DE10147927C1 - Poly-o-hyodroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Poly-o-hyodroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
- Publication number
- DE10147927C1 DE10147927C1 DE10147927A DE10147927A DE10147927C1 DE 10147927 C1 DE10147927 C1 DE 10147927C1 DE 10147927 A DE10147927 A DE 10147927A DE 10147927 A DE10147927 A DE 10147927A DE 10147927 C1 DE10147927 C1 DE 10147927C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- poly
- formula
- solution
- trenches
- diyl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 title abstract 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000001990 dicarboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- -1 alkyl radical Chemical class 0.000 claims description 7
- WZKSXHQDXQKIQJ-UHFFFAOYSA-N F[C](F)F Chemical compound F[C](F)F WZKSXHQDXQKIQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000005840 aryl radicals Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 abstract 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 abstract 2
- 125000000355 1,3-benzoxazolyl group Chemical group O1C(=NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 47
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 28
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 22
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 7
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZXKINMCYCKHYFR-UHFFFAOYSA-N aminooxidanide Chemical compound [O-]N ZXKINMCYCKHYFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- NFDXQGNDWIPXQL-UHFFFAOYSA-N 1-cyclooctyldiazocane Chemical compound C1CCCCCCC1N1NCCCCCC1 NFDXQGNDWIPXQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MSTZGVRUOMBULC-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[2-(3-amino-4-hydroxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl]phenol Chemical compound C1=C(O)C(N)=CC(C(C=2C=C(N)C(O)=CC=2)(C(F)(F)F)C(F)(F)F)=C1 MSTZGVRUOMBULC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMTMSDXUXJISAY-UHFFFAOYSA-N 2H-benzotriazol-4-ol Chemical compound OC1=CC=CC2=C1N=NN2 JMTMSDXUXJISAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CCTFMNIEFHGTDU-UHFFFAOYSA-N 3-methoxypropyl acetate Chemical compound COCCCOC(C)=O CCTFMNIEFHGTDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEVKJGSKRWGTKQ-UHFFFAOYSA-N 4-(1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl)benzoyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C=C1)C(C(F)(F)F)C(F)(F)F KEVKJGSKRWGTKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDBOAKPEXMMQFO-UHFFFAOYSA-N 4-(4-carbonochloridoylphenyl)benzoyl chloride Chemical compound C1=CC(C(=O)Cl)=CC=C1C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 QDBOAKPEXMMQFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVDRSXGPQWNUBN-UHFFFAOYSA-N 4-(4-carboxyphenoxy)benzoic acid Chemical compound C1=CC(C(=O)O)=CC=C1OC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 WVDRSXGPQWNUBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPLIKDBXWSLPFZ-UHFFFAOYSA-N 5-(2-phenylethynyl)benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(=O)Cl)=CC(C#CC=2C=CC=CC=2)=C1 MPLIKDBXWSLPFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KNDQHSIWLOJIGP-UHFFFAOYSA-N 826-62-0 Chemical compound C1C2C3C(=O)OC(=O)C3C1C=C2 KNDQHSIWLOJIGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical class ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N Oxazole Chemical compound C1=COC=N1 ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100107923 Vitis labrusca AMAT gene Proteins 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- HXYXVFUUHSZSNV-UHFFFAOYSA-N bicyclo[2.2.1]hept-2-ene-5-carbonyl chloride Chemical compound C1C2C(C(=O)Cl)CC1C=C2 HXYXVFUUHSZSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KANQIAARVSWKKG-UHFFFAOYSA-N bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarbonyl chloride Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)Cl)C2C(Cl)=O KANQIAARVSWKKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYEMLYFITZORAB-UHFFFAOYSA-N boscalid Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1=CC=CC=C1NC(=O)C1=CC=CN=C1Cl WYEMLYFITZORAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFKFTWBEEFSNDU-UHFFFAOYSA-N carbonyldiimidazole Chemical compound C1=CN=CN1C(=O)N1C=CN=C1 PFKFTWBEEFSNDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013036 cure process Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012973 diazabicyclooctane Substances 0.000 description 1
- ZFTFAPZRGNKQPU-UHFFFAOYSA-N dicarbonic acid Chemical compound OC(=O)OC(O)=O ZFTFAPZRGNKQPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N n'-[3-[dimethoxy(methyl)silyl]propyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCNCCN MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-dicarboxylic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
- H01B3/305—Polyamides or polyesteramides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Polyamides (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft neue Poly-o-hydroxyamide und aus diesen erhältliche Polybenzoxazole. Die Poly-o-hydroxyamide weisen ein gutes Füllverhalten für Gräben mit einer Breite von unter 100 nm und einem Aspektverhältnis von mehr als 4 auf. Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Polybenzoxazole sehr gut für das Damascene-Verfahren.
Description
Die Erfindung betrifft Poly-o-hydroxyamide, ein Verfahren zu
deren Herstellung, Polybenzoxazole sowie ein Verfahren zu de
ren Herstellung, ein elektronisches Bauteil, welches die Po
lybenzoxazole als Dielektrikum enthält, sowie ein Verfahren
zur Herstellung derartiger elektronischer Bauteile.
Um ein durch kapazitive Kopplung verursachtes Übersprechen
von Signalen zu vermeiden, werden in Mikrochips benachbarte
Leiterbahnen durch ein zwischen den Leiterbahnen angeordnetes
Dielektrikum voneinander isoliert. Verbindungen, die als Di
elektrikum eingesetzt werden sollen, müssen verschiedene An
forderungen erfüllen. So hängt die Signallaufzeit in Mikro
chips sowohl vom Material der Leiterbahn ab, wie auch vom
Dielektrikum, das zwischen den Leiterbahnen angeordnet ist.
Je geringer die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums
ist, um so geringer ist auch die Signallaufzeit. Die bisher
verwendeten Dielektrika auf der Basis von Siliziumdioxid be
sitzen eine Dielektrizitätskonstante von ca. 4. Diese Mate
rialien werden nach und nach durch organische Dielektrika er
setzt, die eine deutlich niedrigere Dielektrizitätskonstante
aufweisen. Die Dielektrizitätskonstante dieser Materialien
liegt meist unterhalb von 3.
Mit zunehmender Integrationsdichte der Bauelemente auf dem
Mikrochip nimmt die Breite der Leiterbahnen bzw. der zwischen
den Leiterbahnen angeordneten Gräben ab, während das Aspekt
verhältnis, das heißt das Verhältnis von Strukturhöhe zu
Strukturbreite, zunimmt. Bei den derzeit in der Entwicklung
befindlichen Speicherchips liegt die Breite der Gräben in der
Größenordnung von 100 nm bis 400 nm, während die Aspektver
hältnisse weit über 4 liegen können. Um diese Gräben ausfüllen
zu können, müssen die als Dielektrikum verwendeten Mate
rialien daher neben einer guten Isolierwirkung auch sehr gute
Fülleigenschaften zeigen. Um während der Herstellung des Mi
krochips, in der hohe thermische und mechanische Belastungen
auftreten können, ein Ablösen des Dielektrikums aus den Grä
ben zu vermeiden, muss das Dielektrikum außerdem sowohl an
den Seitenwänden der Gräben, wie auch auf dem Untergrund sehr
gut haften. Werden Dielektrika auf der Basis organischen Po
lymere verwendet, müssen diese auch eine hohe Temperatursta
bilität aufweisen, um eine Zersetzung der Polymere während
der Herstellung des Mikrochips zu vermeiden. Weiter müssen
die Dielektrika gegenüber Prozesschemikalien, wie Lösungsmit
teln, Stripper, Basen, Säuren oder aggressiven Gasen stabil
sein. Weitere Anforderungen sind gute Löslichkeit und eine
ausreichende Lagerstabilität der Vorstufen.
In den gegenwärtig gebräuchlichen Mikrochips bestehen die
Leiterbahnen bevorzugt aus Aluminium, AlCu oder AlCuSi. Mit
zunehmender Integrationsdichte der Speicherchips geht man we
gen seines im Vergleich zu Aluminium geringeren elektrischen
Widerstandes auf Kupfer als Leiterbahnmaterial über. Kupfer
erlaubt kürzere Signallaufzeiten und damit eine Verringerung
des Leiterbahnquerschnittes. Im Gegensatz zu den bisher ge
bräuchlichen Techniken, bei denen das Dielektrikum in die
Gräben zwischen den Leiterbahnen eingefüllt wird, struktu
riert man in der Kupfer-Damascene-Technik zuerst das Di
elektrikum. Die dabei entstehenden Gräben werden zunächst mit
einer sehr dünnen Barriere beschichtet, die beispielsweise
aus Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Siliciumcarbid,
Siliciumnitrid oder Siliciumcarbonitrid besteht. Anschließend
werden die Gräben zunächst mit Kupfer gefüllt und daraufhin
überschüssiges Kupfer mechanisch abgeschliffen. Auch hierbei
ist wichtig, dass sich das Dielektrikum während des mechani
schen Schleifprozesses nicht vom Untergrund ablöst. Ferner
darf sich während des Schleifens das Kupfer bzw. die Barriere
nicht vom Dielektrikum lösen. Die aneinander angrenzenden
Seitenwände von Dielektrikum und Barriere bzw. Kupferbahn
müssen daher sehr gut aneinander haften, um der mechanischen
Belastung des Schleifprozesses widerstehen zu können.
In der WO 97/10193 werden Polymere beschrieben, die sich als
Dielektrikum für eine Isolation von Leiterbahnen in Mikro
chips eignen. Diese Polymere werden aus aromatischen Verbin
dungen erhalten, welche eine Ethinylgruppe als Substituenten
tragen. Diese Verbindungen zeigen jedoch eine sehr mäßige
Haftung auf Materialien, wie sie in der Mikroelektronik ver
wendet werden. Weiterhin können metallische Katalysatoren,
wie zum Beispiel Palladium, die bei der Herstellung dieser
Polymere verwendet werden, nicht restlos aus dem Polymer ent
fernt werden, was deren Anwendung in der Mikroelektronik be
einträchtigt. Diese Polymere lassen sich mit Metallen dotie
ren. Kommen die Polymere daher im Mikrochip mit Metallen in
Kontakt, diffundieren diese in das Polymer ein, weshalb sich
deren elektrische Isoliereigenschaften verschlechtern. Diese
Polymere werden vorzugsweise in Form von oligomeren Vorstufen
auf das Substrat aufgetragen und erst anschließend polymeri
siert. Dadurch können während der Aushärtung des Materials
Spannungen im Mikrochip auftreten, welche zu einer Fehlerbil
dung führen.
Polybenzoxazole (PBO) sind Polymere, die eine sehr hohe Wär
mebeständigkeit aufweisen. Diese Substanzen werden bereits
zur Herstellung von Schutz- und Isolierschichten verwendet.
Polybenzoxazole können durch Zyklisierung aus Poly-o-
hydroxyamiden hergestellt werden. Die Poly-o-hydroxyamide
zeigen eine gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln
sowie gute Filmbildungseigenschaften. Sie lassen sich mittels
Schleudertechnik einfach auf elektronische Bauteile aufbrin
gen. Nach einer Temperaturbehandlung, bei welcher das Poly-o-
hydroxyamid zum Polybenzoxazol zyklisiert wird, erhält man
ein Polymer, das die gewünschten Eigenschaften aufweist. Po
lybenzoxazole lassen sich auch direkt in ihrer zyklisierten
Form verarbeiten. In der Regel bestehen jedoch Schwierigkei
ten mit der Löslichkeit des Polymers. Bausteine für Poly-o-
hydroxyamide werden beispielsweise in der DE 100 11 608 be
schrieben.
Der bei der Zyklisierung von Poly-o-hydroxyamide zu Poly
benzoxazolen ablaufende Mechanismus ist im Folgenden schema
tisch dargestellt:
Beim Erhitzen zyklisiert das o-Hydroxyamid zum Oxazol, wobei
Wasser freigesetzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, neue Polymere zur Verfügung zu
stellen, welche sich leicht auf elektronische Bauteile auf
tragen lassen und die nach ihrer Zyklisierung neben einer gu
ten elektrischen Isolierwirkung und ausreichender Temperatur
stabilität auch sehr gute Haft- und Fülleigenschaften zeigen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Poly-o-hydroxyamid der
Formel I:
wobei bedeutet:
X: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist
aus:
R1: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist
aus:
R2: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist
aus einem Wasserstoffatom, einem Trifluormethylrest, einem
Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R3: ein Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein
Arylrest mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen;
R4: einen zweibindigen Rest, der ausgewählt ist aus der Grup pe, die gebildet ist aus:
R4: einen zweibindigen Rest, der ausgewählt ist aus der Grup pe, die gebildet ist aus:
Y1 und Y2: jeweils unabhängig voneinander einen Rest, der
ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
wobei wenn R4 = -CH2- x = 0-10, und weiter bedeutet:
n: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
m: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
p: eine ganze Zahl zwischen 0 und 50;
x: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
y: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
w: eine ganze Zahl zwischen 0 und 10.
n: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
m: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
p: eine ganze Zahl zwischen 0 und 50;
x: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
y: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
w: eine ganze Zahl zwischen 0 und 10.
Bevorzugt ist R1 ein Trifluormethylrest.
Die erfindungsgemäßen Polymere sind in vielen organischen Lö
sungsmitteln sehr gut löslich. Als Lösungsmittel können bei
spielsweise Aceton, Cyclohexanon, Diethylenglykolmono- bzw.
-diethylether, N-Methylpyrrolidon, γ-Butyrolacton Ethyllac
tat, Methoxypropylacetat, Tetrahydrofuran, Essigsäureethyles
ter sowie Gemische der genannten Lösungsmittel verwendet wer
den. Die Lösungen lassen sich durch Schleuder-, Sprüh- oder
Tauchverfahren sehr gut auf Oberflächen elektronischer Bau
elemente auftragen und zeigen eine sehr gute Filmqualität.
Auch Gräben mit einer Breite von weniger als 100 nm und einem
Aspektverhältnis von größer 4 lassen sich ohne Schwierigkei
ten auffüllen. Die erfindungsgemäßen Poly-o-hydroxyamide las
sen sich durch Erhitzen auf Temperaturen von 200 bis 500°C
zyklisieren. Dabei treten trotz der Abspaltung von Wasser
während der Zyklisierung keine Defektstellen wie Blasen oder
Risse in gefüllten Gräben auf. Die bei der Zyklisierung er
haltenen Polybenzoxazole weisen eine Dielektrizitätskonstante
k von weniger als 2,6 auf. Die Polymere zeigen eine hohe Tem
peraturstabilität und eine hohe Beständigkeit gegenüber Prozesschemikalien,
wie Lösungsmitteln, Stripper, Basen, Säuren
oder aggressiven Gasen.
Gegenstand der Erfindung sind daher auch Polybenzoxazole der
Formel II:
wobei bedeutet:
und R1, R2, R3, R4, n, m, p, x, y und w die in Anspruch 1 an
gegebene Bedeutung aufweisen.
Bevorzugt ist R1 ein Trifluormethylrest.
Die Poly-o-hydroxyamide der Formel I lassen sich durch Poly
kondensation von Di-o-hydroxyaminen mit geeigneten Dicarbon
säuren herstellen. Gegenstand der Erfindung ist daher weiter
ein Verfahren zur Herstellung von Poly-o-hydroxyamiden der
Formel I, wobei ein Bisaminophenol der Formel III:
in der R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung aufweisen,
umgesetzt wird mit einem aktivierten Dicarbonsäurederivat der Formel IV:
umgesetzt wird mit einem aktivierten Dicarbonsäurederivat der Formel IV:
wobei L für eine aktivierende Gruppe steht und Y1 die oben
angegebene Bedeutung aufweist.
Als aktivierende Gruppe L können übliche aktivierte Gruppen
verwendet werden. So können zum Beispiel Säurechloride ver
wendet werden. Ferner kann die Umsetzung der Dicarbonsäure
mit einem Bis-o-aminophenol in Gegenwart einer carbonsäureak
tivierenden Verbindung, wie zum Beispiel Carbonyldiimidazol,
Dicyclohexylcarbodiimid oder Hydroxybenzotriazol erfolgen. Im
Prinzip eignen sich alle Reagentien, die das bei der Reaktion
entstandene Wasser an sich binden.
Neben der durch die Formel IV dargestellten Dicarbonsäure
können noch weitere Dicarbonsäuren als Comonomere verwendet
werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Um
setzung in Gegenwart eines aktivierten Dicarbonsäurederivates
der Formel V durchgeführt werden:
wobei U für eine aktivierende Gruppe steht und Y2 die oben
angegebene Bedeutung aufweist. Als aktivierende Gruppe eignen
sich beispielsweise die oben für L angegebenen Gruppen. Die
Polymerisation kann in der Weise durchgeführt werden, dass
die Verbindungen der Formeln III, IV und V gleichzeitig in
der Reaktionsmischung vorhanden sind. Die Verteilung der von
den Dicarbonsäuren der Formel IV und V abgeleiteten Wiederho
lungseinheiten im Polymer ist dann statistisch. Die Polymeri
sation kann aber auch in Form einer Blockpolymerisation
durchgeführt werden. Dazu wird zunächst ein Polymer aus den
Verbindungen der Formeln III und IV hergestellt. Nach Her
stellung des Polymers wird dann das Dicarbonsäurederivat der
Formel V und gegebenenfalls weiteres Bis-o-aminophenol der
Formel III zugegeben. Nach Abschluss der Polymerisation wer
den an den Enden des Polymers an den freien Aminogruppen End
gruppen X angeknüpft. Die Reagentien leiten sich von den
Strukturen der oben gezeigten Gruppe X ab, wobei jeweils ein
aktiviertes Carbonsäurederivat verwendet wird, beispielsweise
ein Säurechlorid.
Die Polymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart einer Base
durchgeführt, durch welche freiwerdende Säuren neutralisiert
wird.
Als Base eignen sich beispielsweise Pyridin, Triethylamin,
Diazabicyclooctan oder Polyvinylpyridin. Prinzipiell können
aber auch andere Basen zur Neutralisation der Säure verwendet
werden. Insbesondere werden solche Basen bevorzugt, die in
für die Synthese verwendeten Lösungsmittel, z. B. N-Methyl
pyrrolidon, und in Wasser oder Wasser-Alkohol-Mischungen gut
löslich sind, oder solche, die im Lösungsmittel vollkommen
unlöslich sind, wie zum Beispiel vernetztes Polyvinylpyridin.
Für die Synthese des Polymers eignen sich als Lösungsmittel
zum Beispiel γ-Butyrolacton, Tetrahydrofuran, N-Methylpyrro
lidon und Dimethylacetamid. Jedoch kann an sich jedes Lö
sungsmittel verwendet werden, in dem die Ausgangskomponenten
gut löslich sind.
Wie bereits oben beschrieben, können die Poly-o-hydroxyamide
der Formel I durch Erhitzen zyklisiert werden. Gegenstand der
Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung von
Polybenzoxazolen der Formel II, wobei Poly-o-hydroxyamide der
Formel I erhitzt werden. Die Zyklisierung wird vorzugsweise
bei Temperaturen von 200 bis 500°C durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Polybenzoxazol besitzt eine niedrige
Dielektrizitätskonstante von k ≦ 2,6. Es haftet sehr gut an
den für die Chiptechnologie relevanten Oberflächen, wie Sili
zium, Siliziumcarbid, Siliziumcarbonitrid, Siliziumnitrid,
Siliziumoxid, Titan, Tantal, Titannitrid, Tantalnitrid oder
Siliziumoxynitrid. Gegenstand der Erfindung ist daher auch
ein elektronisches Bauteil, welches das oben beschriebene Po
lybenzoxazol der Formel II als Dielektrikum enthält.
Die erfindungsgemäßen Dielektrika eignen sich hervorragend
für die Kupfer-Damascene-Technik. Während des Schleifprozes
ses treten keine nachteiligen Effekte wie Ablösungen, Riss-
oder Blasenbildungen auf. Gegenstand der Erfindung ist daher
auch ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bau
teils, wobei eine Lösung eines Poly-o-hydroxyamids der Formel
I in einem Lösungsmittel hergestellt wird. Die Lösung wird
auf ein Substrat aufgebracht und das Lösungsmittel verdampft,
so dass ein Film erhalten wird. Der Film wird erhitzt, um das
Poly-o-hydroxyamid zu zyklisieren. Der Film wird dann struk
turiert, um eine Resiststruktur zu erhalten, welche Gräben
aufweist. Auf der Resiststruktur wird ein leitendes Material
abgeschieden, so dass die Gräben mit dem leitenden Material
ausgefüllt sind. Abschließend wird überschüssiges leitendes
Material entfernt.
Zum Strukturieren des Films können beispielsweise lithografi
sche Verfahren verwendet werden, wobei eine ätzresistente
Maske auf dem Film erzeugt wird. Die Struktur der Maske wird
anschließend durch Ätzen in den Film aus dem erfindungsgemä
ßen Polybenzoxazol übertragen. Als leitendes Material wird
vorzugsweise Kupfer verwendet. Zwischen Dielektrikum und lei
tendem Material kann eine Barriere vorgesehen werden. Als Ma
terial für die Barriere eignen sich beispielsweise die be
reits oben genannten Materialien. Die Entfernung von über
schüssigem leitendem Material erfolgt beispielsweise durch
chemisch-mechanisches Polieren.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines elektronischen Bauteils, wobei zunächst eine Lösung ei
nes oben beschriebenen Poly-o-hydroxyamids in einem Lösungs
mittel hergestellt wird. Die Lösung wird anschließend auf ein
Substrat aufgebracht, welches auf seiner Oberfläche bereits
metallische Strukturen aufweist, zwischen denen Gräben ange
ordnet sind. Derartige Strukturen sind beispielsweise Leiter
bahnen. Das Lösungsmittel wird verdampft, sodass die Gräben
mit dem Poly-o-hydroxyamid ausgefüllt sind. Zuletzt wird das
Substrat erhitzt, um das Poly-o-hydroxyamid zum Polybenzoxa
zol zu zyklisieren.
Die Haftung der Polyhydroxyamide auf in der Mikroelektronik
relevanten Oberflächen wie z. B. Silicium, Siliciumoxid, Sili
ciumnitrid, Tantalnitrid, Glas oder Quarz kann durch die Zu
gabe von Haftvermittlern verbessert werden.
Als Haftvermittler können z. B. folgende Verbindungen verwen
det werden:
Die Erfindung wird anhand von Beispielen und einer beigefüg
ten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren der
Zeichnung:
Fig. 1 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme ei
nes Bruchs durch einen Wafer, wobei die Quer
schnittsflächen von durch ein Dielektrikum ge
trennten Leiterbahnen gezeigt sind;
Fig. 2(a) eine schematische Darstellung des Ver
suchsaufbaus zur Bestimmung der Dielektrizi
tätskonstante sowie (b) eine Abbildung der ver
wendeten Schattenmaske;
Fig. 3 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von
Al-Leiterbahnen, deren Zwischenräume mit dem er
findungsgemäßen Polyhydroxyamid gefüllt wurden;
Fig. 4 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer Du
al-Damascene-Struktur.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyhydroxyamide
werden die folgenden Verbindungen verwendet:
190,44 g (0,52 mol) Bisaminophenol 1 werden in 720 ml dest.
N-Methylpyrrolidon (NMP) gelöst. Zu dieser Lösung wird bei
10°C unter Rühren eine Lösung von 169,4 g (0,395 mol) Dicar
bonsäurechlorid 1 und 29,16 g (0,0988 mol) Dicarbonsäurechlo
rid 2 in 960 ml dest. γ-Butyrolacton (γ-BL) zugetropft. Es
wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei
20°C gerührt. Nach erneutem Kühlen auf 10°C wird zur Reakti
onsmischung 9,36 g (0,052 mol) Endcap 3 gelöst in 120 ml
dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1
Stunde bei 20°C gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung
mit 91,2 ml (1,0868 mol) Pyridin gelöst in 100 ml
dest. γ-BL versetzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2
Stunden gerührt.
Zur Isolierung des Polymers wird die Reaktionsmischung filt
riert und das Filtrat in ein Gemisch aus 2 l vollentsalztem
(VE) Wasser und 400 ml Methanol unter Rühren eingetropft, wo
bei während des Eintropfens noch weitere 5 l VE Wasser zuge
geben werden. Das ausgefällte Polymer wird abgesaugt und mit
3 l kaltem VE Wasser gewaschen. Nach dem Absaugen wird das
Polymer zweimal 1 Stunde bei Raumtemperatur in je 3 l einer
3%-igen Ammoniaklösung gerührt und anschließend abgesaugt.
Das Polymer wird mit VE Wasser neutral gewaschen, abfiltriert
und 72 Stunden bei 50°C/10 mbar getrocknet.
Das auf diese Weise hergestellte Polyhydroxyamid ist in Lö
sungsmitteln wie NMP, γ-BL, Tetrahydrofuran, Cyclohexanon,
Cyclopentanon, Diethylenglykolmonomethylether gut löslich.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 25,05 g (0,005836 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 und
1,42 g (0,006485 mol) Dicarbonsäurechlorid 3 in 150 ml dest.
γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschlie
ßend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneutem Kühlen auf 10°C
wird zur Reaktionsmischung 0,71 g (0,006826 mol) Endcap 1 ge
löst in 50 ml dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde bei 10°C und
anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach Kühlen auf 10°C
wird die Reaktionsmischung mit 11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin
gelöst in 50 ml dest. γ-BL versetzt, auf Raumtemperatur er
wärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 2 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 und
7,83 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 4 in 150 ml dest.
γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschlie
ßend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneutem Kühlen auf 10°C
wird zur Reaktionsmischung 1,12 g (0,006826 mol) Endcap 3 ge
löst in 50 ml dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde bei 10°C und
anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach Kühlen auf 10°C
wird die Reaktionsmischung mit 11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin
gelöst in 50 ml dest. γ-BL versetzt, auf Raumtemperatur er
wärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 3 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 und
6,69 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 5 in 150 ml dest.
γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschlie
ßend 1 Stunde bei 20°C Berührt. Nach erneutem Kühlen auf 10°C
wird zur Reaktionsmischung 1,06 g (0,006826 mol) Endcap 2 ge
löst in 50 ml dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde bei 10°C und
anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach Kühlen auf 10°C
wird die Reaktionsmischung mit 11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin
gelöst in 50 ml dest. γ-BL versetzt, auf Raumtemperatur er
wärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 4 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 in 100 ml
dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und an
schließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Es wird auf 10°C abge
kühlt und 6,69 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 5 gelöst
in 50 ml dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei
10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C Gerührt. Nach erneu
tem Kühlen auf 10°C wird zur Reaktionsmischung 1,12 g
(0,006826 mol) Endcap 3 gelöst in 50 ml dest. γ-BL zuge
tropft, 1 Stunde bei 10°C Und anschließend 1 Stunde bei 20°C
gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung mit
11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin gelöst in 50 ml dest. γ-BL ver
setzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 5 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 in 100 ml
dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und an
schließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Es wird auf 10°C abge
kühlt und 6,56 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 6 gelöst
in 50 ml dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei
10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneu
tem Kühlen auf 10°C wird zur Reaktionsmischung 1,12 g
(0,006826 mol) Endcap 3 gelöst in 50 ml dest. γ-BL zuge
tropft, 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C
gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung mit
11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin gelöst in 50 ml dest. γ-BL ver
setzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 6 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 in 100 ml
dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und an
schließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Es wird auf 10°C abge
kühlt und 7,24 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 7 gelöst
in 50 ml dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei
10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneu
tem Kühlen auf 10°C wird zur Reaktionsmischung 1,12 g
(0,006826 mol) Endcap 3 gelöst in 50 ml dest. γ-BL zuge
tropft, 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C
Gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung mit
11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin gelöst in 50 ml dest. γ-BL ver
setzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 7 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 16,7 g (0,0389 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 in 100 ml
dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und an
schließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Es wird auf 10°C abge
kühlt und 5,266 g (0,02594 mol) Dicarbonsäurechlorid 8 gelöst
in 50 ml dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei
10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneutem
Kühlen auf 10°C wird zur Reaktionsmischung 1,12 g
(0,006826 mol) Endcap 3 gelöst in 50 ml dest. γ-BL zuge
tropft, 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C
gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung mit
11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin gelöst in 50 ml dest. γ-BL ver
setzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 8 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 22,26 g (0,05187 mol) Dicarbonsäurechlorid 1, 1,91 g
(0,006484 mol) Dicarbonsäurechlorid 2 und 1,97 g (0,006484 mol)
Dicarbonsäurechlorid 4 in 150 ml dest. γ-BL zugetropft.
Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei
20°C gerührt. Nach erneutem Kühlen auf 10°C wird zur Reakti
onsmischung 1,12 g (0,006826 mol) Endcap 3 gelöst in 50 ml
dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde bei 10°C und anschließend 1
Stunde bei 20°C gerührt. Nach Kühlen auf 10°C wird die Reak
tionsmischung mit 11,5 ml (0,1427 mol) Pyridin gelöst in
50 ml dest. γ-BL versetzt, auf Raumtemperatur erwärmt und 2
Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 9 er
folgte analog Beispiel 1.
25 g (0,06826 mol) Bisaminophenol 1 werden in 90 ml dest. NMP
gelöst. Zu dieser Lösung wird bei 10°C unter Rühren eine Lö
sung von 22,26 g (0,05187 mol) Dicarbonsäurechlorid 1 und
1,91 g (0,006484 ml) Dicarbonsäurechlorid 2 in 120 ml dest.
γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C und anschließend
1 Stunde bei 20°C gerührt. Es wird auf 10°C abgekühlt
und 1,67 g (0,006484 mol) Dicarbonsäurechlorid 5 gelöst in
50 ml dest. γ-BL zugetropft. Es wird noch 1 Stunde bei 10°C
und anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach erneutem
Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung 1,12 g (0,006826 mol)
Endcap 3 gelöst in 50 ml dest. γ-BL zugetropft, 1 Stunde
bei 10°C und anschließend 1 Stunde bei 20°C gerührt. Nach
Kühlen auf 10°C wird die Reaktionsmischung mit 11,5 ml
(0,1427 mol) Pyridin gelöst in 50 ml dest. γ-BL versetzt, auf
Raumtemperatur erwärmt und 2 Stunden gerührt.
Die Isolierung und Aufarbeitung des Polyhydroxyamids 10 er
folgte analog Beispiel 1.
Alle der dargestellten Polyhydroxyamide zeigen thermische
Stabilitäten von < 500°C nach TGA-Untersuchungen (Gerät: STA
1500 der Firma Rheometric Scientific, Aufheizrate: 5 K/min,
Schutzgas: Argon). Der isotherme Masseverlust pro Stunde (bei
400°C) beträgt < 0,5%.
Damit erfüllen die dargestellten Polyhydroxyamide die Anfor
derungen für die eingangs angegebenen Applikationen.
30 g der in den Beispielen 1 bis 10 dargestellten Poly
hydroxyamide werden in 70 g dest. NMP (VLSI-Selectipur®) oder
dest. γ-BL (VLSI-Selectipur®) gelöst. Der Lösevorgang erfolgt
zweckmäßig auf einer Rüttelapparatur bei Raumtemperatur. An
schließend wird die Lösung durch einen 0,2 µm Filter in ein
gereinigtes, partikelfreies Probenglas druckfiltriert. Die
Viskosität der Polymerlösung kann durch Variation der gelös
ten Masse an Polyhydroxyamid verändert werden.
0,5 g Haftvermittler (z. B. N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl
methyldimethoxysilan) werden in ein gereinigtes, partikel
freies Probenglas bei Raumtemperatur in 95 g Methanol, Etha
nol oder Isopropanol (VLSI-Selectipur®) und 5 g VE Wasser ge
löst. Nach 24 h stehen bei Raumtemperatur ist die Haftver
mittlerlösung einsatzbereit. Diese Lösung ist maximal 3 Wo
chen verwendbar.
Der Haftvermittler soll eine monomolekulare Schicht auf der
zu beschichtenden Oberfläche ergeben. Der Haftvermittler kann
zweckmäßigerweise durch Schleudertechnik aufgetragen werden.
Dazu wird die Haftvermittlerlösung über ein 0,2 µm Vorfilter
auf die zu klebende Fläche aufgetragen und 30 s bei 5000 U/min
geschleudert. Anschließend erfolgt ein Trocknungs
schritt 60 s bei 100°C.
Ein prozessierter Siliziumwafer, der Stege und Gräben bis zu
einer Minimaldimension von jeweils ca. 150 nm hat, wird, wie
im Beispiel 13 beschrieben, mit dem Haftvermittler beschich
tet. Danach wird die filtrierte Lösung des Polyhydroxyamids,
das entsprechend Beispiel 1 synthetisiert wurde, mittels ei
ner Spritze auf den Wafer aufgetragen und mit einer Schleuder
gleichmäßig verteilt. Die Schleuderumdrehungszahl beträgt da
bei 3000 U/min. Anschließend wird das Polymer auf einer Heiz
platte für 2 min bei 120°C erhitzt.
Ein 4" Siliziumwafer wird mit einer 50 nm dicken Titannitrid
schicht besputtert. Auf diesen Wafer wird die in Beispiel 12
erhaltene Lösung aufgeschleudert. 5 s bei 500 rpm und 25 s
bei 3500 rpm. Nach einem kurzen Softbake von 1 min bei 120°C
auf einer Heizplatte werden 10 Siliziumchips der Größe 4 × 4 mm2,
die ebenfalls auf der Oberfläche mit 50 nm Titannitrid
besputtert wurden, auf den Polyhydroxyamid-Film mit einer
Kraft von 2 N angedrückt. Anschließend wird dieser Stapel 1
Stunde bei 400°C in einem Ofen in einer Stickstoffatmosphäre
getempert. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird ein Haf
tungstest mittels eines Schertesters, Dage Serie 400, durch
geführt. Der Mittelwert der Kraft für Polyhydroxyamid 1, der
zum Abscheren der Chips benötigt wurde, liegt bei 16,37 N/mm2.
Der Versuch wird genauso durchgeführt, wie in Beispiel 15 be
schrieben, mit dem Unterschied, dass die Oberfläche des Wa
fers und der Chips nicht aus Titannitrid sondern aus Tantal
nitrid bestand. Der Mittelwert der Kraft für Polyhydroxyamid
1, der zum Abscheren der Chips benötigt wird, liegt bei 16,41 N/mm2.
Der Versuch wird genauso durchgeführt wie in Beispiel 15 be
schrieben, mit dem Unterschied, dass die Oberfläche des Wa
fers und der Chips nicht aus Tantalnitrid sondern aus Silizi
um bestand. Der Mittelwert der Kraft für Polyhydroxyamid 1,
der zum Abscheren der Si-Chips benötigt wird, liegt bei 17,04 N/mm2.
Es wird analog Beispiel 1 von US 5,077,378 ein Polyhydroxy
amid hergestellt und wie im Beispiel 12 beschrieben eine Lö
sung in NMP hergestellt. Die Haftung wird auf die gleiche
Weise bestimmt, wie in den Beispielen 15 und 17 beschrieben.
Es werden die folgenden Mittelwerte gemessen:
Oberfläche Titannitrid: 14,71 N/mm2
Oberfläche Tantalnitrid: 15,69 N/mm2
Oberfläche Silizium: 15,21 N/mm2
Oberfläche Titannitrid: 14,71 N/mm2
Oberfläche Tantalnitrid: 15,69 N/mm2
Oberfläche Silizium: 15,21 N/mm2
Auf ein 4" Siliziumwafer wird das Polyhydroxyamid 1 aus 30%-
iger Lösung (Lösungsmittel NMP) aufgeschleudert, 5 s bei 500 rpm
und 25 s bei 3500 rpm. Nach einem kurzen Softbake von 1 min
bei 120°C auf einer Heizplatte wird der Wafer 1 Stunde
bei 400°C in einem Ofen in einer Stickstoffatmosphäre getem
pert. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird der beschichtete
Wafer 5 Stunden in NMP auf 80°C erhitzt. Anschließend wird
der Wafer 60 min bei 200°C in Vakuum getrocknet und die Mas
sedifferenz bestimmt. Die Masseabnahme beträgt: 0,6%.
Auf ein 4" Siliziumwafer mit bekannter Masse wird das Poly
hydroxyamid 1 aus 30%-iger Lösung (Lösungsmittel NMP) aufge
schleudert, 5 s bei 500 rpm und 25 s bei 3500 rpm. Nach einem
kurzen Softbake von 1 min bei 120°C auf einer Heizplatte wird
der Wafer 1 Stunde bei 400°C in einem Ofen in einer Stick
stoffatmosphäre getempert. Mittels einer Analysenwaage AT261
Delta Range wird die Masse an Polybenzoxazol ermittelt.
Anschließend wird der beschichtete Wafer 10 Stunden bei 80°C
in Wasser gelagert. Nach dem Abblasen des Wassers wird erneut
das Gewicht bestimmt. Aus der Massedifferenz wird die prozen
tuale Wasseraufnahme bezogen auf die Masse an Polybenzoxazol
berechnet. Ermittelte Wasseraufnahme: 0,5%.
Als Vergleich wird ein 4" Siliziumwafer wie in Beispiel 20
beschrieben mit einem Polyhydroxyamid beschichtet, das analog
Beispiel 1 von US 5,077,378 hergestellt worden war. Es wird
eine Wasseraufnahme von 2,2% gemessen.
Das Polyhydroxyamid 1 wird in γ-Butyrolacton gelöst (20%-ige
Lösung) und die Lösung über eine Membran mit 0,2 µm-Poren
druckfiltriert. Die Lösung wird auf ein Silizium-Substrat mit
2500 rpm, 25 s aufgeschleudert, die Schicht 2 min bei 100°C
und anschließend 2 min bei 140°C auf einer Hotplate getrock
net. Zum Aushärten des Polyhydroxyamids wird der Wafer für 1
Stunde unter Stickstoff auf 400°C erhitzt, wobei die Umwand
lung in das entsprechende Polybenzoxazol erfolgt. Auf diese
ca. 700 nm dicke PBO-Schicht wird in einer PECVD-Anlage (No
vellus Concept 1) eine 150 nm dicke SiO2-Schicht als Hardmask
abgeschieden. Diese Hardmask wird mittels Standardlithogra
fie- und Ätztechniken strukturiert. Über die strukturierte
Hardmask wird anschließend die PBO-Schicht in einer RIE-
Anlage (Lam XL) im Sauerstoffplasma strukturiert. Nach Ab
scheiden einer TiN-Barriere, 10 nm in einer AMAT Endura 5500
und Aufbringen einer dünnen Haft- und Startschicht (500 nm Ti
und 100 nm Cu) werden die Strukturen galvanisch mit Kupfer
gefüllt (Novellus SABRE System). Das überstehende Kupfer wird
anschließend in einem CMP-Prozess zurückgeschliffen. Die ent
standenen sind Strukturen homogen, blasen- und rissfrei und
zeigen keinerlei Haftungsprobleme. Fig. 1 zeigt eine elektro
nenmikroskopische Aufnahme eines Bruchs durch die im Beispiel
hergestellte Struktur. Auf dem Siliziumsubstrat 1 sind Leiterbahnen
2 aus Kupfer angeordnet. Der Zwischenraum zwischen
benachbarten Leiterbahnen 2 ist mit Polybenzoxazol 3 ausge
füllt, das eine gleichmäßige Struktur aufweist, also homogen
und frei von Rissen und Blasen ist.
Beispiel 22 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Polyhydroxyamid 2 verwendet wird. Auch hier
enthält man haftfeste, blasen- und rissfreie Strukturen.
Beispiel 22 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Polyhydroxyamid 3, gelöst in NMP, verwendet
wird. Auch hier enthält man haftfeste, blasen- und rissfreie
Strukturen.
Beispiel 22 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Polyhydroxyamid 5, gelöst in NMP, verwendet
wird. Auch hier enthält man haftfeste, blasen- und rissfreie
Strukturen.
Beispiel 22 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Material aus EP 0 264 678 B1, Beispiel 1,
verwendet wird. Hier zeigen die Strukturen nach einer solchen
Prozessfolge Risse und Haftungsprobleme.
Die Dielektrizitätskonstante wird nach dem in Fig. 2a gezeig
ten Schema gemessen. Dazu wird das Polyhydroxyamid 2 in NMP
gelöst (25%-ige Lösung) und die Lösung über eine Membran mit
0,2 µm Poren Druckfiltriert. Diese Lösung wird auf ein Sub
strat 4, auf dem sich bereits eine 600 nm dicke Ti-Schicht 5
befindet, aufgeschleudert. Die Schicht 6 wird bei 100°C und
140°C je 2 min auf einer Hotplate und anschließend für 1
Stunde bei 400°C unter Schutzgas getempert. Auf diese
Schicht 6 werden anschließend über eine in Fig. 2b darge
stellte Schattenmaske Ti-Elektroden 7 aufgesputtert. Die
Schattenmaske weist Öffnungen 8 auf, welche der Position der
Ti-Elektroden 7 entsprechen. Die Dieelektrizitätskonstante
wird mit einem Impedanzspektrometer 9 bestimmt und beträgt im
Frequenzbereich von 100 Hz bis 1 MHz 2,5.
Beispiel 27 wird wiederholt, wobei der Versuch jedoch mit ei
nem Polyhydroxyamid, hergestellt analog Beispiel 1 von US 5,077,378
durchgeführt wird. Es wird im Frequenzbereich von
100 Hz bis 1 MHz eine Dielektrizitätskonstante von 3,1 gemes
sen.
Das Polyhydroxyamid 1 wird in NMP gelöst (20 Gew.-%-ige Lö
sung) und die Lösung über eine Membran mit 0,2 µm Poren
druckfiltriert. Diese Lösung wird auf ein Substrat aufge
schleudert, auf dem sich bereits metallische Strukturen be
finden. Nach Aufschleudern der Lösung wird die Schicht je 2 min
bei 100°C, 140°C und 200°C auf einer Hotplate getrocknet
und anschließend 1 Stunde bei 400°C unter Stickstoff getem
pert. Die Metallstrukturen, die teilweise ein Aspektverhält
nis über 4 haben, wobei der Abstand zwischen den Strukturen
teilweise nur 120 nm beträgt, werden bei diesem Prozess e
lektrisch voneinander isoliert. Das PBO-Material füllt die
Gräben defektfrei. Eine rasterelektronenmikroskopische Auf
nahme eines Bruchs senkrecht zu den Leiterbahnen ist in Fig.
3 dargestellt. Auf dem Substrat 10 sind metallische Struktu
ren 11 angeordnet. Die zwischen den Metallstrukturen 11 ange
ordneten Gräben 12 sind bis zu ihrem Grund vollständig mit
dem Dielektrikum ausgefüllt.
Beispiel 29 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Polyhydroxyamid 7 verwendet wird. Auch hier
werden die Gräben defektfrei gefüllt.
Beispiel 29 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxamids 1 das Polyhydroxyamid 9 verwendet wird. Auch hier
werden die Gräben defektfrei gefüllt.
Die in diesem Beispiel hergestellte Struktur ist in Fig. 4
wiedergegeben. Das Polyhydroxyamid 4 wird in γ-Butyrolacton
gelöst (20%-ige Lösung) und die Lösung über eine Membran mit
0,2 µm-Poren druckfiltriert. Die Lösung wird auf ein Silizi
umsubstrat 13 mit 2500 rpm, 25 s aufgeschleudert, die Schicht
2 min bei 100°C und anschließend 2 min bei 140°C auf einer
Hotplate getrocknet. Durch den darauffolgenden Cure-Prozess,
1 Stunde bei 400°C unter Stickstoff, wird das Material in das
entsprechende Polybenzoxazol umgewandelt. Auf diese ca. 700 nm
dicke PBO-Schicht 14 wird anschließend eine 150 nm Silizi
umoxid-Schicht 15 mittels einer PECVD-Anlage (Novellus Con
cept 1) als sog. Hardmask aufgebracht. Die Hardmask wird über
einen Standardlithografie- und einen Plasmaätzprozess struk
turiert und der Fotoresist entfernt. Auf die strukturierte
Hardmask wird eine zweite Schicht 16 aus dem Polyhydroxyamid
4 aufgetragen. Die 20%-ige Lösung des Materials wird bei
3000 rpm aufgeschleudert, je 2 min bei 100°C und 140°C getrocknet
und 1 Stunde bei 400°C getempert. Auf die zweite
PBO-Schicht 16 wird eine 150 nm dicke Siliziumdioxidschicht
als Hardmask abgeschieden. Diese Schicht wird ebenfalls über
eine Standardlithografie mit anschließendem Plasmaätzprozess
strukturiert. Die beiden PBO-Schichten werden dann in einer
RIE-Anlage (Lam XL) im Sauerstoffplasma über die SiO2-Masken
strukturiert. Es entstehen im PBO vertikale Strukturen mit
glatten Seitenwänden. Eine rasterelektronenmikroskopische
Aufnahme der Struktur ist in Fig. 4 dargestellt. Man erkennt,
dass sowohl in der ersten PBO-Schicht 14, wie auch in der
zweiten PBO-Schicht 16 Strukturen mit senkrechten Flanken 17,
18 erzeugt wurden.
Beispiel 32 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxyamid 4 das Polyhydroxyamid 6 verwendet wird. Auch hier
enthält man eine defektfreie Dual Damascene Struktur mit ver
tikalen und glatten Seitenwänden.
Beispiel 32 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxyamid 4 das Polyhydroxyamid 8 verwendet wird. Auch hier
enthält man eine defektfreie Dual Damascene Struktur mit ver
tikalen und glatten Seitenwänden.
Beispiel 32 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle des Poly
hydroxyamid 4 das Polyhydroxyamid 10 verwendet wird. Auch
hier enthält man eine defektfreie Dual Damascene Struktur mit
vertikalen und glatten Seitenwänden.
Claims (11)
1. Poly-o-hydroxyamide der Formel I:
wobei bedeutet:
X: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
R1 einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
R2: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus einem Wasserstoffatom, einem Trifluormethylrest, einem Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R3: ein Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein Arylrest mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen;
R4: einen zweibindigen Rest, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
Y1 und Y2: jeweils unabhängig voneinander einen Rest, der aus gewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
wobei wenn R4 = -CH2- x = 0-10, und weiter bedeutet:
n: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
m: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
p: eine ganze Zahl zwischen 0 und 50;
x: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
y: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
w: eine ganze Zahl zwischen 0 und 10.
wobei bedeutet:
X: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
R1 einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
R2: einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet ist aus einem Wasserstoffatom, einem Trifluormethylrest, einem Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R3: ein Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein Arylrest mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen;
R4: einen zweibindigen Rest, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
Y1 und Y2: jeweils unabhängig voneinander einen Rest, der aus gewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus:
wobei wenn R4 = -CH2- x = 0-10, und weiter bedeutet:
n: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
m: eine ganze Zahl zwischen 1 und 100;
p: eine ganze Zahl zwischen 0 und 50;
x: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
y: eine ganze Zahl zwischen 1 und 10;
w: eine ganze Zahl zwischen 0 und 10.
2. Poly-o-hydroxyamide nach Anspruch 1, wobei R1 ein
Trifluormethylrest ist.
3. Polybenzoxazole der Formel II:
wobei bedeutet:
Und R1, R2, R3, R4, n, m, p, x, y und w die in Anspruch 1 an gegebene Bedeutung aufweisen.
wobei bedeutet:
Und R1, R2, R3, R4, n, m, p, x, y und w die in Anspruch 1 an gegebene Bedeutung aufweisen.
4. Polybenzoxazol nach Anspruch 3, wobei R1 ein Trifluor
methylrest ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Poly-o-hydroxyamiden nach
Anspruch 1, wobei ein Bisaminophenol der Formel III:
in der R1 und R2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung auf weisen
umgesetzt wird mit einem aktivierten Dicarbonsäurederivat der Formel IV:
wobei L für eine aktivierende Gruppe steht und Y1 die in An spruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.
in der R1 und R2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung auf weisen
umgesetzt wird mit einem aktivierten Dicarbonsäurederivat der Formel IV:
wobei L für eine aktivierende Gruppe steht und Y1 die in An spruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Umsetzung in Gegen
wart eines aktivierten Dicarbonsäurederivates der Formel V
durchgeführt wird:
wobei U für eine aktivierende Gruppe steht und Y2 die in An spruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.
wobei U für eine aktivierende Gruppe steht und Y2 die in An spruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Umsetzung in
Gegenwart einer Base durchgeführt wird.
8. Verfahren zur Herstellung von Polybenzoxazolen nach An
spruch 2, wobei Poly-o-hydroxyamide nach Anspruch 1 erhitzt
werden.
9. Elektronisches Bauteil, umfassend ein Dielektrikum, wel
ches ein Polybenzoxazol nach Anspruch 3 enthält.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils
nach Anspruch 9, wobei eine Lösung eines Poly-o-hydroxyamids
nach Anspruch 1 in einem Lösungsmittel hergestellt wird, die
Lösung auf ein Substrat aufgebracht und das Lösungsmittel
verdampft wird, sodass ein Film erhalten wird, der Film er
hitzt wird um das Poly-o-hydroxyamid zu zyklisieren und der
Film strukturiert wird um eine Resiststruktur zu erhalten,
welche Gräben aufweist, auf der Resiststruktur ein leitendes
Material abgeschieden wird, so dass die Gräben mit dem lei
tenden Material ausgefüllt sind, und überschüssiges leitendes
Material entfernt wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils
nach Anspruch 9, wobei eine Lösung eines Poly-o-hydroxyamids
nach Anspruch 1 in einem Lösungsmittel hergestellt wird, die
Lösung auf ein Substrat aufgebracht wird, welches auf seiner
Oberfläche metallische Strukturen aufweist, zwischen denen
Gräben angeordnet sind, das Lösungsmittel verdampft wird, so
dass die Gräben mit dem Poly-o-hydroxyamid ausgefüllt sind,
und das Substrat erhitzt wird, um das Poly-o-hydroxyamid zu
zyklisieren.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10147927A DE10147927B8 (de) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Poly-o-hydroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
US10/261,034 US6900284B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-30 | Poly-o-hydroxyamides, polybenzoxazoles, processes for producing poly-o-hydroxyamides, processes for producing polybenzoxazoles, dielectrics including a polybenzoxazole, electronic components including the dielectrics, and processes for manufacturing the electronic components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10147927A DE10147927B8 (de) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Poly-o-hydroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10147927C1 true DE10147927C1 (de) | 2003-03-06 |
DE10147927B8 DE10147927B8 (de) | 2004-07-08 |
Family
ID=7700665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10147927A Expired - Fee Related DE10147927B8 (de) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Poly-o-hydroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6900284B2 (de) |
DE (1) | DE10147927B8 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG106149A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-09-30 | Infineon Technologies Ag | Insulation material for aluminum and copper metalizations |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10244649B4 (de) * | 2002-09-25 | 2006-02-02 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung |
US8920667B2 (en) * | 2013-01-30 | 2014-12-30 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical-mechanical polishing composition containing zirconia and metal oxidizer |
CN103554050B (zh) * | 2013-11-07 | 2015-12-30 | 大连理工大学 | 一种苯并噁唑化合物的合成方法 |
KR101788093B1 (ko) * | 2014-03-19 | 2017-10-19 | 제일모직 주식회사 | 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997010193A1 (en) * | 1995-09-12 | 1997-03-20 | The Dow Chemical Company | Ethynyl substituted aromatic compounds, synthesis, polymers and uses thereof |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0761717B1 (de) * | 1995-08-31 | 2001-06-06 | Infineon Technologies AG | Verfahren zur Herstellung von Poly-o-hydroxyamiden und Poly-o-mercaptoamiden |
DE59711315D1 (de) * | 1996-12-11 | 2004-03-25 | Infineon Technologies Ag | Herstellung von Polybenzoxazol- und Polybenzothiazol-Vorstufen |
EP0905170B1 (de) * | 1997-09-24 | 2013-10-30 | Qimonda AG | Polybenzoxazol- und Polybenzothiazol-Vorstufen |
DE59814201D1 (de) * | 1997-09-24 | 2008-05-15 | Infineon Technologies Ag | Polybenzoxazol- und Polybenzothiazol-Vorstufen |
US6384182B2 (en) * | 1999-04-09 | 2002-05-07 | Central Glass Company, Limited | Fluorine-containing polybenzoxazole |
JP2000290374A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Central Glass Co Ltd | 含フッ素ポリベンゾオキサゾール |
DE10011608A1 (de) | 2000-03-10 | 2001-10-18 | Infineon Technologies Ag | Bis-o-aminophenole und o-Aminophenolcarbonsäuren |
-
2001
- 2001-09-28 DE DE10147927A patent/DE10147927B8/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-09-30 US US10/261,034 patent/US6900284B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997010193A1 (en) * | 1995-09-12 | 1997-03-20 | The Dow Chemical Company | Ethynyl substituted aromatic compounds, synthesis, polymers and uses thereof |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG106149A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-09-30 | Infineon Technologies Ag | Insulation material for aluminum and copper metalizations |
US7244803B2 (en) | 2002-06-27 | 2007-07-17 | Infineon Technologies Ag | Poly-o-hydroxyamide, polybenzoxazole from the poly-o-hydroxyamide, electronic component including a polybenzoxazole, and processes for producing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030176623A1 (en) | 2003-09-18 |
US6900284B2 (en) | 2005-05-31 |
DE10147927B8 (de) | 2004-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69913011T2 (de) | Funktionelle Gruppen für die Vernetzung von Polymeren | |
DE69918316T3 (de) | Haftvermittler und adhäsionsfähige harzzusammensetzungen und daraus hergestellte gegenstände | |
EP0291778B1 (de) | Verfahren zur Herstellung hochwärmebeständiger Dielektrika | |
DE60311635T2 (de) | Zusamensetzung zur Herstellung von porösen dielektrischen Filmen | |
EP1375559B1 (de) | Dielektrikum mit Sperrwirkung gegen Kupferdiffusion | |
DE69822918T2 (de) | Elektronisches Teil und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0157930B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyimid- und Polyisoindolochinazolindion-Reliefstrukturen | |
DE102006029334A1 (de) | Material zum Ausbilden eines Belichtungslicht blockierenden Films, mehrschichtige Verbindungsstruktur und Herstellungsverfahren dafür, und Halbleitervorrichtung | |
DE10147927C1 (de) | Poly-o-hyodroxyamide, Polybenzoxazole, elektronisches Bauteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
EP1375563B1 (de) | Isoliermaterial für Aluminium und Kupfermetallisierungen | |
DE112004001135B4 (de) | Neuartiges Polymer und Herstellung von Nanoporösem, niedrig dielektrischem Polymerverbundfilm unter Verwendung desselben | |
EP0905170B1 (de) | Polybenzoxazol- und Polybenzothiazol-Vorstufen | |
DE10136382A1 (de) | Phenylverknüpfte Oxazolcyanurate als Dielektrikum mit guten Klebe-und Fülleigenschaften | |
DE10115882B4 (de) | Polyhydroxamide, daraus durch Cyclisierung erhältliche Polybenzoxazole, Verfahren zur Herstellung der Polyhydroxamide und Polybenzoxazole, Beschichtungsmaterial für elektronische Bauelemente, elektronische Bauteile mit einer Schicht der Polybenzoxazole, Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit den Polyhydroxamiden, Verwendung von Polybenzoxazolen als Isolier- und/oder Schutzschicht und Zusammensetzung enthaltend das Polyhydroxamid | |
DE10130601B4 (de) | Substanz und Verfahren zur Herstellung einer porösen Schicht unter Verwendung der Substanz | |
DE3382653T2 (de) | Chinoxalin-polymere mit biphenylen-endgruppen und ihre verwendung als isolierueberzuege in halbleiterelementen. | |
DE3485758T2 (de) | Verfahren zur bildung einer schicht aus dielektrischem material aus polyimid auf einer elektronischen komponente und nach diesem verfahren hergestellte komponente. | |
DE10218788A1 (de) | Dielektrika mit selbstgenerierten Poren und Monomere für poröse Dielektrika | |
DE10126572B4 (de) | Polyhydroxyamide und daraus erhältliche hochvernetzte chemisch und thermisch stabile Polymere | |
EP0544165B1 (de) | Phenylchinoxalin-Copolymere | |
DE102006062728B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür | |
JP2894565B2 (ja) | 接着性耐熱コーティング剤 | |
JPH06271772A (ja) | シルセスキオキサンポリマー組成物 | |
KR19990069544A (ko) | 광반응성 단량체 및 이를 포함하는 폴리이미드전구체 조성물 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8396 | Reprint of erroneous front page | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |