Светочувствительная композиция для изготовления диэлектрических слоев толстопленочных микросхем Советский патент 1984 года по МПК G03C1/52 

а именно к светочувствительным композициям для изготовления диэлектрических слоев толстопленочных микросхем на керамических под ложках с использованием метода сеткографии. Известна светочувствительная композиция для изготовления диэлектрическ11х слоев толетогепеночных микросхем, включающая свинецсодержащее стекло, полимерное связующее на основе полиакрилатов, полимеризаидтонноспособные мономеры акрилатного ряда, фотоинициатор - метило зый эфир бензоина, ингибито нитрозодимернос соеди ение, окисное соединеь ние хрома и растворитель 1. Недостатком такой композиции является сршзлителыю низкая разрешающая способность С ломоц ью такой композиции удается получить размер каналов в слое диэлектрика ши -piiiioii не менее 75 -мкм. Наиболее близкой к предложенной является светочувствительная композиция для получения рельефного изображения в слое глазури, включающая свинеисодержащее стекло размером частиц 0,43-4,0 мкм, светочувствительный 1,2-нафтохинондиазид, новолачную (|)гмол()оррлальдегид1гую смолу и органический растворитель (21. Недостатком известной композиции являетс невысокая разрещающая способность (более 125 мкм). Кроме того, известная композиция имеет нлохие .реологические свойства, что йе позволяет использовать ее для нанесения методом трафаретной печати/ Цель изобретения- повышение разрещагоще способности светочувствительной композиции д;1я изготовления диэлектрических слоев голстопленочных микросхем и улучщение , ее реологических характеристик. Ноставлешгая цель достигается тем, что светочувствительная композиция для изготовления диэлектрических слоев толстопленочных микросхем, включающая свинецсодержащее : стекло размером частиц 0,5-2,5 мкм и позитивный фоторезист, состоящий из светочувствительного компонента, пленкообразующего компонента - новолачной фенол формальдегидной смолы мол. м. 700 и органического раст ворителя, содержит в качестве светочувствительного компонента 1,2-нафтохинондиазид-(2)-5-суль.фоэфирбромироваугаой новолачной ({кнолформальдегидно-й смолы, в качестве органического, растворителя - диоксан и дополнительно бутадиен-нитрильный каучук структурной формулы СН - ,j,-CH CN . средней мол. м. 200QOO-300000, содержащий 19,5 - 41 мас.% нитрила акриповой кислоты, 59-80,5 мас.7о бутадиена и ароматический ЛОЛ, м-ксилол При следуюп1ем соотношении компонентов, мас.%: Свинецсодержащее стекло40,4-60,0 1,2-Нафтохинондиазид- (2)-5-сульфоэфир .бромиррванпой новолачной смолы4,5-8,6 Новолачная фенолформальдегидная смола мол. м. 7007,5-14,4 . Диоксан - . 14,2-27,8 Бутадиен-нитрильнуй каучук1,0-2,5 Ароматический углеводород , из указанного ряда 7,8-12,2 Кроме тога, композиция также может содержать 0,1-5,0 мас.ч. о6-терпинеола или смеси оС-терпинеола с п-бутанолом соотнощении .1:0,1-1:1Введение в композищяо этих компонентов позволяет повысить разрешающую способность до 50 мкм. В составе композиции используют бутадиен-нитрильный каучук марки СКИ-40 средней мол. м. 200000-300000 общей формулы сн-снг- - -CHg-cH -1„ .CN, содержащий 19,5-41 мас.% нитрила акриловой кислоты, 59-80,5 мас.% бутадиена. Б качестве позитивного фоторезиста композиция содержит отечественньн1 фоторезист , имеющий следующий состав, мас.%: 1,2-нафтохинондиззид- (2)-5-сульфоэфир бромировги ная новолачная фенолформалвдегидная смола 8,63; новолачная фенолформальдегйдная смола мол. м. 700 14,37; диоксан 77,0. . В примерах и формуле изобретения содержание фоторезиста приведено по сухому остатку, поскольку концентрация фрторезиста в растворе не является постоянной. , В качестве ароматического углеводорода в композиции используют толуол, о-ксилол или м-ксилол. в качестве свикецсодержащего стекла в .комггозиции могут быть использовань стекла марок С-279, С-ббОа и еЦ-273. Выбор стекла в композиции определяет.с:н температурой вжигапия и требуемыми электротехническими пзраметрами сформированных диэлектрических пленок. Существенного влияния на разрещакгщую способность состав стекла не оказьтает. Применяемые стекла имеют следующий состав, мас.%: СП-273 РЬО45,5 SiOj29,5 ZnO18-,5 ТЮг4,0 AtjOj2,5 С-660.а РЬО.62,0 .0 . Размер частиц .используемого В композиции свиненсо держащегостекла составляет OiS-2,5 мкм. .Разделить, частицы на. отдельньде фракции-да. возможно., : . Интегральную кривую распределения шгслерсности применяемого стекла определяют методом седиментации на. ттетрчной: центрифуге Анализетте-2Г-.-;. Композиций наносят-на керам.ичеекие под-. ложки из вакуумно-плотной керамики ВК. 94- 1 на основе окиси алюминия через капроновую сетку размером яч.ейки. 58-х58 мкм. Для ванесения .методом сеткографии; композиция дрлж.иа обладать з.аданнь1ми реологичес; кими свойств.ами (сво йствами текучести)- - определенной завксимость.го между деформацией, е скоростью и приложенным механическим напряжением. Паста ке должна протекать через ячей.ки сетки трафарета, растекаться за.пределы оттиска на подло жке, об.разовыватьнитей (тяжей) .при от)а1елении трзфарета. Преддаг ем.ая композиция ;удовлетврряет всем этим: требовани ям. Применение предлагаемо } композттции .на . керамических подложках с исполь.зованисм мсто .да сеткографии позволяет получи гь разрешению ; 50-65 мкм. ... Прим ер 1. В фарфоровой чащке смешивают 2,64 г 11,4%-нвго paiCTiaopra в толуоле, бута днен-нитрильного -каучука марки средней мол. м.ЗООрОр структурной формуи|д (1) , содержащего 41 нитрила акриловой кдслсхты и 59% бутадиена, 15,24 г 45 3%-нЬго растоёра- . (в пересчете: на сулой остаток) в диоксанй позитивногр фоторезиста ФТ1-3 83 и добавляют 12,12 г свинецсодержащего. стекла марки СЦ273, содержащего,%: РВО.45,5; SiO 29.,5;. ZnO. 18,5; TiO,i4.,0 и 2,5 размером . частиц 0,5-2,5 .мкм. Фоторезист ФП-383 свдержи.т. 2,59 г 1,2-нафтохинондиазид (;2) - 5-сульфоэфира. бронирован, ной ноколачной ,фенол.фйрмальдегидной .смолы, 4,31 новоланной федблфррмаяьдегидной смолы мол.м. 700 и 8,34. .г дирксаиа. Смесь тщательно перетирают с целью гомогенизации и усреднения состава сначала в фарфоровой чащке в течение 5 мин, а затем на пасто-2 . .4 терке с капролоновым-и валками в течение 30 мин. Прлучают светочувствительную компо- зицию вязкостью, обеспечивающей хорошие реологические характеристики для нанесения мето. дом трафаретной печати, следующего срстава, мас.%: .. Свинецсодержащее стекло .40,4 Светочувствительный компог нент3,6 Новолачная фенолформапьдегидная смол.а мол..м. 700 14,4 Диоксан27,8 Бутадиел-нитрильяый каучук1 0 Толуол 7,8 ПоЛученную светочувствительную композицию наносят на керамические поддожки через капроновую сетку jta-установке нанесения Ш.1-40-48 и pyitmTtra воздухе при в течение 20 мин. Операции нанесения и сушки повторяют дважды к получают высушенное покрытие, имеющее толщи гусяря 35 мкм. Высушенный слой оветочув.ствительноГ композиции зкс.понируют в течение 1,5 мин ртутной лампой мощностью 375Вт через фотощаблон с топологическим рисунком, дляопределения разрешающей способности, содержащим линии щириной 25-200 мкМ и расстРЯ.1Нем между ними 25-300 мкм. Прсяе зкспрнирования слой проявляют 0,5 &-ным рзстврром тринатрийфосфата, промывают.диртя.ллированной водой, .сущат при 150 С в те.ченне 60 мин- и вж11гак1Т в конвейерной печи при . Толщина возжснногр слоя составляет 21 гмкм. В результате такой обработки в днэяектрическом слое образуются каналы. Ширйна т аналов, измеренная с помощью, микроскопа УЙМ-21, сост1ав 1яет 60 мкм. Пример 2ч Светочувствительную кo пoзицню готовят аналогичнр примеру 1. Берут 4-,.14 г 11,6%-Ного раствора в Откснлоде бутадиен- нитрильногр каучука -СГШ- 40, аналогичного примеру Г,смешивают с 10,86 г 45,3%-нога раствора (в пересчете на. сухой-остаток) .в дноксане возитивнрга фоторезиста ФП-383, состоящего, из 1,84 г 1,2-нафтрхинон-дназид-(2)-5- сульфрэфира брРмированной гюволачной фенолфррмаЛьдегидной смолы, 3,08 г нрволачной фенолформальдегндной смолы и 5,94 г дноксана, после чего добавля.ют 15,0 г свинецсодержащего стёкла СЦ-273 размером частиц 0,5-2,5 мкм. Состав КОМПОЗИЦИЙ следующий, мас.%: Свинецсодержащее стекло50,0 Светоч вствительный компонент6,2 Новолачная фенолф.ормальдегндная смола мол. м. 70010,3 Диоксан19,7 Бутадиен-нитрйльный каучук1,6 о-Ксилол12,2. Толщина высушенного слоя составляет i 35 мкм, толщина возженного слоя 21,2 мкм.. Разрешающую способность композиции определяют аналогично примеру 1, но при времени зкспонирования 2 мин. Она составляет. 65 мкм П р л м а р 3. берут 4,14г 18,1%-ного раствора в о-ксилоле бутадиен-гштрнльного кау чука, аналогичного примеру 1, но со средней мол. м. 200000, свешивают с 7,86 г 45,3%-иого раствора (в пересчете на сухой остаток) в диок сане позитивного фоторезиста ФП-383, состоящего из 1,35 г 1,2-нафтохга101Щиазид- (2) -5-сул фрэфира бромированной новолачной фенолформальдегидной смолы, 2,25 г новолачной .фенолформальдегидной смолы и 4,26 г диоксана, ХТрбавляют 18,0 г свинецсодержащего стекла СЦ-273 размером частиц ,5 мкм. Состав полученной светочувствителыюй ком 11031ЩНИ слещющий, мас.%: Спинецсодержащее стеюю 60,0 Светочувствительный компонент . 4,5 Моволачная феяолформальдепщная смола мол: м. 7007,5 , Диоксап: 14,2 Бутадиен-нитрильный каучук2,5 о-Ксилол11,3 1одцллпа высушенного слоя 35,3 мкм, толщина возжеиного слоя 21,0 мкм. Разрешающая способпость композиции составляет 65 мкм при времени экспонирования 2,5 мин. П р i мер 4. Светочувствительную комно зициго готовят аналогично примеру 1 из 2,1 г 7,1%-ного раствора в толуоле бутадиен-нитрильного каучука, аналогичного примеру 3, . 12,0 г 41,2%-ного pactBopa (в пересчете на cy хой остаток) в диоксане позитивного фоторезиста ФП-383, состоящего из 1,85 г 1,2-нафтохи1юнд11аз1щ- (2) -5-сульфозфира бромированной 1 оволачной фенолформальдегвдной смолы, 3,09 г новолачной фенолформальдегидной смолы и 7,06 г диоксана, 15,9 г свинецсодержащего стекла СЦ-273 размером частиц 0,5 - . 2,5 мкм.Состав комнозиции следующий, мас.%: Свипецсодержащее стекло53,0 СветочувствиТельньш комноиснт6,2 Иоволачная фенолформальдегиднйя смола моя. м. 70010,3 Диоксан23,5 Бутадиен-нитрильный каучук0,5 Толуол6,5 Толщина Бысущешгого слоя 35 мкм, тЪлщина возженного слоя 21 мкм. Разрешающую способность композиции определяют аналогичн Примеру 1, Она составляет 80 мкм и соответствует разрешающей способности известной 1СОМПОЗИДИН. Пример 5. Светочувствительную композицию готовят аналогично примеру из 5,1 г 18,8%-ного раствора в толуоле бутадиен-иитриль-ного каучука, аналогичного примеру 1, 9,9 г 50,0%-ного раствора (в пересчете на сухой остаток) в диоксане позитивного фоторезиста ФГ1-383, состоящего из 1,86 г 1,2-нафтохинондиазид- (2)-5-сульфозфира бромированной новолачной фенолформальдегидной. смолы, 3,10 г новолашюй фенолформальдегидной смолы, 4,94 г диоксана и 15,0 г свинецсодержащего стекла СЦ-273 размером частиц 0,5-2,5 мкм. Состав композииции следующий, мас.%: Сцинецсрдержащее стекло50,0 Светочувствительный компонент6,2 Новолачная фенолформадьдегидная смола мол,м. 70010,3 Диоксан16,5 Бутадиен-нитрилыйш каучук3,2 Толуол13,8 Полученная светочувствительная композиция имеет плохие реологические характеристики: при нанесении на подложку методом трафаретной печати забивает сетку трафарета, кроме того, нанесенный слой имеет Неровную кратерообразную поверхность. Пример 6. Светочувствительную омпозицию готовят аналогично примеру 1 из 2,64 г 11,4%-ного pacTjopa в толуоле бутадиеннитрильного каучука , аналогичного примеру 1, 10,86 г 45,3г}юго раствора (в пересчете на сухой остаток) ;в диоксане позитивного фоторезиста ФП-383, состоящего из 1,84 г 1,2-нафтохинондиазид-{2)-5-сульфоэфира бромированной новолачной фенолформальдегидной СМОЛЬ, 3,08 г новолачной фенолформальдегидной смолы, 5,94 г диоксана и 15,0 г свинецсодержащего стекла СЦ-273 разме. ром частиц 0,5-2,5 мкм. Дополнительно в композищ-ио вводят 1,5 г si -терпинеола. Комнозиадя им.еет следующий состав, мас.%; Свинецсодержащее стекло50,0 СвеТочувствителышш компо. нент.6,2 Новолзчная фенолформальдегидн.ая смола мол.м. 70010,3 Диоксан19,7 Бутадиен-нитрильный : . каучук.1,0 Толуол.7,8 oi-Терпинеал5,0 Толщина 1зысущенного слоя составляет , 35 мкм, толщина возжепного слоя 21 мкм. Разрешаю.щая способность композиции определя1Еот аналогачно цримеру 1. Она составляет 50 мкм.. Пример 7.Светочувствительную композицию готовят аналогично примеру 6, но ис

пользуют смесь из 0,75 г об-терпинеола и

0,7S г н-бутанола,

Состав полученной композиции следующий,

мас.%:Свинёцсодержащее стекло50,0

Светочувствительный ком-пбнеит.6,2

Новолачная феиолформадьдегидная смола мол.м. 70010,3

.Диоксан19,7

.Бутадикн-нитридьный каучук 1,0

Толуол ;/7,8

о(1:-Тер1тяе.ол. .:2,5

н-Бутачол2,5

Толщина, высушенного н возжённого слоев аналогична примеру 6.. Разрешающую способность коту1по-зицни определяют аналогично примеру 1. Она составляет 50 мкм,

П р| -и м. ер 8. Светочувствительную диэлектрическую крмпозищш готовят аналогично прнмеру 1 из 4,11 г 10,9%-ного раствора в 1,3ДИметялбенэоле (м-.кснлрле) бутадиен-нитрипьногр каучука мол.м. 200000 с концевыми М1етакрилатными группами, содержащего 19,5% нитрила акриловой КИСЛ.ОТ1.1, 80,5%: бутадиена и 10,8.6 г 45,3%-ного расдвора -(в -пересчете на сухой остаток) в ддоксайе позитивного, .фоторезиста ФП-383, состояадёго из 1,84. г 1,2-наф.тЬхиирндиазиД (2)-5-сульфоз:фнра брюмированной. новолачной феиолформальдетидаой ..смолы, 3,08 г нов.олашо.й фенолформаяьдегидной смолы, шгэлог1}чнрй пр.имеру 1, 5,94 г дноксана и 15j0.r св.инецсодфжащего стекла СЦ-273 разм .ром частиц 0,5,-2,5 мкм. .Дополнительно в композицию вводят. 0;03 г. (if ттергашеола.

Кр.мпрз..имеет-следующий состав, мас.%:. ,

.СЕ.инецсоде.ржащее стекло50,0

Светочувствительный -ко лпояент 6,2 Новолачнаяфенрлформаль- . дегндная.смрла мол.м. 70010,3

Диркса 19,7

Бутаяненжнтри/1ьный каучук1,5

м-Ксилол12,2

об - Те рпи н.еол 0,1

Толщина высушенного и возжённого слоев аналогична .примеру 6. Разрсщающую сно.собHOCTj композиции определяют аналргичнр примру 1. Она составляет 55 мкм.

Пример 9. Светочувствительную комПОЗИЦИ.Ю ГОТОвят аналогично примеру 1. 2-,82 г 10,67о-нрго раствора в толуоле бутадиен-1шт-г рильного каучука, айапшт1чногр прнме.ру 3, смешивает с 10,86 г 45,3%-ного раствора (в пересчете на сухой остаток) в диоксане ггознтивнрго фоторезиста ФП.--383, состоящего из 1,84 г 1,2-нафтохинондназид-(2)-5-сульфоэфира бромированной новолачной фенолформа

дегидной смолы, 3,08 г 1юволач гой фенолформапьдегидной смолы, 5,94 г диоксана и 15.0 г свинецсодержащего стекла СЦ-273. размером частиц 0,5-2,5 мкм. Дополнительно в композицию вводят 1,32 г смеси oi-терпинеола и нбутанопа в весовом сортношении 1:0,1.

Ком.познция имеет следующий состав, мас.%:

.Свинёцсодержащее стекло50,0

Светочувствительный компонент 6,2 НоволачНая фенолформальдегидная смола мол.м. 70010,3

Дноксан19,7

Бутадиен-нитрильный каучук1,0

Толуол 8,4

oi -Терпинеол.4,0

н-Бутанол0,4

Толщина в.йсушенного и -дозженното слоев аналогична - примеру 6.

Разрешающую способность компо:эицин onpfделяют аналогично примеру 1., Она составляет 50 мкм.

Пример 10. Приготовление светрчувствительной КОМПОЗИЦ11И, не содержащей раство бутадиен-нитрильного каучука в ароматическом углеродрроде. В фарфоровой чашке смещивают 1-2,0 т свннеЦсодержащегр стекла СЦ-273 размерам частиц 0.,5-2,5 мкм с 18,0 г 19,50%-нрго раствора (в Пересчете на сухой остаток) в дирксане позитивного фoтopeзиcta ФП-383, состояшегр из 1,.32 г 1,.2-нафтохинондиазид- (2) -5-сульфрэфира бррмнррваннон новолачной фенРлфррмальдегвднрй смолы, 2,19 г нрволачной фенрлфррк альдегидной смрлы и 14,49 г диоксана, и имеющего вязкость 60 сП. Смесь тщательно пе1ретирают с целью гомогенизации и усреднения состава в этой же фарфоров.ой чащке, так как на валковой пастотерке данную, см.есь 1гевозмЬлдю перетерет ома сб.егает с валков.

КОМПОЗИШ1Я имеет. следующий состав, мас.% Свинецсод«ржащее стекло40,0

Светочувствительный компр1кнт4,40

Новрлач11ая фенол формальдегндная шола мрл. м. 7007,30

Дирксан48,10

При.г6товле |йу19 крмпозицию невозможно нанести рРвнь1М слоем на подложку методом сеткографии, так как она стекает с ракеля н растекается по подложке. Указанную компоЗИЩ1Ю наггоснт пз центрифуге и обработку слоя проводят аналргичйо примеру 1. Разрешающую способность композицин определяют аналогийHP примеру 1. Она составляет 100 мкм.

Предлагаемая светочувствительная композиция для изготовления диэлектрических слоев тол-топлсночных микросхем имеет более высокую-по сравнению с известной разрсншющую способность, обеспечивающую получение канало

.9112301210

в слое диэлектрика шириной мкм. ЭтоПредлагаемая композииия обладает хорошими

позволяет значительно увеличить плотность рас-реологическими характеристиками, что иозволяположения элементов в толстопленочных микро- ет наносить ее методом трафаретной печати с иссхемах, тем самым повысить степень интегра-пользованием традиционного оборудования для

цни микросхем до третьего уровня.5 изготовления толстоплекочных микросхем.

1.СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬИАЛ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОСХЕМ на керамических подложках из окиси алюминия с использованием метода сеткографии, включающая свииецсодержащее стекло размером частиц 0,5-2,5 мкм и позитивпый фоторезист, состоящий из светочусствитсльного компонента, пленкообразующего компонента - пойолачной фенолформальдегиднон смолы мол.м. 700 и органического растворителя, отличающаяся тем, что, с цепью повышения разрешающей способности и улучшещш реологических характеристик при нанесении на подложку, композиция содержит в качестве светочувствительного компонента 1,2-иафтохино11диазид-