光敏树脂、光刻胶及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种光敏树脂，其化学结构式如下：其中，是二酐单体残基，是二胺单体残基，m＝0.2～1，n＝5～200。本发明专利技术提供的光敏树脂的分子结构中含有羧基和三氟甲基，光敏树脂进一步制备成光刻胶后能够在碱性水溶液中显影，绿色环保，主链为高度刚性结构，光刻分辨率高。光刻分辨率高。光刻分辨率高。

【技术实现步骤摘要】
光敏树脂、光刻胶及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及功能高分子材料领域，特别是涉及一种光敏树脂、光刻胶及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]芯片设计中封装、钝化绝缘层需要采用特定的图案，而传统的绝缘材料聚酰亚胺(PI)本身并不具备感光功能而且多数难溶，要获得所需要的图形，必须采用蚀刻工艺进行图形转移。例如：J.Electrochem.Soc.,1991,138(4),1080
‑
1084记载了一种预聚体PAA含有邻硝基苯基结构的正性光敏聚酰亚胺树脂(PSPI)，美国专利5518864记载了一种预聚体PAA含有酚羟基结构的PSPI，虽然它们都具有显影能力，但是都需要采用刻蚀工艺进行图形转移才能获得所需要的图形。
[0003]传统的正性光刻工艺是根据预聚体聚酰胺酸(PAA)在曝光区溶解而在非曝光区不溶解于碱性溶液显影，再将光阻剂去掉。传统的正性光刻工艺不仅工序复杂，而且PAA前驱体在曝光区和在非曝光区的溶解度差异小，对比度低，后续还需进行高温酰亚胺化，会对图形造成破坏。例如：Macromol.Res.,2021,29(2),164
‑
171记载了一种可直接显影的PSPI的合成方法，但是工序复杂，也未克服传统的正性光刻工艺的技术缺陷。
[0004]如果将聚酰亚胺赋予光敏功能，直接曝光显影，将使加工工序大幅度简化。但是传统的正性光敏聚酰亚胺树脂制备工艺复杂，显影工艺难以得到精确控制，导致光刻图形的分辨率较低，且主要采用有机溶剂作为显影液，如环己酮、N
>‑
甲基吡咯烷酮等，不仅不环保，而且气味大，会对工作环境造成污染。四甲基氢氧化铵水溶液(THAM aq)等碱性水溶液是绿色环保的显影液，如果光敏聚酰亚胺树脂能够溶于碱性水溶液中，将大大有利于光敏聚酰亚胺树脂的推广应用，然而一般PI难以溶解于THAM aq等碱性水溶液中。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供能够以碱性水溶液作为显影液，且加工工序简单、光刻分辨率高的光敏树脂、光刻胶及其制备方法、应用。
[0006]本专利技术提供一种光敏树脂，其化学结构式如下：
[0007][0008]其中，是二酐单体残基，是二胺单体残基，m＝0.2～1，n＝5～200。
[0009]在其中一个实施例中，所述每次出现，分别独立选自以下基团中的一种：
[0010][0011]在其中一个实施例中，所述每次出现，分别独立选自以下基团中的一种：
[0012][0013]本专利技术还提供一种光敏树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0014]将二酐单体、二胺单体以及3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体在第一有机溶剂中混合，溶解，进行缩合反应，制备聚酰胺酸预聚体；
[0015]所述聚酰胺酸预聚体脱水使之酰亚胺化，制备所述光敏树脂；
[0016]其中，所述二酐单体的结构式为：
[0017]所述二胺单体的结构式为：
[0018]所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的结构式为：
[0019]所述聚酰胺酸预聚体的结构式为：
[0020][0021]在其中一个实施例中，所述二酐单体、所述二胺单体以及所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的物质的量之比为1:(0.1～0.3):(0.7～0.9)。
[0022]在其中一个实施例中，所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的制备方法包括如下步骤：
[0023]将4,4
’‑
二羟基
‑
3,3
’‑
联苯二甲酸与2
‑
氟
‑5‑
硝基三氟甲苯混合，发生亲核取代反应，制备3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯；
[0024]将所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯的硝基还原为氨基；
[0025]其中，所述4,4
’‑
二羟基
‑
3,3
’‑
联苯二甲酸的结构式为：
[0026]所述2
‑
氟
‑5‑
硝基三氟甲苯的结构式为：
[0027]所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯的结构式为：
[0028]在其中一个实施例中，所述4,4
’‑
二羟基
‑
3,3
’‑
联苯二甲酸与所述2
‑
氟
‑5‑
硝基三氟甲苯的物质的量之比为1:(2.1～2.5)。
[0029]在其中一个实施例中，亲核取代反应的条件包括：在催化条件下，反应12h～24h；和/或
[0030]将所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯的硝基还原的反应条件包括：在催化条件下，通入氢气使压力为3bar～7bar，反应4h～8h。
[0031]在其中一个实施例中，进行缩合反应的条件为：在冰浴环境下反应8h～24h；和/或
[0032]脱水使之酰亚胺化是指在温度为25℃～50℃的条件下向所述聚酰胺酸预聚体的反应体系内加入脱水剂和催化剂，反应8h～24h。
[0033]在其中一个实施例中，所述脱水剂为乙酸酐；和/或
[0034]所述催化剂为吡啶、异喹啉以及三乙胺中的一种或几种的混合。
[0035]本专利技术还提供一种光敏树脂在正性显影中的应用，所述光敏树脂为上述任一实施例中所述的光敏树脂。
[0036]本专利技术还提供一种光刻胶，包括如上述任一实施例中所述的光敏树脂、光敏剂以及第二有机溶剂。
[0037]在其中一个实施例中，所述光敏树脂、所述光敏剂以及所述第二有机溶剂的质量比为(20～40):(5～30):(35～100)。
[0038]在其中一个实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光敏树脂，其特征在于，其化学结构式如下：其中，是二酐单体残基，是二胺单体残基，m＝0.2～1，n＝5～200。2.根据权利要求1所述的光敏树脂，其特征在于，所述每次出现，分别独立选自以下基团中的一种：3.根据权利要求1所述的光敏树脂，其特征在于，所述每次出现，分别独立选自以下基团中的一种：
4.一种光敏树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将二酐单体、二胺单体以及3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体在第一有机溶剂中混合，溶解，进行缩合反应，制备聚酰胺酸预聚体；所述聚酰胺酸预聚体脱水使之酰亚胺化，制备所述光敏树脂；其中，所述二酐单体的结构式为：所述二胺单体的结构式为：所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的结构式为：所述聚酰胺酸预聚体的结构式为：5.根据权利要求4所述的光敏树脂的制备方法，其特征在于，所述二酐单体、所述二胺单体以及所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的物质的量之比为1:(0.1～0.3):(0.7～0.9)。6.根据权利要求4所述的光敏树脂的制备方法，其特征在于，所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯单体的制备方法包括如下步骤：将4,4
’‑
二羟基
‑
3,3
’‑
联苯二甲酸与2
‑
氟
‑5‑
硝基三氟甲苯混合，发生亲核取代反应，制备3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯；
将所述3,3
’‑
二羧基
‑
4,4
’‑
二(4
‑
硝基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)联苯的硝基还原为氨基；其中，所述4,4
’‑
二羟基
‑
3,3
’‑
联苯二甲酸的结构式为：所述2
‑
氟
‑5‑
硝基三氟甲苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎迈俊，郑爽，潘锦铖，吴敏铭，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院，
类型：发明
国别省市：