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公開番号2025042929
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150137
出願日2023-09-15
発明の名称芳香環同士の架橋構造を有する化合物、該化合物を含有する組成物、ポリベンゾオキサゾール及び半導体素子
出願人日本化薬株式会社
代理人
主分類C08G 8/30 20060101AFI20250321BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】新規な芳香環同士の架橋構造を有する化合物を提供する。
【解決手段】式(1)で表される構造単位を有する化合物。式(1)中、Xは直接結合又は二価の連結基を表し、Zは環に結合した一価の置換基を表し、Yは芳香環に結合した直接結合又は二価の連結基を表し、R₁は一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、R₂は芳香環に直接結合した窒素原子を含む一価の置換基又は二価以上の連結基を表す。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（１）で表される構造単位を有する化合物。
TIFF
2025042929000020.tif
64
142
（式（１）中、Ｘは直接結合又は二価の連結基を表し、化合物中にＸが複数存在する場合、複数のＸは互いに同じでも異なってもよい。
Ｚは環に結合した一価の置換基を表し、式（１）中にＺが複数存在する場合、複数のＺは互いに同じでも異なってもよい。Ｌ及びＭは一価の置換基Ｚの数であって、Ｌ及びＭはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、化合物中にＬが複数存在する場合、複数のＬはそれぞれ互いに同じでも異なってもよく、化合物中にＭが複数存在する場合、複数のＭはそれぞれ互いに同じでも異なってもよい。
Ｙは芳香環に結合した直接結合又は二価の連結基を表し、化合物中にＹが複数存在する場合、複数のＹはそれぞれ互いに同じでも異なってもよい。
Ｒ
１
は、一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、Ｒ
１
が複数存在する場合、複数のＲ
１
は互いに同じでも異なってもよい。
Ｒ
２
は、芳香環に直接結合した窒素原子を含む一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、Ｒ
２
が複数存在する場合、複数のＲ
２
は互いに同じでも異なってもよい。）
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
Ｒ
２
のうち少なくとも一つはアミド結合を含む請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ
１
のうち少なくとも一つは水素原子である請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｙのうち少なくとも一つは下記式（２）で表される二価の連結基である請求項１に記載の化合物。
TIFF
2025042929000021.tif
23
142
【請求項５】
Ｘが、（ａ）乃至（ｆ）で表される二価の連結基である、請求項１に記載の化合物。
TIFF
2025042929000022.tif
37
142
【請求項６】
Ｘが、（ｃ）で表される二価の連結基である、請求項５に記載の化合物。
【請求項７】
下記式（３）中、Ｒ
２
’の少なくとも一つは（ｇ）又は（ｈ）である、下記式（３）で表される構造単位を有する化合物。
TIFF
2025042929000023.tif
119
142
（式（３）中、Ｘは直接結合又は二価の連結基を表し、化合物中にＸが複数存在する場合、複数のＸは互いに同じでも異なってもよい。
Ｚは環に結合した一価の置換基を表し、式（３）中にＺが複数存在する場合、複数のＺは互いに同じでも異なってもよい。Ｌ及びＭは一価の置換基Ｚの数であって、Ｌ及びＭはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、化合物中にＬが複数存在する場合、複数のＬはそれぞれ互いに同じでも異なってもよく、化合物中にＭが複数存在する場合、複数のＭはそれぞれ互いに同じでも異なってもよい。
Ｙは芳香環に結合した直接結合又は二価の連結基を表し、化合物中にＹが複数存在する場合、複数のＹはそれぞれ互いに同じでも異なってもよい。
Ｒ
１
は、一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、Ｒ
１
が複数存在する場合、複数のＲ
１
は互いに同じでも異なってもよい。
Ｒ
２
’は、一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、Ｒ
２
’が複数存在する場合、複数のＲ
２
’は互いに同じでも異なってもよい。）
【請求項８】
Ｒ
２
’の少なくとも一つは（ｇ）又は（ｈ）である、式（４）で表される構造単位を有する化合物。
TIFF
2025042929000024.tif
115
142
（式（４）中、Ｚは環に結合した一価の置換基を表し、式（４）中にＺが複数存在する場合、複数のＺは互いに同じでも異なってもよい。Ｌ及びＭは一価の置換基Ｚの数であって、Ｌ及びＭはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、化合物中にＬが複数存在する場合、複数のＬはそれぞれ互いに同じでも異なってもよく、化合物中にＭが複数存在する場合、複数のＭはそれぞれ互いに同じでも異なってもよい。
Ｒ
２
’は、一価の置換基又は二価以上の連結基を表し、Ｒ
２
’が複数存在する場合、複数のＲ
２
’は互いに同じでも異なってもよい。）
【請求項９】
請求項１乃至８に記載の化合物及び光重合開始剤若しくは硬化触媒を含有する組成物。
【請求項１０】
請求項１乃至８に記載の化合物と反応し得る化合物を含有する組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は芳香環同士の架橋構造を有する化合物、それを用いた組成物、ポリベンゾオキサゾール及び半導体素子に関する。本発明の芳香環同士の架橋構造を有する化合物は半導体素子用の保護膜、層間絶縁膜及び再配線層の絶縁膜等に適用することができる。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜等には、耐熱性や機械特性等に優れたポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂などが広く使用されている（特許文献１）。ポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂を表面保護膜や層間絶縁膜として使用する場合、これらの樹脂を含むポジ型のフォトレジストを用いたエッチングの手法によってスルーホール等を形成する方法が知られている。しかしながら、この方法ではフォトレジストの塗布や剥離等の煩雑な工程が必要なことが問題であった。そこで作業工程の合理化を目的に感光性が付与された耐熱性材料の検討がなされてきた（特許文献２）。
【０００３】
耐熱性及び機械特性に優れたポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂の薄膜は、一般にはそれらの前駆体の塗膜を熱的に脱水閉環させて得られるが、その際に通常３５０℃前後の高い温度での焼成を必要とする。しかしながら、例えばＭＲＡＭ（ＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ；磁気抵抗メモリ）等の次世代メモリやこれらのメモリの封止に用いられる樹脂は高温に弱い。そのため、このような素子の表面保護膜や封止樹脂上に再配線構造を形成するファンアウトウエハレベルパッケージの層間絶縁膜に用いられるポリイミド樹脂やポリベンゾオキサゾール樹脂には、約２２５℃以下の低温での焼成で硬化し、かつ従来の材料を３５０℃前後の高温で焼成した場合と遜色ない諸特性が得られることが求められている。
【０００４】
また、従来用いられてきたポリイミド樹脂は、その現像工程においてＮ－メチル－２－ピロリドンなどの有機溶剤を大量に用いる必要があり、コストが割高になる。そこで、コスト削減の必要性のみならず、安全性および近年の環境問題の高まりなどから、脱有機溶剤化が求められている。これに対して、フォトレジストと同様に、希薄アルカリ水溶液で現像（パターン形成）可能な様々な耐熱性の樹脂材料を用いた方法、例えば、ポリアミド酸とアミノ基、アミド基又はウレタン基等を有する化合物とを混合し、光開始剤の存在下、露光後加熱する方法（特許文献３）、ポリアミド酸とフェノール性水酸基を有するアミン化合物との塩にキノンジアジドを混合する方法（特許文献４）、ポリアミド酸とニフェジピン等の塩基発生剤とを混合する方法（特許文献５）などが提案されている。
これらの方法は何れもポリアミド酸をベースとしたポジ型の感光性組成物を用いたものである。このような感光性組成物は、比較的良好な現像性を示すものの露光部と未露光部の溶解度差が小さいためパターンの膜減りが大きく、また光感度も不充分である。しかも、これらの組成物は、ポリマー主鎖中に遊離カルボン酸が多量に存在するため、ポリマー自体の有する酸性によって主鎖が経時的に加水分解してしまい、保存安定性が極めて低いという欠点がある。
【０００５】
特許文献６には、ポリアミド酸のカルボキシ基にグリシジルメタクリレートを作用させることによりエステル結合を介して感光基を導入する際に生成するエポキシ環由来の水酸基を、分子内環状酸無水物でブロックしたネガ型感光性材料が提案されている。しかしながら、同文献の感光性材料もポリマー中に遊離カルボン酸が多量に存在するため、主鎖および感光性側鎖の経時的な加水分解の影響で保存安定性が低いことが懸念される。加えて、このような感光性材料においては、感光基導入時の加熱によってイミド化反応が進んでしまい、目的のポリマーが得られないといった諸問題があった。
【０００６】
さらに、スマートフォンに代表される通信端末のデータ通信量は増加の一途を辿っており、データ量の伝達を短時間で行うために、通信周波数の高周波化が進んでいる。通信周波数を高くするためには伝送損失を抑制する必要があり、低誘電率及び低誘電正接を有する材料が必要とされている。しかしながら、これまでに挙げたような特性と誘電特性を両立させることは困難であった。
【０００７】
加えて、層間絶縁膜の形状の微細化が進んでおり、感光性材料の解像性が重要となっている。高い解像性を有することで電子部材の小型化や高機能化が達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開平１１－１９９５５７号公報
特開平１１－２４２７１号公報
特開平６－２８９６２６号公報
特開平６－１６１１０２号公報
特開平５－５９９５号公報
特公平２－３７９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、新規な芳香環同士の架橋構造を有する化合物を提供することである。
本発明の更なる目的は、当該新規化合物を含有する組成物、ポリベンゾオキサゾール及び半導体素子を提供することである。
本発明の更なる別の目的は、希薄アルカリ水溶液を用いた際に現像性に優れ、好ましくは電気的特性に優れた硬化膜が得られる化合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の芳香環同士の架橋構造を有する重合体を用いることにより、前記課題を解決できることを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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