectric property, flatness), but have excellent heat resistance and simultaneously satisfy the above respective characteristics. Polyimide has not been found, and therefore, conventional polyimide has improved the performance of electronic devices,
It is hard to say that it is a material that is sufficient for the demand for miniaturization.
【0008】本発明の目的は、耐熱性に優れ低熱膨張
性、低誘電性、平坦性を満足させるポリイミドの製法を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a process for producing a polyimide which has excellent heat resistance, low thermal expansion, low dielectric properties and flatness.
【0009】本発明の他の目的は、上記ポリイミドを用
いた電子装置の製法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic device using the above polyimide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず低熱
膨張性と低誘電率性を両立させるため、直線状骨格を有
するテトラカルボン酸二無水物と含フッ素ジアミンから
ポリイミドを合成しようとしたが、反応が十分進行せ
ず、高分子量のポリイミドは得れなかった。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors first tried to synthesize a polyimide from a tetracarboxylic dianhydride having a linear skeleton and a fluorine-containing diamine in order to achieve both low thermal expansion and low dielectric constant. However, the reaction did not proceed sufficiently and a high molecular weight polyimide could not be obtained.
【0011】その原因は、4,4'−ジアミノ−オクタフ
ルオロビフェニルなどのように、直線状骨格を有し電子
吸引性基であるフッ素含量の多いジアミンでは、高分子
学会予稿集39巻3号(1990年),795頁に記載
されるように、カルボニル炭素の電子密度が低く反応性
が極めて低いためと考えられる。The cause is diamines with a high fluorine content, which are electron-withdrawing groups having a linear skeleton, such as 4,4'-diamino-octafluorobiphenyl, and the like. (1990), p. 795, it is considered that the electron density of carbonyl carbon is low and the reactivity is extremely low.
【0012】そこで前記低反応性の含フッ素ジアミンの
反応性を向上させる合成法を種々検討した。その結果、
酸二無水物とジアミンとの反応時に、脱離基の解離定数
(pKa)が4〜12を示すジエステル化合物が電子吸
引性基を有し、低反応性の含フッ素ジアミンと容易に反
応することを見出した。Therefore, various synthetic methods for improving the reactivity of the low-reactivity fluorine-containing diamine were investigated. as a result,
A diester compound having a leaving group dissociation constant (pKa) of 4 to 12 has an electron-withdrawing group and easily reacts with a low-reactivity fluorine-containing diamine during the reaction between an acid dianhydride and a diamine. Found.
【0013】テトラカルボン酸二無水物とジアミンの反
応は求核置換反応であるが、カルボン酸誘導体の求核置
換反応に対して、反応性は次のような順序となってい
る。The reaction between the tetracarboxylic dianhydride and the diamine is a nucleophilic substitution reaction, but the reactivity is in the following order with respect to the nucleophilic substitution reaction of the carboxylic acid derivative.
【0014】塩化アシル>酸無水物>エステル>アミド 従って、テトラカルボン酸誘導体の反応性を高めるに
は、脱離基が酸性のエステルにすればよい。しかし、塩
化水素のような強酸は電子装置に用いた場合、その配線
の腐食の原因になるため実用化は困難である。そこで脱
離基を弱酸性にすれば、ある程度高反応性で、且つ腐食
の可能性も小さいと考えた。すなわちポリイミドの合成
において、ジエステル化合物とジアミンとの反応時、発
生する脱離基が弱酸性の化合物にすれば、高反応性にな
ると考えた。Acyl chloride>anhydride>ester> amide Therefore, in order to increase the reactivity of the tetracarboxylic acid derivative, the leaving group may be an ester. However, when a strong acid such as hydrogen chloride is used in an electronic device, it causes corrosion of the wiring and is difficult to put into practical use. Therefore, it was considered that if the leaving group is made weakly acidic, the reactivity will be somewhat high and the possibility of corrosion will be small. That is, in the synthesis of polyimide, it was considered that when the leaving group generated during the reaction between the diester compound and the diamine is a weakly acidic compound, the compound becomes highly reactive.
【0015】脱離基が弱酸性のジエステル化合物を用い
る方式はジエステル化合物とジアミンの反応は室温での
ジアミンの反応性が低いため、ジエステル化合物との反
応が室温付近では制御されワニスの高濃度化が可能とな
る。そのため、後述の平坦性も優れていると考えた。こ
うしたジエステル化合物を用いることによって、直線状
構造の含フッ素ジアミンの低反応性を補い、ポリイミド
化合物の低熱膨張と低誘電性の両立を図ることができ
た。本発明の要旨は、テトラカルボン酸二無物と、アル
コール性またはフェノール性のOH基を有し解離定数
(pKa)が4〜12の化合物を反応させて式〔1〕In the system using a diester compound having a weakly acidic leaving group, the reaction between the diester compound and the diamine is low at room temperature, so that the reaction with the diester compound is controlled near room temperature to increase the concentration of varnish. Is possible. Therefore, it was considered that the flatness described later was also excellent. By using such a diester compound, it was possible to supplement the low reactivity of the fluorine-containing diamine having a linear structure and achieve both low thermal expansion and low dielectric properties of the polyimide compound. The gist of the present invention is to react a tetracarboxylic acid diamine with a compound having an alcoholic or phenolic OH group and a dissociation constant (pKa) of 4 to 12 to give a compound of formula [1]
【0016】[0016]
【化7】 [Chemical 7]
【0017】(式中、R1は4価の有機基、R2,R3は
1価の有機基を示す。但し、式〔1〕は構造異性体でも
よい。)で表されるジエステル化合物を合成し、前記式
〔1〕で表されるジエステル化合物に式〔2〕(Wherein R 1 represents a tetravalent organic group, R 2 and R 3 represent a monovalent organic group, provided that the formula [1] may be a structural isomer). Of the diester compound represented by the formula [1]
【0018】[0018]
【化8】 H2N−R4−NH2 …〔2〕 (式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機基を示
す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する溶媒中
でR2OH,R3OHを脱離反応させるポリアミック酸ワ
ニスの製法並びに該ワニスを縮合反応させることを特徴
とするポリイミドの製法にある。Embedded image A diamine represented by H 2 N—R 4 —NH 2 ... [2] (In the formula, R 4 represents a divalent organic group having an electron-withdrawing group.) And both are dissolved. The method for producing a polyamic acid varnish for removing R 2 OH and R 3 OH in a solvent, and the method for producing a polyimide characterized by subjecting the varnish to a condensation reaction.
【0019】凹凸面上に塗布した前記ワニスの平坦性
は、ワニスの濃度と硬化時のメルトフロー特性に左右さ
れる。すなわち、ワニスの濃度が高いほど硬化時の体積
の収縮が少なく、また、メルトフローがよいものほど体
積収縮によって生じる段差を解消することができる。し
かし、高分子溶液の濃度と粘度の間には、数式(1)の
関係があることが知られている。The flatness of the varnish applied on the uneven surface depends on the concentration of the varnish and the melt flow characteristics during curing. That is, the higher the concentration of the varnish, the less the volume shrinkage during curing, and the better the melt flow, the more the step difference caused by the volume shrinkage can be eliminated. However, it is known that the relationship between the concentration of the polymer solution and the viscosity is represented by the formula (1).
【0020】[0020]
【数1】η∝n3φ …(1) (式中、ηは粘度、nは重合度、φはポリマ体積分率) つまり、ワニス濃度を増すとその粘度は急激に大きくな
り、ワニスとして利用できない。しかし、本発明のワニ
スは、ワニス中の重合度(n)を低くすると粘度を大幅
に低下できるので、高濃度で低粘度のワニスを得ること
ができ、平坦性の優れたものが得られる。## EQU1 ## η∝n 3 φ (1) (wherein, η is viscosity, n is degree of polymerization, φ is polymer volume fraction) That is, the viscosity increases sharply as the varnish concentration increases. Not available. However, since the viscosity of the varnish of the present invention can be significantly reduced by lowering the degree of polymerization (n) in the varnish, a varnish having a high viscosity and a low viscosity can be obtained, and a varnish having excellent flatness can be obtained.
【0021】前記式〔1〕で示されるジエステル化合物
はジアミンとの反応時、pKa=4〜12を示す脱離基
が直線状骨格を有し低反応性の含フッ素ジアミンの反応
性を向上させる。なお、脱離基がpKa<4を示すジエ
ステル化合物は、反応性が高く高粘度のポリアミック酸
ワニスとなるため平坦性の優れたものを得ることができ
ない。また、脱離基がpKa>12ではジエステル化合
物との反応性が低下し、ジエステル化合物の構造に電子
吸引性基が必要なため限定された構造のものしか用いら
れなかった。The diester compound represented by the above formula [1] improves the reactivity of a low-reactivity fluorine-containing diamine having a linear skeleton in the leaving group having pKa = 4 to 12 when reacted with a diamine. .. A diester compound having a leaving group of pKa <4 is a highly reactive and highly viscous polyamic acid varnish, and therefore cannot have excellent flatness. Further, when the leaving group is pKa> 12, the reactivity with the diester compound is lowered, and the structure of the diester compound requires an electron-withdrawing group, so that only a limited structure is used.
【0022】前記式〔1〕のジエステル化合物は、テト
ラカルボン酸二無水物と、アルコール性またはフェノー
ル性のOH基を有し解離定数(pKa)が4〜12の化
合物を、塩基性あるいは酸性の触媒下で反応させれば容
易に得ることができる。The diester compound of the above formula [1] comprises a tetracarboxylic dianhydride, a compound having an alcoholic or phenolic OH group and a dissociation constant (pKa) of 4 to 12 and a basic or acidic compound. It can be easily obtained by reacting under a catalyst.
【0023】前記テトラカルボン酸二無水物としては、
4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)フタル酸
二無水物、ビフェニルスルホン酸−3,3',4,4'−テ
トラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'−ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物、3,3'',4,4''−p−タ
ーフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスル
ホン−3,3',4,4'−テトラカルボン酸二無水物、ジ
フェニルエーテル−3,3',4,4'−テトラカルボン酸
二無水物、ピロメリット酸二無水物、トリフルオロメチ
ルピロメリット酸二無水物、ビス(トリフルオロメチ
ル)ピロメリット酸二無水物等が挙げられる。As the tetracarboxylic dianhydride,
4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) phthalic acid dianhydride, biphenylsulfonic acid-3,3', 4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride 3,3 ', 4,4'-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 3,3 ", 4,4" -p-terphenyltetracarboxylic dianhydride, diphenylsulfone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, diphenyl ether -3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, trifluoromethyl pyromellitic dianhydride, bis (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride, etc. Be done.
【0024】前記アルコール性またはフェノール性のO
H基を有し解離定数(pKa)が4〜12の化合物の具
体例として、フェノール、o−フルオロフェノール、m
−フルオロフェノール、p−フルオロフェフェノール、
o−ニトロフェノール、m−ニトロフェノール、p−ニ
トロフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、
2,4,6−トリメチルフェノール、o−ブロムフェノー
ル、m−ブロムフェノール、p−ブロムフェノール、o
−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−
メトキシフェノール、2,4−ジクロルフェノール、フ
ェニル酢酸、トリフルオロエタノール等が挙げられる。The alcoholic or phenolic O
Specific examples of the compound having an H group and a dissociation constant (pKa) of 4 to 12 include phenol, o-fluorophenol, and m.
-Fluorophenol, p-fluorofephenol,
o-nitrophenol, m-nitrophenol, p-nitrophenol, 2,3,5-trimethylphenol,
2,4,6-trimethylphenol, o-bromophenol, m-bromophenol, p-bromophenol, o
-Methoxyphenol, m-methoxyphenol, p-
Methoxyphenol, 2,4-dichlorophenol, phenylacetic acid, trifluoroethanol and the like can be mentioned.
【0025】前記式〔2〕で示されるジアミンとして
は、3,3'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4'−ジ
アミノビフェニル、4,4'−ジアミノ−オクタフルオロ
ビフェニル、テトラフルオロ−4−ジアミノベンゼン、
4,4'−ジアミノドデカフルオロ−p−ターフェニル等
が挙げられる。Examples of the diamine represented by the above formula [2] include 3,3'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-octafluorobiphenyl and tetrafluoro-4. -Diaminobenzene,
4,4'-diaminododecafluoro-p-terphenyl and the like can be mentioned.
【0026】また、前記溶媒としては、N−メチルピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、テトラヒドロフラン等の極性溶媒、または、これら
と無極性溶媒との混合溶媒等が挙げられる。Examples of the solvent include polar solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide and tetrahydrofuran, and mixed solvents of these and nonpolar solvents.
【0027】本発明の前記式〔1〕のジエステル化合物
と前記式〔2〕のジアミンを溶媒中で反応させると、室
温ではジアミンの反応性が低いためジエステル化合物と
の反応が制御され低粘度となりワニスは高濃度となる。
該ワニスを加熱処理すると縮合反応し、高分子量のポリ
イミドとなる。When the diester compound of the above formula [1] of the present invention and the diamine of the above formula [2] are reacted in a solvent, the reaction with the diester compound is controlled at room temperature, so that the reaction with the diester compound is controlled and the viscosity becomes low. The varnish is highly concentrated.
When the varnish is heat-treated, it undergoes a condensation reaction to form a high molecular weight polyimide.
【0028】本発明のポリイミドを得るには、前記式
〔1〕で示されるジエステル化合物に、通常用いている
テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体を混合して
もよい。こうしたテトラカルボン酸二無水物またはその
誘導体としては、4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピ
リデン)フタル酸二無水物、ビフェニルスルホン酸−
3,3',4,4'−テトラカルボン酸二無水物、3,3',
4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,
3'',4,4''−p−ターフェニルテトラカルボン酸二無
水物、ジフェニルスルホン−3,3',4,4'−テトラカ
ルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3',4,
4'−テトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無
水物、トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、ビ
ス(トリフルオロメチル)ピロメリット酸二無水物等が
挙げられる。To obtain the polyimide of the present invention, the diester compound represented by the above formula [1] may be mixed with a tetracarboxylic acid dianhydride or its derivative which is usually used. Examples of such tetracarboxylic acid dianhydride or its derivative include 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) phthalic acid dianhydride and biphenylsulfonic acid-
3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride 3,3 ′,
4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,
3 ″, 4,4 ″ -p-terphenyltetracarboxylic dianhydride, diphenylsulfone-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride, diphenylether-3,3 ′, 4,
4′-Tetracarboxylic acid dianhydride, pyromellitic dianhydride, trifluoromethylpyromellitic dianhydride, bis (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride and the like can be mentioned.
【0029】本発明のポリアミック酸を得るには、反応
温度は−20〜+250℃の任意の温度を選択すること
ができ、特に、−5〜+200℃の範囲が好ましい。更
に、ポリアミック酸をポリイミドに転化するには、通常
は加熱により脱水閉環する方法が採用される。この脱水
閉環温度は150〜500℃、好ましくは200〜47
0℃で行うことができる。また、脱水閉環に要する時間
は反応温度にもよるが1分〜8時間、好ましくは20分
〜4時間が適当である。In order to obtain the polyamic acid of the present invention, the reaction temperature can be selected from any temperature in the range of -20 to + 250 ° C, particularly preferably in the range of -5 to + 200 ° C. Further, in order to convert the polyamic acid into polyimide, a method of dehydration ring closure by heating is usually adopted. The dehydration ring-closing temperature is 150 to 500 ° C., preferably 200 to 47.
It can be carried out at 0 ° C. The time required for the dehydration ring closure is 1 minute to 8 hours, preferably 20 minutes to 4 hours, depending on the reaction temperature.
【0030】ポリアミック酸からポリイミドに転化する
他の方法として、公知の脱水閉環触媒を用い化学的に閉
環することもできる。As another method for converting polyamic acid to polyimide, a known dehydration ring-closing catalyst can be used for chemical ring closure.
【0031】本発明のポリアミック酸ワニスをスピンコ
ート法等で塗布し、加熱、硬化することにより、平坦性
のポリイミドフィルムを形成することができる。なお、
薄膜磁気ヘッド、マルチチップモジュール、LSI等の
電子装置のパッシベーション膜、バッファーコート膜、
α線遮蔽膜等に使用されるポリアミック酸ワニスの濃度
は、十数%のものが一般的である。特に、前記式〔1〕
で表されるジエステル化合物と、式〔2〕で表されるジ
アミンを実質的に当モル配合し、溶媒中で反応させたポ
リアミック酸ワニスは、それを加熱硬化して得た塗膜が
数式(2)で示す平坦化率で0.7以上あることが好ま
しい。A flat polyimide film can be formed by applying the polyamic acid varnish of the present invention by spin coating or the like, heating and curing. In addition,
Thin film magnetic head, multi-chip module, passivation film for electronic devices such as LSI, buffer coat film,
The concentration of the polyamic acid varnish used for the α-ray shielding film or the like is generally ten and several percent. In particular, the above formula [1]
In the polyamic acid varnish obtained by substantially equimolarly mixing the diester compound represented by the formula (1) and the diamine represented by the formula (2) and reacting them in a solvent, a coating film obtained by heating and curing the polyamic acid varnish has a formula The flattening rate shown in 2) is preferably 0.7 or more.
【0032】[0032]
【数2】平坦化率=1−(ΔH/H) …(2) (但し、Hは被塗膜形成体表面の凹凸度、ΔHは該塗膜
表面の凹凸度を示す。)## EQU00002 ## Flattening rate = 1-(. DELTA.H / H) (2) (where H is the degree of unevenness of the surface of the coating film-forming body, and .DELTA.H is the degree of unevenness of the coating film surface).
【0033】[0033]
【作用】本発明のジエステル化合物はジアミンとの反応
性が高温側(約200℃以上)で極めて高い。従って、
直線状構造を有する低反応性の含フッ素ジアミンとも容
易に反応する。The diester compound of the present invention has extremely high reactivity with a diamine on the high temperature side (about 200 ° C. or higher). Therefore,
It also easily reacts with a low-reactivity fluorine-containing diamine having a linear structure.
【0034】直線状骨格構造にフッ素基を導入したジエ
ステル化合物とアミンを用いることにより、両者の反応
性を適度に制御できるためポリマの重合度を低くするこ
とができ、ワニスの粘度を大幅に低下できる、また、こ
れによって分子の分極率を小さくでき、低熱膨張性、低
誘電性および平坦性を満足するポリイミドを与えること
ができる。By using a diester compound having a fluorine group introduced into a linear skeleton structure and an amine, the reactivity of the two can be appropriately controlled, so that the polymerization degree of the polymer can be lowered and the viscosity of the varnish is significantly lowered. In addition, this can reduce the polarizability of the molecule and can provide a polyimide satisfying low thermal expansion, low dielectric property and flatness.
【0035】[0035]
【実施例】実施例によって本発明を具体的に詳細に説明
する。The present invention will be described in detail with reference to Examples.
【0036】表1に、各実施例で作成したポリアミック
酸ワニスの粘度、該ワニスを加熱縮合したポリイミドの
熱膨張係数、誘電率、熱分解温度を示す。Table 1 shows the viscosity of the polyamic acid varnish produced in each example, the thermal expansion coefficient, the dielectric constant, and the thermal decomposition temperature of the polyimide obtained by heating and condensing the varnish.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】〔実施例 1〕 (1)ジエステル化合物の合成 塩化カルシウム管、リービッヒ冷却管、温度計、撹拌装
置を付け、よく乾燥した1lの四つ口フラスコにビフェ
ニル−3,3',4,4'−テトラカルボン酸二無水物10
0g(0.35モル)とフェノール100g(1.06モ
ル)および触媒のピリジン6gを入れ、約70時間還流
する。得られたジエステル化合物の赤外線吸収(IR)
スペクトルの測定結果を図1に示す。Example 1 (1) Synthesis of diester compound Biphenyl-3,3 ', 4,4 was added to a well-dried 1-liter four-necked flask equipped with a calcium chloride tube, a Liebig cooling tube, a thermometer and a stirrer. 4'-Tetracarboxylic acid dianhydride 10
0 g (0.35 mol), 100 g of phenol (1.06 mol) and 6 g of pyridine as a catalyst were added, and the mixture was refluxed for about 70 hours. Infrared absorption (IR) of the obtained diester compound
The measurement result of the spectrum is shown in FIG.
【0039】図1からは過剰のフェノールが見られる
が、1860cm~1と1780cm~1の酸無水物に基づ
く吸収が消滅し、1840cm~1のエステル結合に基づ
く吸収と2500〜2900cm~1のカルボン酸に基づ
く吸収が表れている。これからビフェニルのジエステル
化合物(異性体が3種類混在している)が得られたこと
が分かる。[0039] While an excess of phenol can be seen from Figure 1, the absorption disappears based on the acid anhydride of 1860 cm ~ 1 and 1780 cm ~ 1, carboxylic absorption and 2500~2900Cm ~ 1 based on an ester bond 1840Cm ~ 1 It shows acid-based absorption. From this, it is understood that a biphenyl diester compound (three isomers are mixed) was obtained.
【0040】(2)ポリアミック酸の合成 塩化カルシウム管、窒素ガス導入管、温度計、撹拌装置
を付け、よく乾燥した0.2lの4口フラスコに流量2
0ml/分の窒素ガスを導入しながら、4,4'−ジアミ
ノオクタフルオロビフェニル15.0g(0.046モ
ル)とN−メチルピロリドン55.5gを加え、撹拌溶
解する。その後、前記合成のジエステル化合物21.8
g(0.046モル)を加え室温(20℃)で8時間撹
拌し、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸ワニスを
得る。該ポリアミック酸ワニスのIRスペクトルの測定
結果を図2に示す。図2から1650〜1690cm~1
と1860cm~1にポリアミック酸に基づく吸収が現れ
ている。(2) Synthesis of polyamic acid A calcium chloride tube, a nitrogen gas introducing tube, a thermometer and a stirrer were attached to a well-dried 0.2-liter four-necked flask with a flow rate of 2
While introducing 0 ml / min of nitrogen gas, 15.0 g (0.046 mol) of 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl and 55.5 g of N-methylpyrrolidone were added and dissolved with stirring. Then, the synthetic diester compound 21.8
g (0.046 mol) was added, and the mixture was stirred at room temperature (20 ° C.) for 8 hours to obtain a polyamic acid varnish as a polyimide precursor. The measurement result of the IR spectrum of the polyamic acid varnish is shown in FIG. 1650 to 1690 cm from FIG. 1
And absorption based on polyamic acid appears at 1860 cm- 1 .
【0041】(3)ポリイミドの合成 前記合成のポリアミック酸ワニスを直径4インチのシリ
コンウエハ上にスピンコートして100℃/1時間と3
50℃または400℃/1時間の条件で加熱し、シリコ
ンウエハ上にポリイミドフィルムを得た。なお、該フィ
ルムのIRスペクトル、熱膨張係数、誘電率、熱分解温
度を測定した。IRスペクトルの測定結果を図3に示
す。図3から1650〜1690cm~1にポリアミック
酸の吸収が消滅して、1730〜1760cm~1にイミ
ド結合の吸収が現れており、目的とするポリイミドが形
成されていることが確認された。(3) Synthesis of Polyimide The synthetic polyamic acid varnish described above was spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 4 inches, and the temperature was set to 100 ° C./hour for 3 hours.
By heating at 50 ° C. or 400 ° C./1 hour, a polyimide film was obtained on the silicon wafer. The IR spectrum, thermal expansion coefficient, dielectric constant and thermal decomposition temperature of the film were measured. The measurement result of the IR spectrum is shown in FIG. Absorption of the polyamic acid from 3 to 1650~1690cm ~ 1 is disappeared, and appeared the absorption of imide bond in 1730~1760cm ~ 1, it was confirmed that the polyimide of interest is formed.
【0042】なお、ワニス粘度、平坦化率、熱膨張係
数、誘電率、熱分解温度の測定は次に示す方法で行なっ
た。The varnish viscosity, flattening rate, thermal expansion coefficient, dielectric constant and thermal decomposition temperature were measured by the following methods.
【0043】 ポリアミック酸ワニスの粘度 室温(25℃)で回転粘度計(E型、東京精密社製)を
用いて測定した。Viscosity of polyamic acid varnish It was measured at room temperature (25 ° C.) using a rotational viscometer (E type, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.).
【0044】 ポリイミドの熱膨張係数 ポリイミドフィルム(膜厚8〜10μm)を熱物理試験
機(TMA−3000型、真空理工社製)にセットし、
昇温速度5℃/分、膜厚1μmあたり荷重0.5gでフ
ィルムの伸びを測定した。伸び−温度曲線において10
0〜200℃の伸び率より熱膨張係数を算出した。Thermal Expansion Coefficient of Polyimide A polyimide film (film thickness 8 to 10 μm) was set in a thermophysical tester (TMA-3000 type, manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.),
The elongation of the film was measured at a temperature rising rate of 5 ° C./min and a load of 0.5 g per 1 μm of film thickness. 10 on the elongation-temperature curve
The coefficient of thermal expansion was calculated from the elongation rate of 0 to 200 ° C.
【0045】 ポリイミドの誘電率 シリコンウエハ上にポリイミドフィルムを形成後、フィ
ルム表面および裏側に直径50mmの円形状に導電性ペ
ーストを塗布し、LFインピーダンスアナライザー(4
192A型横河−ヒューレットパッカード社製)を用
い、室温(25℃)の吸湿状態(50%RH中10時間
放置)で周波数1KHzで測定した。Dielectric Constant of Polyimide After forming a polyimide film on a silicon wafer, a circular conductive paste having a diameter of 50 mm is applied on the front surface and the back side of the film, and the LF impedance analyzer (4
Using a Model 192A Yokogawa-Hewlett-Packard Company, measurement was performed at a frequency of 1 KHz in a hygroscopic state at room temperature (25 ° C.) (left standing in 50% RH for 10 hours).
【0046】 ポリイミドの熱分解開始温度 ポリイミドフィルムを熱天秤(TGD−3000型、真
空理工社製)にセットし、吸湿水分、未反応ポリアミッ
ク酸の閉環による縮合水等を除去した後、昇温速度5℃
/分で加熱したときの重量変化を測定し、重量減少率が
3%に達したときの温度を熱分解開始温度とした。Thermal decomposition start temperature of polyimide: A polyimide film is set on a thermobalance (TGD-3000 type, manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.) to remove moisture absorption, condensed water due to ring closure of unreacted polyamic acid, etc. 5 ° C
The change in weight when heated at 1 / min was measured, and the temperature at which the weight loss rate reached 3% was defined as the thermal decomposition start temperature.
【0047】 ポリイミドの平坦化率 シリコン基板上に図7に示すパターンをアルミニウムで
形成したテスト基板を用いて評価した。ポリアミック酸
ワニスをテスト基板上にスピンコートし、前記熱膨張係
数測定試料と同じ条件で硬化し、所定の膜厚の試料を作
成する。なお、スピンコートは必要な膜厚によりスピン
ナーの回転数250〜5000rpmで行った。試料の
平坦化性は接触式の表面粗さ計(α−ステップ200、
TencarInstrumennts社製)を用いて測定した。なお、
表中の平坦化率は次式(3)によって定義され、その値
はパータン上に2μmのフィルムを形成した場合の結果
である。なお、式中のΔH、Hの定義は図8中に示す。Flattening Rate of Polyimide Evaluation was performed using a test substrate in which the pattern shown in FIG. 7 was formed of aluminum on a silicon substrate. A polyamic acid varnish is spin-coated on a test substrate and cured under the same conditions as the thermal expansion coefficient measurement sample to prepare a sample having a predetermined film thickness. The spin coating was performed at a spinner rotation speed of 250 to 5000 rpm depending on the required film thickness. The flatness of the sample is measured by a contact type surface roughness meter (α-step 200,
It was measured using a Tencar Instruments company). In addition,
The flattening rate in the table is defined by the following equation (3), and the value is the result when a 2 μm film is formed on the pattern. The definitions of ΔH and H in the equation are shown in FIG.
【0048】[0048]
【数3】平坦化率=1−(ΔH/H) …(3) 〔実施例 2〕実施例1に記載した合成法に準拠して、
ビフェニル−3,3',4,4'−テトラカルボン酸二無水
物とフェノールからまずジエステル化合物を合成し、次
いで3,3'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4'−ジ
アミノビフェニルからポリイミドを合成した。[Equation 3] Flattening rate = 1− (ΔH / H) (3) [Example 2] In accordance with the synthesis method described in Example 1,
First, a diester compound was synthesized from biphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride and phenol, and then 3,3'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl to polyimide. Was synthesized.
【0049】〔実施例 3〕実施例1に記載した合成法
に準拠して、シクロペンチルテトラカルボン酸二無水物
とフェノールからまずジエステル化合物を合成し、次い
で4,4'−ジアミノオクタフルオロビフェニルからポリ
イミドを合成した。Example 3 According to the synthesis method described in Example 1, a diester compound was first synthesized from cyclopentyltetracarboxylic dianhydride and phenol, and then 4,4′-diaminooctafluorobiphenyl was used to form a polyimide. Was synthesized.
【0050】〔実施例 4〕実施例1に記載した合成法
に準拠して、シクロペンチルテトラカルボン酸二無水物
とフェノールからまずジエステル化合物を合成し、次い
で3,3'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4'−ジア
ミノビフェニルからポリイミドを合成した。Example 4 According to the synthesis method described in Example 1, first, a diester compound was synthesized from cyclopentyltetracarboxylic dianhydride and phenol, and then 3,3′-bis (trifluoromethyl). A polyimide was synthesized from -4,4'-diaminobiphenyl.
【0051】〔実施例 5〕実施例1に記載した合成法
に準拠して、トリフルオロメチル−p−フェニレンジア
ミンとp−メトキシフェノールからまずジエステル化合
物を合成し、次いで4,4'−ジアミノオクタフルオロビ
フェニルからポリイミドを合成した。Example 5 According to the synthesis method described in Example 1, a diester compound was first synthesized from trifluoromethyl-p-phenylenediamine and p-methoxyphenol, and then 4,4′-diaminoocta. Polyimide was synthesized from fluorobiphenyl.
【0052】〔比較例 1〕塩化カルシウム管、窒素ガ
ス導入管、温度計、撹拌装置を付した0.5lの4口フ
ラスコに流量20ml/分の窒素ガスを導入しながら、
4,4'−ジアミノオクタフルオロビフェニル10.0g
(0.03モル)とN−メチルピロリドン75.4gを加
え撹拌溶解する。その後、ビフェニル−3,3',4,4'
−テトラカルボン酸二無水物8.8g(0.03モル)を
加え室温(20℃)で8時間撹拌し、ポリアミック酸ワ
ニスを得る。そして、実施例1の加熱条件で脱水閉環反
応を行った。Comparative Example 1 While introducing a nitrogen gas at a flow rate of 20 ml / min into a 0.5 l four-necked flask equipped with a calcium chloride tube, a nitrogen gas introduction tube, a thermometer and a stirrer,
10.0 g of 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl
(0.03 mol) and 75.4 g of N-methylpyrrolidone are added and dissolved by stirring. After that, biphenyl-3,3 ', 4,4'
-Add 8.8 g (0.03 mol) of tetracarboxylic dianhydride and stir at room temperature (20 ° C) for 8 hours to obtain a polyamic acid varnish. Then, the dehydration ring closure reaction was carried out under the heating conditions of Example 1.
【0053】〔比較例 2〕塩化カルシウム管、リービ
ッヒ冷却管、温度計、撹拌装置を付した0.5lの4口
フラスココ、ビフェニル−3,3',4,4'−テトラカル
ボン酸二無水物100g(0.35モル)とpKaが約
18であるエチルアルコール100g(2.17モル)
とを約5時間還流する。これを50℃/0.1mmHg
で5時間減圧状態を保ち、未反応のエチルアルコールを
除去し、ジエステル化合物を得る。次いで、塩化カルシ
ウム管、窒素ガス導入管、温度計、撹拌装置を付した
0.2lの4口フラスコに流量20ml/分の窒素ガス
を導入しながら、4,4'−ジアミノオクタフルオロビフ
ェニル10.0g(0.03モル)とN−メチルピロリド
ン87.0gを加え、撹拌溶解する。その後、上記で合
成したジエステル化合物11.7g(0.03モル)を加
え室温(20℃)で8時間撹拌し、ポリイミドの前駆体
であるポリアミック酸ワニスを得る。そして実施例1に
記載した加熱条件で脱水閉環反応を行った。Comparative Example 2 0.5 L 4-necked flask equipped with a calcium chloride tube, a Liebig cooling tube, a thermometer and a stirrer, biphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride 100 g (0.35 mol) and 100 g (2.17 mol) of ethyl alcohol having a pKa of about 18
And are refluxed for about 5 hours. 50 ℃ / 0.1mmHg
The unreacted ethyl alcohol is removed by maintaining the reduced pressure for 5 hours to obtain a diester compound. Then, while introducing nitrogen gas at a flow rate of 20 ml / min into a 0.2 l four-necked flask equipped with a calcium chloride tube, a nitrogen gas introduction tube, a thermometer, and a stirrer, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl 10. 0 g (0.03 mol) and N-methylpyrrolidone 87.0 g are added and dissolved with stirring. Then, 11.7 g (0.03 mol) of the diester compound synthesized above is added and stirred at room temperature (20 ° C.) for 8 hours to obtain a polyamic acid varnish that is a precursor of polyimide. Then, the dehydration ring closure reaction was carried out under the heating conditions described in Example 1.
【0054】〔比較例 3〕塩化カルシウム管、窒素ガ
ス導入管、温度計、撹拌装置を付した0.5lの4口フ
ラスコに流量20ml/分の窒素ガスを導入しながら、
p−フェニレンジアミン10.0g(0.093モル)と
N−メチルピロリドン139gを加え、撹拌溶解する。
その後、ビフェニル−3,3',4,4'−テトラカルボン
酸二無水物26.9g(0.093モル)を加え室温(2
0℃)で8時間撹拌し、ポリアミック酸ワニスを得る。
そして、実施例1に記載した加熱条件で脱水閉環反応を
行った。Comparative Example 3 While introducing a nitrogen gas into a 0.5-liter four-necked flask equipped with a calcium chloride tube, a nitrogen gas introduction tube, a thermometer and a stirrer,
10.0 g (0.093 mol) of p-phenylenediamine and 139 g of N-methylpyrrolidone are added and dissolved with stirring.
Then, 26.9 g (0.093 mol) of biphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride was added, and the mixture was stirred at room temperature (2
The mixture is stirred at 0 ° C.) for 8 hours to obtain a polyamic acid varnish.
Then, the dehydration ring closure reaction was carried out under the heating conditions described in Example 1.
【0055】前記実施例1〜5から明らかなように、比
較例1〜2の従来法では反応しなかった4,4'−ジアミ
ノオクタフルオロビフェニルのように直線状構造の低反
応性の含フッ素系ジアミンからポリイミドが合成され
る。更に、ジエステル化合物、あるいはジアミンを選ぶ
ことにより、2×10~5K~1以下の小さな熱膨張係数を
有し、誘電率2.5以下で熱分解温度が高く、かつ、従
来のものよりも2倍以上の平坦化性を有するポリイミド
が得られる。As is apparent from Examples 1 to 5, fluorine-containing fluorine having a linear structure and low reactivity such as 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, which did not react in the conventional method of Comparative Examples 1 and 2. Polyimide is synthesized from the system diamine. Further, by selecting a diester compound or a diamine, it has a small thermal expansion coefficient of 2 × 10 to 5 K to 1 or less, a dielectric constant of 2.5 or less and a high thermal decomposition temperature, and more than conventional ones. It is possible to obtain a polyimide having a flattening property that is two times or more.
【0056】次に、本発明のポリイミドを用いた電子装
置の製法について説明する。Next, a method of manufacturing an electronic device using the polyimide of the present invention will be described.
【0057】図4にLSIの多層配線部の断面模式図を
示す。シリコンウエハ1の熱酸化膜2上には、アルミニ
ウム配線3が形成されており、該配線3の層間絶縁膜に
はポリイミドの絶縁薄膜4が形成されている。FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the multilayer wiring portion of the LSI. Aluminum wiring 3 is formed on the thermal oxide film 2 of the silicon wafer 1, and an insulating thin film 4 of polyimide is formed on the interlayer insulating film of the wiring 3.
【0058】該絶縁薄膜4は前記本発明のポリアミック
酸ワニスをスピンコート法で形成し、加熱縮合すること
により配線3の段差が緩和されて平坦化され、高信頼性
の配線構造を得ることができる。本発明によるポリイミ
ドは低熱膨張性なので、LSI素子への熱応力が小さ
く、ヒートサイクル等による素子のクラック発生または
絶縁層の剥離を抑制することができる。The insulating thin film 4 is formed by spin-coating the polyamic acid varnish of the present invention, and by heating and condensing, the steps of the wiring 3 are alleviated and flattened, and a highly reliable wiring structure can be obtained. it can. Since the polyimide according to the present invention has a low thermal expansion coefficient, thermal stress on the LSI element is small, and it is possible to suppress cracking of the element or peeling of the insulating layer due to heat cycle or the like.
【0059】図5に薄膜磁気ヘッドの断面模式図を示
す。下部アルミナ5の上には下部磁性体6およびギャッ
プアルミナ7が形成されている。第一導体コイル8およ
び第二導体コイル10は層間絶縁膜9によって絶縁され
ている。そして最外層には上部磁性体11が設けられて
いる。上記層間絶縁膜9を前記本発明のポリアミック酸
ワニスをスピンコート法で形成することにより導体コイ
ル8、10により形成される層間絶縁膜9の段差を大幅
に緩和することができる。FIG. 5 shows a schematic sectional view of the thin film magnetic head. A lower magnetic body 6 and a gap alumina 7 are formed on the lower alumina 5. The first conductor coil 8 and the second conductor coil 10 are insulated by the interlayer insulating film 9. The upper magnetic body 11 is provided in the outermost layer. By forming the above-mentioned interlayer insulating film 9 by the spin coating method of the polyamic acid varnish of the present invention, the step difference of the interlayer insulating film 9 formed by the conductor coils 8 and 10 can be significantly reduced.
【0060】従来の層間絶縁層の形成方法は、厚塗りし
た後エッチバックを行って必要な膜厚に平坦加工してい
たが、本発明のポリイミドを使用することにより、エッ
チバックが殆ど不要となった。また、エッチバックが必
要なものでもエッチバックの量が従来の場合の半分以下
となり、製造工程を短縮できるとともに膜厚精度を向上
することができる。In the conventional method of forming an interlayer insulating layer, after thick coating, etching back is performed to flatten the film to a required thickness, but by using the polyimide of the present invention, etching back is almost unnecessary. became. Further, even if etching back is required, the amount of etching back is less than half that in the conventional case, and the manufacturing process can be shortened and the film thickness accuracy can be improved.
【0061】図6にマルチチップモジュールの断面模式
図を示す。シリコンウエハ1の熱酸化膜2上には銅配線
14が形成され、絶縁薄膜4を介して銅配線14’が形
成されている。銅配線14には薄膜電極(Pb/Sn)
16を介してハンダボール(BLM;Ball Limiting
Metallization)電極17が設けられている。FIG. 6 shows a schematic sectional view of the multichip module. A copper wiring 14 is formed on the thermal oxide film 2 of the silicon wafer 1, and a copper wiring 14 ′ is formed via the insulating thin film 4. A thin film electrode (Pb / Sn) is used for the copper wiring 14.
16 through solder ball (BLM; Ball Limiting
A metallization electrode 17 is provided.
【0062】本発明のポリイミドを用いて絶縁薄膜4を
形成すると、銅配線14により生ずる絶縁薄膜の段差を
平坦化することができるので、高信頼性の配線構造を与
える。また、当該素子への熱応力を抑制することができ
る。When the insulating thin film 4 is formed by using the polyimide of the present invention, the step of the insulating thin film caused by the copper wiring 14 can be flattened, so that a highly reliable wiring structure is provided. Further, thermal stress on the element can be suppressed.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明のポリアミック酸ワニスを用いて
得られるポリイミドは、従来のポリイミドに比べ、耐熱
性、低熱膨張性、低誘電性、平坦性の各特性がよくバラ
ンスしており、当該ポリイミドを電子装置の絶縁層等に
用いることにより、信頼性の優れた電子装置を提供する
ことができる。The polyimide obtained by using the polyamic acid varnish of the present invention has well-balanced properties of heat resistance, low thermal expansion property, low dielectric property and flatness as compared with the conventional polyimide. By using the above for the insulating layer or the like of the electronic device, an electronic device having excellent reliability can be provided.
【図1】本発明の一実施例で合成したビフェニル−3,
3',4,4'−テトラカルボン酸二無水物とフェノールか
ら合成したジエステル化合物のIRスペクトルである。FIG. 1 is a biphenyl-3 synthesized according to an embodiment of the present invention.
1 is an IR spectrum of a diester compound synthesized from 3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride and phenol.
【図2】図1に示すジエステル化合物と4,4'−ジアミ
ノオクタフルオロビフェニルとN−メチルピロリドンか
らなるポリアミック酸ワニスのIRスペクトルである。FIG. 2 is an IR spectrum of a polyamic acid varnish composed of the diester compound shown in FIG. 1, 4,4′-diaminooctafluorobiphenyl and N-methylpyrrolidone.
【図3】図2に示すポリアミック酸ワニスを加熱硬化し
て得たポリイミドフィルムのIRスペクトルである。FIG. 3 is an IR spectrum of a polyimide film obtained by heating and curing the polyamic acid varnish shown in FIG.
【図4】LSI多層配線板の断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an LSI multilayer wiring board.
【図5】薄膜磁気ヘッドの断面模式図である。FIG. 5 is a schematic sectional view of a thin film magnetic head.
【図6】マルチチップモジュールの断面模式図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of a multi-chip module.
【図7】平坦性の評価パターンの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a flatness evaluation pattern.
【図8】平坦性の評価試料の断面模式図である。FIG. 8 is a schematic sectional view of a flatness evaluation sample.
1…シリコンウエハ、2…熱酸化膜、3…アルミニウム
配線、4…絶縁薄膜、5…下部アルミナ、6…下部磁性
体、7…ギャップアルミナ、8…第一導体コイル、9…
層間絶縁膜、10…第二導体コイル、11…上部磁性
体、14,14'……銅配線、15…層間絶縁膜、16…
Pb/Sn電極、17…BLM電極。1 ... Silicon wafer, 2 ... Thermal oxide film, 3 ... Aluminum wiring, 4 ... Insulating thin film, 5 ... Lower alumina, 6 ... Lower magnetic material, 7 ... Gap alumina, 8 ... First conductor coil, 9 ...
Interlayer insulating film, 10 ... Second conductor coil, 11 ... Upper magnetic body, 14, 14 '... Copper wiring, 15 ... Interlayer insulating film, 16 ...
Pb / Sn electrode, 17 ... BLM electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 任廷 茨城県日立市東町4丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sato Court 4-13-1, Higashimachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Chemical Co., Ltd. Yamazaki Factory
Claims (9)
またはフェノール性のOH基を有し解離定数(pKa)
が4〜12の化合物を反応させて式〔1〕 【化1】 (式中、R1は4価の有機基、R2,R3は1価の有機基
を示す。但し、式〔1〕は構造異性体でもよい。)で表
されるジエステル化合物を合成し、 前記式〔1〕で表されるジエステル化合物に式〔2〕 【化2】 H2N−R4−NH2 …〔2〕 (式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機基を示
す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する溶媒中
でR2OH,R3OHを脱離反応させることを特徴とする
ポリアミック酸ワニスの製法。1. A dissociation constant (pKa) having a tetracarboxylic acid diamine and an alcoholic or phenolic OH group.
Of the formula [1] (In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, and R 2 and R 3 represent a monovalent organic group. However, the formula [1] may be a structural isomer.) To synthesize a diester compound. The diester compound represented by the above formula [1] has the formula [2]: H 2 N—R 4 —NH 2 ... [2] (wherein R 4 is a divalent compound having an electron-withdrawing group). A method for producing a polyamic acid varnish, characterized in that R 2 OH and R 3 OH are eliminated by a reaction with a diamine represented by the formula (1), which represents an organic group.
と、式〔2〕で表されるジアミンの両者を溶解する溶媒
中で実質的に当モル反応させたポリアミック酸ワニスの
粘度が、ポリアミック酸の濃度30〜50重量%におい
て0.1ポイズ以下であることを特徴とする請求項1記
載のポリアミック酸ワニスの製法。2. The viscosity of a polyamic acid varnish obtained by substantially equimolar reaction in a solvent in which both the diester compound represented by the formula [1] and the diamine represented by the formula [2] are dissolved, The method for producing a polyamic acid varnish according to claim 1, wherein the concentration of the polyamic acid is not more than 0.1 poise at a concentration of 30 to 50% by weight.
のR1は 【化3】 nは1または2の整数、R2,R3はフェニル基,メシチ
ル基,ハロゲン化フェニル基,ベンジル基,フッ素化ア
ルキル基で表されるジエステル化合物であり、 前記式〔2〕で表されるジアミンのR4は 【化4】 で表される含フッ素ジアミンであることを特徴とする請
求項1または2に記載のポリアミック酸ワニスの製法。3. R 1 of the diester compound represented by the above formula [1] is n is an integer of 1 or 2, R 2 and R 3 are diester compounds represented by a phenyl group, a mesityl group, a halogenated phenyl group, a benzyl group, and a fluorinated alkyl group, and are represented by the above formula [2]. R 4 of the diamine is The method for producing a polyamic acid varnish according to claim 1 or 2, which is a fluorine-containing diamine represented by:
またはフェノール性のOH基を有し解離定数(pKa)
が4〜12の化合物を反応させて前記式〔1〕(式中、
R1は4価の有機基、R2,R3は1価の有機基を示
す。但し、式〔1〕は構造異性体でもよい。)で表され
るジエステル化合物を合成し、 前記式〔1〕で表されるジエステル化合物に前記式
〔2〕(式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機
基を示す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する
溶媒中でR2OH,R3OHを脱離反応させてポリアミッ
ク酸ワニスを合成し、該ワニスを縮合反応させることを
特徴とするポリイミドの製法。4. A dissociation constant (pKa) having a tetracarboxylic acid diamine and an alcoholic or phenolic OH group.
Of the above formula [1] (wherein
R 1 is a tetravalent organic group, and R 2 and R 3 are monovalent organic groups. However, the formula [1] may be a structural isomer. ) Is synthesized, and the diester compound represented by the above formula [1] is added to the above formula [2] (in the formula, R 4 represents a divalent organic group having an electron-withdrawing group). A method for producing a polyimide, characterized in that a polyamic acid varnish is synthesized by desorbing R 2 OH and R 3 OH with a diamine represented by the formula ( 2) in a solvent that dissolves both, and the varnish is subjected to a condensation reaction.
と、前記式〔2〕で表されるジアミンの両者を溶解する
溶媒中で実質的に当モル反応させたポリアミック酸ワニ
スの粘度が、ポリアミック酸の濃度30〜50重量%に
おいて0.1ポイズ以下であることを特徴とする請求項
3記載のポリイミドの製法。5. The viscosity of a polyamic acid varnish obtained by substantially equimolar reaction in a solvent in which both the diester compound represented by the formula [1] and the diamine represented by the formula [2] are dissolved. The method for producing a polyimide according to claim 3, wherein the polyamic acid concentration is 0.1 poise or less at a concentration of 30 to 50% by weight.
のR1は 【化5】 nは1または2の整数、R2,R3はフェニル基,メシチ
ル基,ハロゲン化フェニル基,ベンジル基,フッ素化ア
ルキル基で表されるジエステル化合物であり、 前記式〔2〕で表されるジアミンのR4は 【化6】 で表される含フッ素ジアミンであることを特徴とする請
求項4または5に記載のポリイミドの製法。6. R 1 of the diester compound represented by the above formula [1] is n is an integer of 1 or 2, R 2 and R 3 are diester compounds represented by a phenyl group, a mesityl group, a halogenated phenyl group, a benzyl group, and a fluorinated alkyl group, and are represented by the above formula [2]. R 4 of the diamine is The method for producing a polyimide according to claim 4 or 5, which is a fluorine-containing diamine represented by:
らなる絶縁層を有する電子装置の製法において、 前記絶縁層として、テトラカルボン酸二無物と、アルコ
ール性またはフェノール性のOH基を有し解離定数(p
Ka)が4〜12の化合物を反応させて前記式〔1〕
(式中、R1は4価の有機基、R2,R3は1価の有機基
を示す。但し、式〔1〕は構造異性体でもよい。)で表
されるジエステル化合物を合成し、 前記式〔1〕で表されるジエステル化合物に前記式
〔2〕(式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機
基を示す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する
溶媒中でR2OH,R3OHを脱離反応させたポリアミッ
ク酸ワニスを塗布することにより絶縁層を形成し、該ワ
ニスを加熱縮合反応させることを特徴とする電子装置の
製法。7. A method of manufacturing an electronic device having an insulating layer made of a polyimide layer between a conductor or a semiconductor, wherein the insulating layer has a tetracarboxylic acid diamine and an alcoholic or phenolic OH group to dissociate. Constant (p
Ka) is reacted with a compound of 4 to 12 to give a compound of the above formula [1].
(In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, and R 2 and R 3 represent a monovalent organic group. However, the formula [1] may be a structural isomer.) To synthesize a diester compound. A diamine represented by the above formula [2] (in the formula, R 4 represents a divalent organic group having an electron-withdrawing group) in the diester compound represented by the above formula [1]; A method for producing an electronic device, comprising forming an insulating layer by applying a polyamic acid varnish obtained by desorption reaction of R 2 OH and R 3 OH in a dissolving solvent, and subjecting the varnish to a heat condensation reaction.
ポリイミド層からなる絶縁層を有する半導体装置の製法
において、 前記絶縁層として、テトラカルボン酸二無物と、アルコ
ール性またはフェノール性のOH基を有し解離定数(p
Ka)が4〜12の化合物を反応させて前記式〔1〕
(式中、R1は4価の有機基、R2,R3は1価の有機基
を示す。但し、式〔1〕は構造異性体でもよい。)で表
されるジエステル化合物を合成し、 前記式〔1〕で表されるジエステル化合物に前記式
〔2〕(式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機
基を示す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する
溶媒中でR2OH,R3OHを脱離反応させたポリアミッ
ク酸ワニスを塗布することにより絶縁層を形成し、該ワ
ニスを加熱縮合反応させることを特徴とする半導体装置
の製法。8. A method of manufacturing a semiconductor device having an insulating layer made of a polyimide layer between a silicon wafer and a conductor or a conductor, wherein the insulating layer is tetracarboxylic acid diamine and an alcoholic or phenolic OH. Group with a dissociation constant (p
Ka) is reacted with a compound of 4 to 12 to give a compound of the above formula [1].
(In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, and R 2 and R 3 represent a monovalent organic group. However, the formula [1] may be a structural isomer.) To synthesize a diester compound. A diamine represented by the above formula [2] (in the formula, R 4 represents a divalent organic group having an electron-withdrawing group) in the diester compound represented by the above formula [1]; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming an insulating layer by applying a polyamic acid varnish obtained by desorption reaction of R 2 OH and R 3 OH in a dissolving solvent, and subjecting the varnish to a heat condensation reaction.
間にポリイミド層からなる絶縁層を有する薄膜磁気ヘッ
ドの製法において、 前記絶縁層として、テトラカルボン酸二無物と、アルコ
ール性またはフェノール性のOH基を有し解離定数(p
Ka)が4〜12の化合物を反応させて前記式〔1〕
(式中、R1は4価の有機基、R2,R3は1価の有機基
を示す。但し、式〔1〕は構造異性体でもよい。)で表
されるジエステル化合物を合成し、 前記式〔1〕で表されるジエステル化合物に前記式
〔2〕(式中、R4は電子吸引性基を有する2価の有機
基を示す。)で表されるジアミンとを、両者を溶解する
溶媒中でR2OH,R3OHを脱離反応させたポリアミッ
ク酸ワニスを塗布することにより絶縁層を形成し、該ワ
ニスを加熱縮合反応させることを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッドの製法。9. A method of manufacturing a thin film magnetic head having an insulating layer made of a polyimide layer between a substrate and wiring or between wiring, wherein the insulating layer is tetracarboxylic acid diamine, alcohol or It has a phenolic OH group and has a dissociation constant (p
Ka) is reacted with a compound of 4 to 12 to give a compound of the above formula [1].
(In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, and R 2 and R 3 represent a monovalent organic group. However, the formula [1] may be a structural isomer.) To synthesize a diester compound. A diamine represented by the above formula [2] (in the formula, R 4 represents a divalent organic group having an electron-withdrawing group) in the diester compound represented by the above formula [1]; A method for producing a thin film magnetic head, characterized in that an insulating layer is formed by applying a polyamic acid varnish obtained by desorption reaction of R 2 OH and R 3 OH in a dissolving solvent, and the varnish is subjected to a heat condensation reaction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25525991A JPH0593066A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Method for producing polyimide and method for producing electronic device using the polyimide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25525991A JPH0593066A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Method for producing polyimide and method for producing electronic device using the polyimide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593066A true JPH0593066A (en) | 1993-04-16 |
Family
ID=17276265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25525991A Pending JPH0593066A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Method for producing polyimide and method for producing electronic device using the polyimide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593066A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002511902A (en) * | 1998-05-29 | 2002-04-16 | アメリカ合衆国 | Films, prepregs and composites obtained from a salt-like solution of polyimide |
| CN101190969B (en) | 2006-11-17 | 2010-05-19 | 长兴化学工业股份有限公司 | Polyimide precursor composition and application thereof |
| CN101165079B (en) | 2006-10-20 | 2011-05-25 | 长兴化学工业股份有限公司 | Amic acid ester oligomer, precursor composition of polyimide resin containing said oligomer and application thereof |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP25525991A patent/JPH0593066A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002511902A (en) * | 1998-05-29 | 2002-04-16 | アメリカ合衆国 | Films, prepregs and composites obtained from a salt-like solution of polyimide |
| CN101165079B (en) | 2006-10-20 | 2011-05-25 | 长兴化学工业股份有限公司 | Amic acid ester oligomer, precursor composition of polyimide resin containing said oligomer and application thereof |
| CN101190969B (en) | 2006-11-17 | 2010-05-19 | 长兴化学工业股份有限公司 | Polyimide precursor composition and application thereof |
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