一种光敏性树脂组合物及其应用的制作方法

本发明涉及光刻胶，具体而言，涉及一种光敏性树脂组合物及其应用。

背景技术：

1、光刻就是借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)，在特定光源照射下进行曝光，再通过显影、刻蚀等步骤，将掩膜上的图形转移到衬底上的技术。利用该技术可进行微纳米图形的绘制，在集成电路、光电器件、以及微/纳机电系统的线路制备中具有广泛的应用。

2、光刻技术包含光源、光刻胶、光刻工艺等三个要素，其中光刻胶是光刻过程中最关键的功能材料。曝光后，光刻胶曝光区域中某些成分发生化学反应，使曝光区域在显影液中溶解性发生变化，经显影液显影后得到特定光刻图形。

3、光刻胶一般主要由4部分组成：成膜树脂、光敏物质、溶剂、适当的助剂。其中，成膜树脂是光刻胶的主要成分，对整个光刻胶起到支撑作用，使光刻胶具有耐刻蚀性能，对光刻胶的性能有重要影响。根据曝光前后胶膜在显影液中的溶解性质变化可以将光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶。其中，负性光刻胶是指在经过紫外光曝光照射或者辐射后，曝光区域产生交联，不溶于显影液，而非曝光区域未交联，溶于显影液，通过曝光前后树脂溶解度差异，形成所需图形的。

4、负性光刻胶中成膜树脂对抗蚀图层的各种性能起着决定性作用，可分为碱溶性共聚物和碱溶性光敏共聚物。碱溶性共聚物主要是利用含有羧基的乙烯基类单体自由基共聚而得。碱溶性光敏性共聚物主要分为两种，一种是利用双键功能单体接枝自由基共聚物；另一种是利用丙烯酸类单体、酸酐或异氰酸酯化合物等改性各类环氧树脂。

5、目前，在负性光刻胶的生产过程中，由于成膜树脂本身的附着力和结合力表现未能达到理想状态，常常需要使用一些单官能团或多官能团的交联剂以及带有大量不饱和键的光敏物质与树脂搭配。然而在低膜厚型光刻胶的应用中，由于交联剂和光敏剂的大量使用，导致图形区域的曝光尺寸会受到明显影响，并且显影时间也不能保证在一个合理规范的范围内，同时也不利于图形形貌的保持。另外，通过添加剂的方式并不能完全弥补树脂性能的缺陷。所以，成膜树脂本身性能的改进是提高负性光刻胶性能的关键所在。

6、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种光敏性树脂组合物，其具有良好的分辨率、耐蚀刻性及优异的附着稳定性，具有负性特征，可用碱性水溶液显影。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述光敏性树脂组合物的应用。

3、本申请可这样实现：

4、第一方面，本申请提供一种光敏性树脂组合物，包括第一组分；

5、第一组分为可溶于碱性水溶液的聚合物，聚合物的主链骨架为丙烯酸酯类聚合物；

6、以质量百分数计，制备第一组分的单体中含有30-40％的丙烯酸酯类单体a以及40-50％的丙烯酸酯类单体b，余量为单体c；

7、其中，丙烯酸酯类单体a为具有环状结构基团的单体，丙烯酸酯类单体b为具有长链脂肪族基团的单体，单体c为具有酚羟基和/或羧基的单体。

8、在可选的实施方式中，丙烯酸酯类单体a包括丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸金刚烷-1-基酯、甲基丙烯酸金刚烷-1-基酯、丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环戊酯、丙烯酸双环戊烯酯和甲基丙烯酸双环戊烯酯中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，丙烯酸酯类单体b包括4-羟基丁基丙烯酸酯、乙基-2-甲基-1,3-二氧戊基丙烯酸酯、环己烷二羧酰亚胺丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

10、在可选的实施方式中，单体c为丙烯酸酯类单体或酚羟基类单体。

11、在可选的实施方式中，单体c包括4-乙烯基苯酚、4-异丙烯基苯酚、丙烯酸、甲基丙烯酸和4-羟基-2甲基丙烯酸苯胺中的至少一种。

12、在可选的实施方式中，第一组分的重均分子量为5000-20000。

13、在可选的实施方式中，光敏性树脂组合物还包括第二组分以及第三组分；

14、第二组分为光聚合反应引发剂，第三组分为具有可聚合官能团的化合物。

15、在可选的实施方式中，按质量份数计，光敏性树脂组合物包括100份的第一组分、1-20份的第二组分以及1-60份的第三组分。

16、在可选的实施方式中，第二组分包括苯甲酰甲酸甲酯、安息香双甲醚、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮以及(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-二苯基氧化膦中的至少一种；优选地，第二组分为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-二苯基氧化膦；

17、和/或，第三组分为能使线型或轻度5型的大分子转变成三维网状结构的物质；优选地，第三组分包括二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。

18、在可选的实施方式中，光敏性树脂组合物还包括第四组分、第五组分以及第三组分中的至少一种；

19、第四组分为溶剂，第五组分为防老剂，第六组分为阻聚剂。

20、在可选的实施方式中，按与第一组分相同的质量份数计，光敏性树脂组合物还包括80-120份的第四组分、0.1-1份的第五组分以及0.1-0.5份的第六组分。

21、在可选的实施方式中，溶剂为有机溶剂；优选地，有机溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、二乙基酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、二乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷和丙二醇1-单甲醚2-乙酸酯中的至少一种；

22、和/或，防老剂包括2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二叔丁基对甲酚和n-苯基-α-苯胺中的至少一种；

23、和/或，阻聚剂包括多元酚和/或取代酚；或，阻聚剂为对羟基苯甲醚。

24、第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的光敏性树脂组合物的应用，例如用于制备rdl布线层。

25、本申请的有益效果包括：

26、本申请方案中的丙烯酸酯类单体a用于提高树脂的结构稳定性，丙烯酸酯类单体b用于提高树脂的附着力，单体c用于提高树脂在碱性水溶液中的可溶性。上述单体配合后，可合成出高附着力、高结合力的成膜树脂。

27、通过以同时具有上述丙烯酸酯类单体a、丙烯酸酯类单体b和单体c的第一组分作为光敏性树脂组合物的关键成分，能够使得该光敏性树脂组合物具有良好的分辨率、耐蚀刻性以及优异的附着稳定性。

技术特征：

1.一种光敏性树脂组合物，其特征在于，包括第一组分；

2.根据权利要求1所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体a包括丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸金刚烷-1-基酯、甲基丙烯酸金刚烷-1-基酯、丙烯酸环戊酯、甲基丙烯酸环戊酯、丙烯酸双环戊烯酯和甲基丙烯酸双环戊烯酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体b包括4-羟基丁基丙烯酸酯、乙基-2-甲基-1,3-二氧戊基丙烯酸酯、环己烷二羧酰亚胺丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述单体c为丙烯酸酯类单体或酚羟基类单体；

5.根据权利要求1所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述第一组分的重均分子量为5000-20000。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述光敏性树脂组合物还包括第二组分以及第三组分；

7.根据权利要求6所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述第二组分包括苯甲酰甲酸甲酯、安息香双甲醚、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮以及(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-二苯基氧化膦中的至少一种；优选地，所述第二组分为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-二苯基氧化膦；

8.根据权利要求6所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述光敏性树脂组合物还包括第四组分、第五组分以及第三组分中的至少一种；

9.根据权利要求8所述的光敏性树脂组合物，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂；优选地，所述有机溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、二乙基酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、二乙醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷和丙二醇1-单甲醚2-乙酸酯中的至少一种；

10.如权利要求1-9任一项所述的光敏性树脂组合物的应用，其特征在于，所述光敏性树脂组合物用于制备rdl布线层。

技术总结
本发明公开了一种光敏性树脂组合物及其应用，属于光刻胶技术领域。该组合物包括第一组分；第一组分为可溶于碱性水溶液的聚合物，聚合物的主链骨架为丙烯酸酯类聚合物；以质量百分数计，制备第一组分的单体中含有30‑40％的丙烯酸酯类单体A以及40‑50％的丙烯酸酯类单体B，余量为单体C；丙烯酸酯类单体A为具有环状结构基团的单体，丙烯酸酯类单体B为具有长链脂肪族基团的单体，单体C为具有酚羟基和/或羧基的单体。该光敏性树脂组合物具有良好的分辨率、耐蚀刻性及优异的附着稳定性，具有负性特征，可用碱性水溶液显影。该光敏性树脂组合物可用于制备RDL布线层，能够保留较多的线条数。

技术研发人员：张威,向文胜,张兵,杜冰,贾雪
受保护的技术使用者：艾森半导体材料（南通）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13