本发明涉及半导体工艺技术领域， 尤其涉及一种光敏苯并环丁烯树脂组 合物及制备方法以及其图案化方法。 背景技术

随着超大规模集成电路特征尺寸的不断减小， 芯片的封装尺寸也在相应地 减小， 封装密度不断增大。 在芯片的封装工艺中越来越多地釆用了多层布 线工 艺。 例如， 对于 256MB的动态随机存储器（DRAM ), 金属互联线最多为 4层； 而对于 1GB的 DRAM, 金属互联线的层数可多达 10层。 由于金属互联层数的 不断增加以及互联线间距的不断减小而造成的 连线间的串扰（ cross-talk )问题和 信号的延迟问题越来越突出， 这在很大程度上影响到了超大规模集成电路器 件 的性能。

研究表明， 互联延迟与所釆用的层间介质层（ Interlayer Dielectric, ILD )材 料的介电常数 k密切相关， 釆用低介电常数的 ILD可有效降低芯片内部信号传 输的延迟时间。

除了要求 ILD材料的介电常数低之外， 为了适应 IC制造工艺的要求， 还 需要 ILD材料具有优良的耐热稳定性、 高绝缘强度、 高尺寸稳定性、 低应力、 低吸水率以及与金属基材间优良的粘附性等。 综合上述要求， 耐高温聚合物无 疑是低 k ILD材料的理想选择。

在耐高温聚合物中， 聚酰亚胺 ( PI, Polyimide )材料最早被应用于 ILD领 域。 但是由于普通的 PI材料的介电常数大于 3 , 而且其吸水率较高， Cu迁移率 也较高， 因此限制了其应用。 与 PI材料不同， 苯并环丁烯 ( BCB, Benzocyclobutene )树脂是一类具有 交联网状结构的有机聚合物， 这类材料固化后具有优良的热稳定性、 尺寸稳定 性， 尤其是较低的介电常数与介电损耗以及极低的 Cu迁移率。 这些优良特性使 其成为 ILD材料的理想选择。 但普通的 BCB树脂不具感光性， 使其在微电子领 域作为图形化的膜材料使用时必须与其它感光 材料（例如光刻胶）相结合使用， 从而使光刻工艺复杂化， 并且增加了成本。

因此， 有必要对现有的 BCB树脂及其制备方法进行改善。 发明内容

本发明的目的在于提供一种光敏苯并环丁烯树 脂组合物及制备方法以及 其图案化方法， 以提高 BCB树脂的性能。

为解决上述问题， 本发明提出一种光敏苯并环丁烯树脂组合物， 该光敏苯 并环丁烯树脂组合物包括如下组分： 苯并环丁烯树脂， 光敏剂， 以及有机溶剂。

可选的， 所述苯并环丁烯树脂与光敏剂的摩尔比为 1 :0.1〜1 : 1； 所苯并环丁 烯树脂与光敏剂的总重量为有机溶剂重量的 5%〜40%。

可选的， 所述苯并环丁烯树脂的结构式如下：

其中， R为连接两个芳香族二元酸酐分子的官能团。

可选的， 所述 R为 0、 CO、 C(CH ₃ ) ₂ 、 C(CF ₃ ) ₂ 、 S、 S0 ₂ 中的任

可选的， 所述光敏剂为叠氮化合物。

可选的， 所述光敏剂的结构式为如下结构式中的任一种 ：

可选的， 所述有机溶剂为丙酮、 乙酸乙酯、 二氯曱烷、 三氯曱烷、 N, N- 二曱基曱酰胺、 N, N-二曱基乙酰胺、 N-曱基吡咯烷酮、 或二曱基亚砜中的任一 种 。 同时， 为解决上述问题， 本发明还提供一种上述光敏苯并环丁烯树脂组 合 物的制备方法， 包括如下步骤：

将所述苯并环丁烯树脂加入至所述有机溶剂中 ， 搅拌至完全溶解； 在所述完全溶解后的苯并环丁烯树脂与有机溶 剂的混合溶液中加入所述光 敏剂， 并在紫外屏蔽条件下搅拌第一时间， 得到负性光敏苯并环丁烯树脂组合 物组。

可选的， 所述第一时间的范围为 0.5〜12小时。

并且， 为解决上述问题， 本发明还提供一种上述光敏苯并环丁烯树脂组 合 物的图案化方法， 包括如下步骤：

提供一涂膜基材；

将所述光敏苯并环丁烯树脂组合物旋转涂敷于 所述涂膜基材上；

对涂覆于所述涂膜基材上的光敏苯并环丁烯树 脂组合物进行前烘； 对前烘后的光敏苯并环丁烯树脂组合物进行曝 光；

对曝光后的光敏苯并环丁烯树脂组合物进行显 影； 以及

对显影后的光敏苯并环丁烯树脂组合物进行固 化。

可选的， 所述涂膜基材为陶瓷、 硅片、 玻璃、 聚合物或金属层中的任一种。 可选的， 所述旋转涂覆的转速为 0-5000转 /分。

可选的， 所述旋转涂覆的旋涂时间为 10-100秒。

可选的， 所述前烘的温度为 20〜100°C。

可选的， 所述前烘的时间为 5-300分钟。

可选的， 所述曝光的光线为 i线曝光。

可选的， 所述曝光的曝光剂量为 200〜1500mJ/cm ² 。

可选的， 所述显影釆用的显影液为负胶显影液。

可选的， 所述显影的时间为 5〜60秒。

可选的， 所述固化在惰性气体或空气或真空条件下进行 。

可选的， 所述固化的温度为 180〜300°C。

与现有技术相比， 本发明提供的光敏苯并环丁烯树脂组合物包括 苯并环丁 烯树脂、 光敏剂、 以及有机溶剂， 从而具有感光性， 并且其成膜性好， 耐热性 与现有技术相比， 本发明提供的光敏苯并环丁烯树脂组合物的制 备方法通 过将苯并环丁烯树脂加入至所述有机溶剂中， 搅拌至完全溶解； 并在所述完全 溶解后的苯并环丁烯树脂与有机溶剂的混合溶 液中加入所述光敏剂， 并在紫外 屏蔽条件下搅拌， 从而得到负性光敏苯并环丁烯树脂组合物， 该方法简单方便； 与现有技术相比， 本发明提供的光敏苯并环丁烯树脂组合物的图 案化方法， 通过在一涂膜基材上旋转涂敷光敏苯并环丁烯 树脂组合物， 之后依次经过前烘、 曝光、 显影、 固化， 得到图案化的光敏苯并环丁烯树脂， 该方法不需使用光刻 胶， 简单方便， 且大大降低成本。 附图说明

图 1为本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂� �合物薄膜的紫外-可见光 吸收谱图；

图 2为本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂� �合物的图案化方法的流 程图；

图 3A至图 3E为本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂� ��合物的图案化 方法的各步骤对应的器件结构示意图。 具体实施方式 制备方法以及其图案化方法作进一步详细说明 。 根据下面说明和权利要求书， 本发明的优点和特征将更清楚。 需说明的是， 附图釆用非常简化的形式且均使 用非精准的比率， 仅用于方便、 明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于， 提供一种光敏苯并环丁烯树脂组合物， 包括苯并 环丁烯树脂、 光敏剂、 以及有机溶剂， 从而具有感光性， 并且其成膜性好， 耐 热性好； 同时， 还提供一种光敏苯并环丁烯树脂组合物的制备 方法， 该方法通 过将苯并环丁烯树脂加入至所述有机溶剂中， 搅拌至完全溶解； 并在所述完全 溶解后的苯并环丁烯树脂与有机溶剂的混合溶 液中加入所述光敏剂， 并在紫外 屏蔽条件下搅拌， 从而得到负性光敏苯并环丁烯树脂组合物， 该方法简单方便； 并且， 还提供一种光敏苯并环丁烯树脂组合物的图案 化方法， 通过在一涂膜基 材上旋转涂敷光敏苯并环丁烯树脂组合物， 之后依次经过前烘、 曝光、 显影、 固化， 得到图案化的光敏苯并环丁烯树脂， 该方法不需使用光刻胶， 简单方便, 且大大降低成本。

本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂组合 物， 包括如下组分： 苯并环 丁烯树脂， 光敏剂， 以及有机溶剂。

进一步地， 所述苯并环丁烯树脂与光敏剂的摩尔比为 1 :0.1〜1 : 1； 所述苯并 环丁烯树脂与光敏剂的总重量为有机溶剂重量 的 5%〜40%。

进一步地， 所述苯并环丁烯树脂的结构式如下：

其中， R为连接两个芳香族二元酸酐分子的官能团。 优选地， 所述 R为 0、 CO、 C(CH ₃ ) ₂ 、 C(CF ₃ ) ₂ 、 S、 SO2中的任一种。

进一步地， 所述光敏剂为叠氮化合物。 优选地， 所述光敏剂的结构式为如 下结构式中的任一种：

进一步地， 所述有机溶剂为丙酮、 乙酸乙酯、 二氯曱烷、 三氯曱烷、 N, N-二曱基曱酰胺、 N, N-二曱基乙酰胺、 N-曱基吡咯烷酮、 或二曱基亚砜中的任 一种 。

请参考图 1 ,图 1为本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂� �合物的紫外 -可见光吸收语图， 该图所釆用的光敏苯并环丁烯树脂组合物中的 苯并环丁烯树 脂的结构式为

, 其中， R为 CO; 光 敏 剂 为 紫 外 光

( 2,6-Bis(4-Azidobenzylidene)-4-Methylcyclohexanone )。 并且， 苯并环丁烯树脂与光敏剂的摩尔比为 1 :0.175; 且苯并环丁烯树脂与 光敏剂的重量和为有机溶剂的重量的 10%。

由图 1可以看出， 本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂组合 物对 320-420nm波长的光有很强的吸收， 感光性好。

具体地， 本发明实施例中的光敏苯并环丁烯树脂组合物 的组分及其比例可 为如下几种：

( 1 )苯并环丁烯树脂的重量为 0.15g, 其结构式为

， 其中， R为 CO; 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 其重量为 0.016g;

有机溶剂为二氯曱烷， 其重量为 2.5g。

( 2 )苯并环丁烯树脂的重量为 0.16g， 其结构式为

, 其中， R为 CO; 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 其重量为 0.05g;

有机溶剂为二氯曱烷， 其重量为 2.3g。

( 3 )苯并环丁烯树脂的重量为 0.06g, 其结构式为

其 中 ， R 为 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 其重量为 0.0076g;

有机溶剂为二氯曱烷， 其重量为 0.42g。

关于本发明提供的光敏苯并环丁烯树脂组合物 的制备方法， 请参考以下实 施例：

实施例 1

暗室中，将 0.15g的苯并环丁烯树脂和 2.5g的有机溶剂加入 1 OmL棕色瓶中， 于室温下磁力搅拌 30分钟； 然后将 0.016g光敏剂加入到该体系， 继续搅拌 2小时后便得到质量分数约为 25%的负性光敏 BCB树脂组合物， 该组合物 的外观显示为橘黄色透明液体。 其中， 所述苯并环丁烯树脂的结构式为

, 其中， R为 CO; 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 有机溶剂为二氯曱烷。

实施例 2

暗室中，将 0.16g的苯并环丁烯树脂和 2.3g的有机溶剂加入 10mL棕色瓶中， 于室温下磁力搅拌 60分钟； 然后将 0.05g光敏剂加入到该体系， 继续搅拌 5小时后便得到质量分数约为 8.7%的负性光敏 BCB树脂组合物， 该组合物 的外观显示为橘黄色透明液体。 其中， 所述苯并环丁烯树脂的结构式为

, 其中， R为 CO; 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 有机溶剂为二氯曱烷。

实施例 3

暗室中，将 0.06g的苯并环丁烯树脂和 0.42g的有机溶剂加入 5mL棕色瓶中， 于室温下磁力搅拌 30分钟； 然后将 0.0076g光敏剂加入到该体系， 继续搅 拌 1小时后便得到质量分数约为 13%的负性光敏 BCB树脂组合物， 该组合 物的外观显示为橘黄色透明液体。 其中， 所述苯并环丁烯树脂的结构式为 其 中 ， R 为

C(CF ₃ ) ₂ ; 光敏剂为紫外光敏剂 BAC-M, 有机溶剂为二氯曱烷。

请参考图 2, 以及图 3A至图 3E, 其中图 2为本发明实施例提供的光敏苯并 环丁烯树脂组合物的图案化方法的流程图， 图 3A至图 3E为本发明实施例提供 的光敏苯并环丁烯树脂组合物的图案化方法的 各步骤对应的器件结构示意图， 结合图 2以及图 3A至图 3E, 本发明实施例提供的光敏苯并环丁烯树脂组合 物 的图案化方法包括如下步骤：

5101、 提供一涂膜基材 101 , 如图 3A所示； 其中， 所述涂膜基材为陶瓷、 硅片、 玻璃、 聚合物或金属层中的任一种；

5102、将所述光敏苯并环丁烯树脂组合物 102旋转涂敷于所述涂膜基材 101 上， 如图 3B所示； 其中， 所述旋转涂覆的转速为 0-5000转 /分， 旋转涂覆的旋 涂时间为 10-100秒；

5103、 对涂覆于所述涂膜基材 101上的光敏苯并环丁烯树脂组合物 102进 行前烘； 其中， 所述前烘的温度为 20〜100°C , 前烘的时间为 5-300分钟；

5104、 对前烘后的光敏苯并环丁烯树脂组合物 102进行曝光； 具体地在所 述光敏苯并环丁烯树脂组合物 102上覆盖掩膜板 103 ,并在紫外光 104的条件下 进行曝光， 如图 3C所示； 其中， 曝光釆用的光线为 i线曝光， 曝光剂量为 200-1500mJ/cm ² ;

5105、 对曝光后的光敏苯并环丁烯树脂组合物 102进行显影， 形成图案化 的光敏苯并环丁烯树脂组合物 105 , 显影后的器件结构图如图 3D所示， 其中所 述显影釆用的显影液为负胶显影液， 显影的时间为 5〜60秒； 以及

5106、 对显影后的光敏苯并环丁烯树脂组合物 105进行固化， 形成具有力 学性能的图案化光敏苯并环丁烯树脂 106, 固化后的器件结构图如图 3E所示； 其中， 所述固化在惰性气体或空气或真空条件下进行 ， 并且固化的温度为 180〜300°C。 该固化的图案化的光敏苯并环丁烯树脂具有一 定的力学强度， 可在 其上面直接进行布线工艺。

关于本发明提供的光敏苯并环丁烯树脂组合物 的图案化方法的具体说明， 请参考以下实施例：

实施例 4

暗室中， 将 0.5毫升实施例 1所制备的负性光敏 BCB树脂组合物滴于 3cm ² 的硅片上，在 500转 /分的转速下勾胶 10秒后，再在 1000转 /分的转速下旋涂 30 微米的掩模板进行 i线曝光， 曝光剂量为 600mJ/cm ² , 然后在 RFX-2277型负胶 显影液中显影 40秒； 之后进行烘干， 烘干后在真空下进行固化， 固化可以分阶 段逐步升高温度进行， 例如， 可依次在 130°C、 180°C、 210°C、 240°C、 270°C的 温度下分别固化 1小时。 光学显微镜观察表明， 固化后所得淡黄色透明膜具有 图案清晰、 尺寸均一且无龟裂等特性。

实施例 5

暗室中， 将 0.5毫升实施例 2所制备的负性光敏 BCB树脂组合物滴于 3cm ² 的硅片上， 在 500转 /分的转速下勾胶 10秒， 再在 1000转 /分的转速下旋涂 50 秒； 涂膜后的硅片于温度为 50°C的烘箱中烘烤 10分钟后， 通过特征尺寸为 25 微米的掩模板进行 i线曝光， 曝光剂量为 700mJ/cm ² , 然后在 RFX-2277型负胶 显影液中显影 30秒。 光学显微镜观察表明， 所得图案边缘清晰且尺寸均一。

实施例 6

暗室中， 将 0.3毫升实施例 3所制备的负性光敏 BCB树脂组合物滴于 3cm ² 的硅片上， 在 500转 /分的转速下勾胶 10秒， 再在 1000转 /分的转速下旋涂 20 秒； 涂膜后的硅片于室温下放置 60分钟后， 通过特征尺寸为 100微米的掩模板 进行 i线曝光， 曝光剂量为 600mJ/cm ² , 然后在 RFX-2277型负胶显影液中显影 20秒。 烘干后真空下固化得到图案清晰的淡黄色透明 膜， 其中固化过程可以分 阶段逐步升高温度进行， 例如， 可依次在 130°C、 180°C、 210°C、 250°C的温度 下分别固化 1小时。 综上所述， 本发明提供了一种光敏苯并环丁烯树脂组合物 ， 包括苯并环丁 烯树脂、 光敏剂、 以及有机溶剂， 从而具有感光性， 并且其成膜性好， 耐热性 好； 同时， 还提供了一种光敏苯并环丁烯树脂组合物的制 备方法， 该方法通过 将苯并环丁烯树脂加入至所述有机溶剂中， 搅拌至完全溶解； 并在所述完全溶 解后的苯并环丁烯树脂与有机溶剂的混合溶液 中加入所述光敏剂， 并在紫外屏 蔽条件下搅拌， 从而得到光敏苯并环丁烯树脂组合物， 该方法简单方便； 并且, 还提供了一种光敏苯并环丁烯树脂组合物的图 案化方法， 通过在一涂膜基材上 旋转涂敷光敏苯并环丁烯树脂组合物， 之后依次经过前烘、 曝光、 显影、 固化， 得到具有力学性能的图案化苯并环丁烯树脂， 该方法不需使用光刻胶， 简单方 便， 且大大降低成本。

显然， 本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和 变型而不脱离本发明 的精神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利 要求及其 等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。