JPH10135199A

JPH10135199A - 集積回路素子及び作製プロセス

Info

Publication number: JPH10135199A
Application number: JP9258163A
Authority: JP
Inventors: Lupton Hedrick James; ジェイムズ・ラプトン・ヘドリック; Dennis Miller Robert; ロバート・デニス・ミラー; Ayangaa Surinibasan Sateianarayan; サティアナラヤン・アヤンガー・スリニバサン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1998-05-22
Also published as: KR19980032200A; SG55379A1; TW359018B

Abstract

(57)【要約】【課題】改良された誘電組成物及び集積回路素子を提
供する。【解決手段】 (i)基板と、(ii)基板上に配置された金
属回路配線と、(iii)回路配線上に配置された改良され
た誘電材料とを有する。誘電材料は、好適にはアルコキ
シシリルアルキル基を末端とするイミド化ポリアミック
酸エステルを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改良された誘電組
成物及びこの改良された誘電材料を有する集積回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミドは、チップ(ラインのチップ
背面等)、薄膜パッケージ、及びプリント回路基板を含
む集積回路の製造に用いられるものとして技術的に知ら
れている。ポリイミドは、誘電性介在層、受動性の層、
α粒子障壁、及び応力緩和を形成する際に有用である。
ポリイミドは、特に、マルチチップ・モジュール上のチ
ップを相互接続する導電性配線を絶縁するための介在層
誘電材料として有用である。これは、薄膜配線として知
られている。マルチチップ・モジュールは、チップと回
路ボードの間に位置する中間位置のパッケージングであ
る。マルチチップ・モジュールは、一般的に知られた技
術である。マルチチップ・モジュールは、電源面、信号
面及び接地面からなる多重層から形成されており、これ
らの層は、チップへ電源を供給し、かつモジュール上の
チップ間での又は回路基板へ若しくは回路基板から入出
力信号を配信する。

【０００３】マイクロエレクトロニクス工業において
は、メモリや論理素子等の多層回路素子における回路密
度の向上が要望され続けている。それにより、性能を高
めると共にコストを低減することができるからである。
この目的を実現するためには、回路の配線幅等の最小特
性寸法を小さくし、また、介在させる誘電材料の誘電定
数を小さくすることにより、クロストークや容量結合を
増大させることなく回路配線の間隔をさらに狭くできる
ようにする。ポリイミドは、約３．０の誘電定数をもつ
と共に、半導体製造に関する現在の処理操作と熱サイク
ルに耐える機械特性及び熱特性を有する。しかしなが
ら、将来の集積回路素子用の誘電材料は、ポリイミドよ
りも低い誘電定数（すなわち、＜３）を呈しかつ機械特
性と熱特性を満足することが望まれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された誘電材料を有する改良された集積回路素子を提供
することである。本発明の他の目的は、以下の開示から
明らかとされるであろう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に関する改良され
た誘電材料は、好適にはトリアルコキシシリルアルキル
基を末端とする硬化したポリアミック酸エステルを有す
る。さらに本発明は、集積回路素子にも関連する。一実
施例における素子は、(i)基板と、(ii)上記基板上に位
置する相互接続用の金属回路配線と、(iii)（上記回路
配線の上及び／又は間において）上記回路配線に隣接し
て位置する改良された誘電材料とを有する。

【０００６】本発明はさらに、集積回路パッケージング
素子及び本発明の集積回路素子を作製するプロセスに関
する。本発明のより詳細な開示は、以下の説明及び添付
の図面により示される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の集積回路の実施
例を示す図である。この素子は、一般に、基板２と、金
属回路配線４と、本発明による改良された誘電材料６と
を有する。基板２は、その中に形成された垂直方向の金
属スタッド８を有する。回路配線は、素子内に電気信号
を配信し、電源を与え、素子から信号を出力させるべく
機能する。適宜の集積回路素子は、一般的に多層の回路
配線を有し、それらが垂直方向の金属スタッドにより相
互接続されている。

【０００８】本発明の素子のための適宜の基板として
は、ケイ素、二酸化ケイ素、ガラス、窒化ケイ素、セラ
ミクス、アルミニウム、銅、及び、ヒ化ガリウムがあ
る。他の適宜の基板については、当業者であれば周知で
あろう。多層集積回路素子においては、下層の絶縁され
た回路配線が基板としても機能できる。

【０００９】適宜の回路配線は、一般的に、銅、アルミ
ニウム、タングステン、金、銀、又はこれらの合金等、
金属の導電性材料である。任意であるが、回路配線は、
ニッケル、タンタル若しくはクロム等の金属性ライナ
ー、又は、障壁層若しくは接着層等の他の層（例えば、
ＳｉＮ、ＴｉＮ）で被覆してもよい。

【００１０】本発明の好適例は、１又は複数の集積回路
チップへ信号及び電源の電流を与える集積回路パッケー
ジング素子（マルチチップ・モジュール）に関する。こ
の素子は、(i)回路ボードへの接続用の導電体を有する
基板を有し、(ii)上記基板上に交互に配置される複数の
電気絶縁層及び導電層であって少なくとも導電層が本発
明による改良されたポリイミド膜を有し、そして(iii)
導電体、導電層、及び集積回路チップを電気的に相互接
続する複数の経路を有する。

【００１１】集積回路パッケージング素子は、集積回路
チップと回路ボードの間の中間位置のパッケージングで
ある。集積回路チップは集積回路パッケージング素子上
に装着され、そして集積回路パッケージング素子は回路
ボード上に装着される。

【００１２】パッケージング素子の基板は、一般的にガ
ラス、ケイ素又はセラミクス等の不活性基板である。こ
の基板には、任意に集積回路を配置することができる。
基板には、パッケージング素子を回路ボードへ電気的に
接続するための入力／出力ピン(Ｉ／Ｏピン)等の導電体
が設けられる。複数の電気絶縁層及び導電層（誘電性絶
縁材料中に配置された導電性回路を有する層）が、交互
に基板上に積層される。これらの層は、一般的に、層プ
ロセスにより一つの層となるように基板上に形成され、
各層は別個のプロセス工程で形成される。

【００１３】さらにパッケージング素子は、集積回路チ
ップを受容する受容手段を有する。適宜の受容手段は、
チップＩ／Ｏピンを受容するピンボード又はチップへの
半田接続用の金属パッドを含む。一般的にパッケージン
グ素子は、通常垂直方向に配列された複数の導電性経路
も有し、これらはＩ／Ｏピン、導電層、及び、受容手段
内に配置された集積回路チップを相互接続する。集積回
路パッケージング素子の機能構造及び製造方法は当業者
には知られており、米国特許第4,489,364号、同第4,50
8,981号、同第4,628,411号、及び同第4,811,082号に開
示されている。これらをここに参照する。

【００１４】本発明の重要な特徴は、回路配線の上、周
囲、及び／又は間に位置する誘電材料である。多層集積
回路素子においては、しばしば、回路配線の次層を形成
するための基板として機能させるべく誘電材料を平面と
することができる。この誘電材料は、(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳ
ｉＲ′-を末端（末端基）とするイミド化ポリアミック
酸エステルを有する。ここで、ｍは１、２若しくは３、
ｍ＋ｎ＝３、Ｒ及びＲ′はハイドロカルビル基、及び、
Ｒ″は水素化物若しくはハイドロカルビル基である。末
端基は、好適には、モノ、ジ、若しくはトリＣ_1-6アル
コキシシリルＣ₁ _-6アルキル基若しくはアリル基（例え
ば、フェニレン、ベンジレン、ナフチレン、アントラセ
ニレン等）である。ここで用いられる通り、ハイドロカ
ルビル基は、炭化水素をベースとする基（一若しくは二
の官能基）を意味し、分子の残りの部分に付いた炭素原
子を有し、顕著な炭化水素特性をもつ。ハイドロカルビ
ル基は、次のものを含む。

【００１５】(1)炭化水素基：脂肪族（Ｃ１−Ｃ１０ア
ルキル若しくはアルケニル及びＣ５−１０シクロアルキ
ル若しくはシクロアルケニル）、芳香族、脂肪族置換芳
香族、芳香族置換脂肪族等である。これらの基は当業者
に知られている。例えば、メチル(二官能基のハイドロ
カルビル基のメチレン)、エチル、ブチル、へキシル、
オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、オクタデ
シル、シクロヘキシル、フェニル、ナフチル、ベンジ
ル、及びアントラセニル（全ての異性体を含む）があ
る。

【００１６】(2)置換炭化水素基：非炭化水素置換基を
含む基である。本発明の要旨においては、その基の顕著
な炭化水素特性が変化しないものを意味する。当業者で
あれば、適宜の置換基（例えば、ハロ、アルコキシ、カ
ルバルコキシ、ニトロ）を認知している。

【００１７】(3)ヘテロ基：本発明の要旨の範囲内での
顕著な炭化水素特性を有しながら、鎖又は環の中に存在
する炭素以外の原子を含み、それ以外は炭素原子からな
る基である。適宜のヘテロ原子は当業者には自明であ
り、例えば、窒素、酸素、及び硫黄がある。

【００１８】一般的に、炭化水素をベースとする基の中
で１０個の炭素原子毎に、置換基又はヘテロ原子は約３
個を超えず、好適には１個を超えて存在しない。

【００１９】末端基をもつポリアミック酸エステルは、
好適には、(i)ジアミン、(ii)ジエステルジアシルハロ
ゲン化物（例えば、塩化物）、及び(iii)アミノアルコ
キシシランから生成される。適宜のジアミンは、Ｈ₂Ｎ
ＲＮＨ₂の形であり、ここでＲは次の通りである。

【００２０】

【化１】

【００２１】化１においてＸは、１乃至３個の炭素原子
若しくはハロ炭素原子、カルボニル、−Ｏ−、−Ｓ−、
−ＳＯ２−及び−Ｎ−アルキルを有するアルキレン鎖か
らなる基の中から選択される。さらに、アルキレン鎖
は、ハロアルキル（例えば、トリフルオロメチル）及び
フェニルで置換することができる。芳香族環は、例えば
トリフルオロメトキシ等により任意に置換することがで
きる。ジアミンについての適宜のＲとしては、次のもの
が含まれる。

【００２２】

【化２】

【００２３】化２におけるｙは、トリフルオロメチル、
フェニル若しくは置換されたフェニルから選択される。
適宜の芳香族ジアミンは、p-フェニレンジアミン、4,4'
-ジアミノ-ジフェニルアミン、ベンジジン、4,4'-ジア
ミノ-ジフェニルエーテル、1,5-ジアミノ-ナフタレン、
3,3'-ジメチル-4,4'ジアミノ-ビフェニル、3,3'-ジメト
キシベンジジン、1,4-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼ
ン、1,3-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2-ビス
[4-アミノフェニル]ヘキサフルオロプロパンである。

【００２４】ジアミン中のＲもまた、脂肪族基又は脂環
式基とすることができる。例えば、シクロへキシレン等
のシクロアルキレン等である。適宜の脂肪族ジアミン
は、1,4-ジアミノシクロヘキサン及びビス(4-アミノシ
クロヘキシル)メタンを含む。

【００２５】好適なジアミンは、上記の化学式中のＸが
＞Ｃ(フェニル)(トリフルオロメチル)であるようなジア
ミンである。好適なジアミンとしては、9,9'-ビス(4-ア
ミノフェニル)フルオレン(ＦＤＡ)、4,4'-オキシジアニ
リン、及び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,
2,2-トリフルオロエタン(３ＦＤＡ)がある。

【００２６】ジエステルジアシルクロリドは、次の化学
式を適宜有する対応する二酸無水物から適切に生成され
る。

【００２７】

【化３】

【００２８】化３においてＡｒは、次の中から選択する
ことができる。

【００２９】

【化４】

【００３０】適宜の二酸無水物には、ピロメリト酸二無
水物、ベンゾフェノン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカル
ボキシフェニル)プロパン二無水物、3,3',4,4'-ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキ
シフェニル）エーテル二無水物、ビス(3,4-ジカルボキ
シフェニル)チオエーテル二無水物、ビスフェノールＡ
ビスエーテル二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシル
フェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7-
ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカ
ルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6-ナフタ
レンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物、3,4,3',4'-ベンゾフェノン
テトラカルボン酸二無水物、及びテルフェニル二無水物
がある。好適なジエステルジアシルクロリドは、ピロメ
リト酸ジエチルジアシルクロリドである。

【００３１】ジエステルジアシルクロリドは、対応する
酸無水物を適宜のアルコール及びオキサリルクロリドと
順次反応させることにより生成される。適宜のアルコー
ルはエタノールである。イミド化の速度は、エステル基
の電子置換基効果（例えば、エタノールからのエチルエ
ステル置換基）により変化させることができる。そし
て、本発明に用いる他の適宜のアルコールは当業者には
周知であり、例えば、Hergenrotherによる「High Perfo
rmance Polymers(高機能高分子)」(1994)に開示されて
おり、ここに参照する。適宜のジエステルジアシルクロ
リドは、ピロメリト酸ジエチルジクロル、テトラカルボ
ン酸ジエチルジクロロビフェニル、及び、オキシジフタ
ル酸ジエチルジクロルである。他の適宜のジアミン及び
ジエステルジアシルクロリドは当業者には周知であり、
例えば、米国特許第4,720,539号及び米国特許出願第08/
058,303(1992年5月10日出願)に開示されており、ここに
参照する。

【００３２】適宜のアミノアルコキシシランは、(Ｈ₂Ｎ
Ｒ′Ｓｉ(Ｒ″)_m(ＯＲ)_n)の形を有する。ここでｍ＋ｎ
＝３(ｎは好適には３)であり、Ｒは好適にはＣ_1-6アル
キルである。そしてＲ′は、好適にはＣ_1-6アルキレン
(例えば、メチレン)又はフェニレン、ベンジレン若しく
はナフチレン等の非ヘテロ原子アリル基(ヘテロ原子の
ない炭化水素芳香族基)であり、アミノ基とケイ素原子
の間に位置している。Ｒは反応中に切り離されて組成物
から除かれるので、Ｒは不用意に反応を妨げることのな
い任意の有機系基とすることができる。そしてそのよう
な基については、本明細書中に記載されたと同等とみな
すべきである。ｎが３未満である場合、Ｒ″は水素化物
又は低級Ｃ_1-6アルキルが好ましい。好適なシランは、
アミノフェニルトリメトキシシランである。他の適宜の
シラン反応物は、当業者には周知であろう。

【００３３】ポリアミック酸エステル反応物を生成する
ために、３つの前駆体を適切な定比量で（例えば、所望
する分子量の高分子生成物を得るために、１：１のジア
ミンとジエステルジアシルクロリドを、カローザス公式
から計算されたシラン量と共に）適宜の溶媒（ＮＭＰ
等）に溶解させる。これにより、アルコキシシリルアル
キル末端を有するポリアミック酸エステルとなる。アル
コキシシリルアルキル末端を有するポリアミック酸エス
テル反応物は、分子量(Ｍｎ)約５，０００〜２０，００
０g/molである。適宜のアルコキシシリルアルキル末端
のポリアミック酸エステルは、次の構造を有する。

【００３４】

【化５】

【００３５】化５においてＲは、フェニル又はＣ_1-6ア
ルキルであり、ポリアミック酸エステル置換基はエチル
である。

【００３６】必要であれば、ポリアミック酸エステルを
単離して精製することができる。ポリアミック酸エステ
ル溶液は、低粘度で高固体含有率（例えば、＞４０〜５
０重量％）を有する。ポリアミック酸エステルは、標準
的な周知の技術により膜として基板上に配置させること
ができる。

【００３７】誘電組成物は、ポリアミック酸エステルを
硬化させることにより生成される。ポリアミック酸エス
テルは、３７５℃以上の高いイミド化温度を有する。組
成物を硬化させるために、直接的に若しくは段階方式
（例えば、鎖を伸ばすために２００℃で２時間加熱した
後、４００℃へ上げて２時間保持する）で組成物を高温
に加熱する。これによりポリアミック酸エステルのイミ
ド化とシリル反応基の架橋縮合が完了する。

【００３８】本発明の誘電組成物は、８０℃における誘
電定数が３．２未満、好適には３．０未満、そしてより
好適には２．８未満である。この誘電組成物は、高温に
おいて低い熱膨張係数（例えば、４５０℃で１０００×
１０^-6（すなわち１０００ppm）、好適には５００×１
０^-6、より好適には１００×１０^-6）を呈するので、そ
の後の熱処理工程中においても膜の亀裂を避けられる。
この組成物は、強い機械的特性及び摩擦特性と、高い均
一性のある光学特性及び誘電特性を有する。さらにこの
組成物は、熱応力(thermal stress)が１００MPa未満、
好適には５０MPa未満である。さらにこの誘電組成物
は、亀裂に耐える機械的特性を有するので、化学的／機
械的に平面化することができ、多層集積回路素子におい
て更なる回路層をリソグラフィにより容易に形成でき
る。この誘電組成物は、厚膜の状態で高い周囲湿度の中
でも大きな絶縁破壊電圧、優れた強靱さ、及び高い耐亀
裂性を有する。この誘電組成物は、光学的に透明であり
かつ基板に対して良好に付着する。この誘電組成物は、
加熱中の収縮が最小限（例えば、１０％未満）である。

【００３９】さらに本発明は、集積回路素子の製造プロ
セスに関連する。図２は、一つのプロセス例の第１のス
テップを示しており、トリアルコキシシリルアルキル末
端をもつポリアミック酸エステルを含む本発明の誘電組
成物からなる層１０が基板２上に配置される。基板２
は、垂直方向の金属スタッド８と共に示されている。ポ
リアミック酸エステルは、ジメチルプロピレン尿素(Ｄ
ＭＰＵ)、ＮＭＰ等の適宜の溶媒に溶解させられ、スピ
ンコーティング若しくはスプレーコーティング又はドク
ターブレーディング等の周知の方法により基板に対して
適用される。溶液は独自の高固体含有率（40〜50％）を
有するので、優れた平面化特性を呈する。このプロセス
の第２のステップでは、ポリアミック酸エステルの鎖の
伸長とイミド化の両方のためにポリアミック酸エステル
を高温へ加熱する。好適には、この組成物は、アミン若
しくはブレンステッド塩基等の塩基の存在下で加熱され
る。塩基は、より低い初期硬化温度、例えば２００℃未
満でのイミド化を可能とする触媒となる。適切には、こ
の塩基は、有機アミンである。アミンは、高沸点を有
し、反応完了時には加熱により除去可能であることが好
ましい。適切な塩基は、Ｎ-メチルジエタノールアミン
である。他の適切な塩基は当業者には周知であり、米国
特許第5,206,117号等に開示されている。

【００４０】図３は、プロセスの第３のステップを示し
ており、リソグラフィ手法により誘電組成物の層１０に
パターン形成することにより、組成物の層中にトレンチ
(凹部)１２を形成する。図３に示すトレンチ１２は、基
板２及び金属スタッド８へと延びる。リソグラフィによ
るパターン形成は、一般に、(i)例えば、ShipleyやHoec
hst Celaneseにより市販されている正又は負のフォトレ
ジスト(ＡＺフォトレジスト)で誘電組成物の層１０をコ
ーティングし、(ii)フォトレジストを、ＵＶや深ＵＶ等
の電磁波等の放射線に対してイメージ通りに（マスクを
通して）露光させ、(iii)適宜の塩基性現像液を用いて
レジスト中のイメージを現像し、そして、(iv)反応性イ
オン・ビーム・エッチング(ＲＩＥ)等の適宜の転写技術
を用いて、誘電組成物の層１０を通してイメージを基板
２へ転写する。適宜のリソグラフィによるパターン形成
技術は当業者に周知であり、Thompsonらによる「Introd
uction to Microlithography」(1994)等に開示されてい
る。

【００４１】図４は、本発明の集積回路を製造するプロ
セスの第４のステップを示しており、パターン化された
誘電層１０上に金属膜１４が析出させられる。好適な金
属材料としては、銅、タングステン、及びアルミニウム
を含む。金属は、パターン化された誘電層の上に周知の
技術により適宜析出させられる。例えば、化学蒸着(Ｃ
ＶＤ)、プラズマ増強ＣＶＤ、電気メッキ及び化学メッ
キ、スパッタリング等である。

【００４２】図５は、このプロセスの最後のステップで
あり、過剰な金属材料を除去する（すなわち、金属膜１
４を平坦化する）ことにより膜１４が、パターン化され
た誘電層１０とほぼ同じ高さとなる。平坦化は、化学的
若しくは機械的研磨を用いて、又は選択的乾式若しくは
湿式エッチングを用いて実行できる。適宜の化学的若し
くは機械的研磨は当業者に周知の技術である。

【００４３】図６乃至図８は、集積回路を製造する本発
明のプロセスの別の例を示す図である。この例の第１の
ステップでは、基板１８上に金属膜１６を析出させる。
基板１８には、垂直方向の金属スタッド２０も設けられ
る。図７は、このプロセスの第２のステップであり、金
属膜をリソグラフィによりマスクを通してパターン化
し、トレンチ２２を形成する。図８は、このプロセスの
第３のステップであり、本発明のポリアミック酸エステ
ルの層２４が、パターン化された金属膜１６上に設けら
れる。このプロセスの最後のステップでは、ポリアミッ
ク酸エステルを加熱することにより、ポリアミック酸エ
ステルをイミド化する。その後に、任意であるが、多層
集積回路における後続のプロセスのために誘電層を平坦
化してもよい。

【００４４】

【実施例】次の実施例は、本発明の詳細な説明である。
細部の記述は、例示であり、前述のより一般的に記載さ
れた方法の範囲に含まれる。各実施例は、説明を目的と
して提示されたもので、本発明の範囲を限定する意図で
はない。

【００４５】実施例１：トリメトキシシラン末端を有す
るポリアミック酸エチルエステルの合成メタ-ピロメリト酸ジエチルジアシルクロリド(ＰＭＤ
Ａ) 1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,2-トリフ
ルオロエタン(３ＦＤＡ) オーバヘッド・スターラー、窒素流入口、及び付加漏斗
を具備した三つ口フラスコ中に、９．４８mmol(３．２
４５６g)の３ＦＤＡ、１．０４mmol(０．２２１８g)の
アミノフェニルトリメトキシシラン、２５mmol(２g)の
ピリジン、及び、５０mLの蒸留ＮＭＰが充填された。こ
の系は、持続的に窒素パージ下に保持された。反応混合
物は、０℃に冷却された。ＰＭＤＡジエチルエステルジ
アシルクロリド(１０mmol、３．４７１６g)が、１００m
Lのメチレンクロリドに溶解させられ、定量的に付加漏
斗へ移された。メチレンクロリド溶液が、反応混合物中
へ滴下され加えられた。滴下が完了した後、室温で一晩
重合させられた。ポリアミック酸エチルエステル・オリ
ゴマー(Ｍｎ＝１０，０００)が、メタノール中での凝析
により単離され、濾過され、そして６０℃の真空炉中で
乾燥させられた。

【００４６】実施例２：膜形成実施例１からのポリアミック酸エチルエステル・オリゴ
マーは、ＮＭＰ中に溶解させられた。固体含有率４５重
量％の透明溶液が生成された。続いてこの溶液は、スピ
ン・コーティングによりガラス板上にキャストされ、厚
さ１乃至１０μｍの膜が形成された。この高分子膜を、
Ｎ₂雰囲気下でそれぞれ２００℃、３００℃、４００℃
において１時間加熱することによりイミド化が行われ
た。硬化したポリイミド膜は、次にゆっくりと室温に冷
却された。硬化したポリイミドは、クラックがなく、８
０℃で約３．０の誘電定数、約４５Mpaの熱応力、及び
４５０℃で７５×１０^-6の熱膨張係数を呈する。

【００４７】本発明は、特定の実施例に関連して説明し
たが、その詳細については限定と解釈すべきではなく、
その趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な実施例、
変形、修正が可能であり、そのような均等な実施例もま
た本発明の範囲に含まれると解されることは自明であろ
う。

【００４８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００４９】（１）（ａ）基板と、（ｂ）基板上に配置
された金属回路配線と、（ｃ）前記回路配線に隣接して
配置され、(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とするイミ
ド化ポリアミック酸エステルを有し、Ｒ及びＲ′が個々
にハイドロカルビル基でありかつＲ″が水素化物若しく
はハイドロカルビル基であってｍが１、２若しくは３で
ありかつｎ＋ｍ＝３であり、熱膨張係数が１０００×１
０^-6未満である誘電組成物とを有する集積回路素子。（２）前記ポリアミック酸エステルが、トリ-Ｃ_1-10ア
ルコキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ_1-10アル
コキシシリルアリール基を末端とする上記（１）に記載
の素子。（３）前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビス(4-ア
ミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニリン及び
1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,2-トリフ
ルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロメリト酸
ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸ジＣ_1-6ア
ルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ_1-6アルキ
ルジクロロビフェニルから選択されたジエステルジアシ
ルハロゲン化物とを有する上記（２）に記載の素子。（４）前記誘電組成物は、３．０未満の誘電定数を有す
る上記（２）に記載の素子。（５）（ａ）(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とし、Ｒ
及びＲ′が個々にハイドロカルビル基でありかつＲ″が
水素化物若しくはハイドロカルビル基であってｍが１、
２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３であるポリアミック
酸エステルを有する誘電組成物の層を基板上に配置する
ステップと、（ｂ）前記ポリアミック酸エステルをイミ
ド化し、イミド化されたポリアミック酸エステルが１０
００×１０^-6未満の熱膨張係数を有するべく、前記誘電
組成物を加熱するステップと、（ｃ）前記誘電層をリソ
グラフィによりパターン化するステップと、（ｄ）前記
パターン化された誘電層上に金属膜を析出させるステッ
プと、（ｅ）前記集積回路を形成するべく前記金属膜を
平坦化するステップとを含む集積回路を作製するプロセ
ス。（６）前記ポリアミック酸エステルがトリ-Ｃ_1-10アル
コキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ_1-10アルコ
キシシリルアリール基を末端とする上記（５）に記載の
プロセス。（７）前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビス(4-ア
ミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニリン及び
1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,2-トリフ
ルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロメリト酸
ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸ジＣ_1-6ア
ルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ_1-6アルキ
ルジクロロビフェニルから選択されたジエステルジアシ
ルハロゲン化物とを有する上記（６）に記載のプロセ
ス。（８）（ａ）基板上に金属膜を析出させるステップと、
（ｂ）リソグラフィにより前記金属膜をパターン化する
ステップと、（ｃ）(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端と
し、Ｒ及びＲ′が個々にハイドロカルビル基でありかつ
Ｒ″が水素化物若しくはハイドロカルビル基であってｍ
が１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３であるポリア
ミック酸エステルを有する誘電組成物の層を前記パター
ン化された金属膜上に設けるステップと、（ｄ）前記ポ
リアミック酸エステルをイミド化し、イミド化されたポ
リアミック酸エステルが１０００×１０^-6未満の熱膨張
係数を有するべく、前記誘電組成物を加熱するステップ
とを含む集積回路を作製するプロセス。（９）前記ポリアミック酸エステルがトリ-Ｃ_1-10アル
コキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ_1-10アルコ
キシシリルアリール基を末端とする上記（８）に記載の
プロセス。（１０）前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビス(4-
アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニリン及
び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,2-トリ
フルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロメリト
酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸ジＣ_1-6
アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ_1-6アル
キルジクロロビフェニルから選択されたジエステルジア
シルハロゲン化物とを有する上記（９）に記載のプロセ
ス。（１１）(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とし、Ｒ及び
Ｒ′が個々にＣ_1-10アルキル若しくはフェニルであり、
Ｒ″が水素化物、Ｃ_1-10アルキル若しくはフェニルであ
ってｍが１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３である
ポリアミック酸エステル。（１２）前記エステルがトリ-Ｃ_1-10アルコキシシリル
Ｃ_1-10アルキル基若しくはトリ-Ｃ_1-10アルコキシシリ
ルアリール基を末端とする上記（１１）に記載のポリア
ミック酸エステル。（１３）集積回路チップに対して信号及び電源電流を与
える集積回路パッケージング素子において、(i)回路ボ
ードへの接続のための導電体を有する基板と、(ii)前記
基板上に交互に配置された複数の電気絶縁層及び導電層
であって、これら複数の層の少なくとも１つの層が(Ｒ
Ｏ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とするイミド化ポリアミッ
ク酸エステルを有し、Ｒ及びＲ′が個々にハイドロカル
ビル基でありかつＲ″が水素化物若しくはハイドロカル
ビル基であってｍが１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ
＝３であり、前記イミド化ポリアミック酸エステルの熱
膨張係数が１０００×１０^-6未満である複数の層と、(i
ii)前記導電体、前記導電層及び前記集積回路チップを
電気的に相互接続する複数の経路とを有する集積回路パ
ッケージング素子。（１４）前記ポリアミック酸エステルが前記エステルが
トリ-Ｃ_1-10アルコキシシリルＣ_1-10アルキル基若しく
はトリ-Ｃ_1-10アルコキシシリルアリール基を末端とす
る上記（１３）に記載の素子。（１５）前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビス(4-
アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニリン及
び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,2-トリ
フルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロメリト
酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸ジＣ_1-6
アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ_1-6アル
キルジクロロビフェニルから選択されたジエステルジア
シルハロゲン化物とを有する上記（１４）に記載の素
子。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による集積回路素子の部分断面図であ
る。

【図２】本発明の集積回路素子を作製するプロセスを示
す図である。

【図３】本発明の集積回路素子を作製するプロセスを示
す図である。

【図４】本発明の集積回路素子を作製するプロセスを示
す図である。

【図５】本発明の集積回路素子を作製するプロセスを示
す図である。

【図６】本発明の集積回路素子を作製する別のプロセス
を示す図である。

【図７】本発明の集積回路素子を作製する別のプロセス
を示す図である。

【図８】本発明の集積回路素子を作製する別のプロセス
を示す図である。

【符号の説明】

２基板４金属回路配線６誘電材料８金属スタッド１０誘電組成物層１４金属膜１６金属膜１８基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバート・デニス・ミラーアメリカ合衆国95120、カリフォルニア州、サンノゼ、タム・オシャンター・ドライブ 6614 (72)発明者サティアナラヤン・アヤンガー・スリニバサンアメリカ合衆国14620、ニューヨーク州、ロチェスター、サーバーバン・コート・ナンバーエイト 102

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）基板と、（ｂ）基板上に配置された金属回路配線と、（ｃ）前記回路配線に隣接して配置され、(ＲＯ)
_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とするイミド化ポリアミック
酸エステルを有し、Ｒ及びＲ′が個々にハイドロカルビ
ル基でありかつＲ″が水素化物若しくはハイドロカルビ
ル基であってｍが１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝
３であり、熱膨張係数が１０００×１０^-6未満である誘
電組成物とを有する集積回路素子。
【請求項２】前記ポリアミック酸エステルが、トリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルアリール基を末端とする請求項１
に記載の素子。
【請求項３】前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビ
ス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニ
リン及び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,
2-トリフルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロ
メリト酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸
ジＣ_1-6アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ₁
_-6アルキルジクロロビフェニルから選択されたジエステ
ルジアシルハロゲン化物とを有する請求項２に記載の素
子。
【請求項４】前記誘電組成物は、３．０未満の誘電定数
を有する請求項２に記載の素子。
【請求項５】（ａ）(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端と
し、Ｒ及びＲ′が個々にハイドロカルビル基でありかつ
Ｒ″が水素化物若しくはハイドロカルビル基であってｍ
が１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３であるポリア
ミック酸エステルを有する誘電組成物の層を基板上に配
置するステップと、（ｂ）前記ポリアミック酸エステルをイミド化し、イミ
ド化されたポリアミック酸エステルが１０００×１０^-6
未満の熱膨張係数を有するべく、前記誘電組成物を加熱
するステップと、（ｃ）前記誘電層をリソグラフィによりパターン化する
ステップと、（ｄ）前記パターン化された誘電層上に金属膜を析出さ
せるステップと、（ｅ）前記集積回路を形成するべく前記金属膜を平坦化
するステップとを含む集積回路を作製するプロセス。
【請求項６】前記ポリアミック酸エステルがトリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルアリール基を末端とする請求項５
に記載のプロセス。
【請求項７】前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-ビ
ス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジアニ
リン及び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,2,
2-トリフルオロエタンから選択されたジアミンと、ピロ
メリト酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル酸
ジＣ_1-6アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジＣ₁
_-6アルキルジクロロビフェニルから選択されたジエステ
ルジアシルハロゲン化物とを有する請求項６に記載のプ
ロセス。
【請求項８】（ａ）基板上に金属膜を析出させるステッ
プと、（ｂ）リソグラフィにより前記金属膜をパターン化する
ステップと、（ｃ）(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とし、Ｒ及び
Ｒ′が個々にハイドロカルビル基でありかつＲ″が水素
化物若しくはハイドロカルビル基であってｍが１、２若
しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３であるポリアミック酸エ
ステルを有する誘電組成物の層を前記パターン化された
金属膜上に設けるステップと、（ｄ）前記ポリアミック酸エステルをイミド化し、イミ
ド化されたポリアミック酸エステルが１０００×１０^-6
未満の熱膨張係数を有するべく、前記誘電組成物を加熱
するステップとを含む集積回路を作製するプロセス。
【請求項９】前記ポリアミック酸エステルがトリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルＣ_1-10アルキル基又はトリ-Ｃ
_1-10アルコキシシリルアリール基を末端とする請求項８
に記載のプロセス。
【請求項１０】前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-
ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジア
ニリン及び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,
2,2-トリフルオロエタンから選択されたジアミンと、ピ
ロメリト酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル
酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジ
Ｃ₁ _-6アルキルジクロロビフェニルから選択されたジエ
ステルジアシルハロゲン化物とを有する請求項９に記載
のプロセス。
【請求項１１】(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とし、
Ｒ及びＲ′が個々にＣ_1-10アルキル若しくはフェニルで
あり、Ｒ″が水素化物、Ｃ_1-10アルキル若しくはフェニ
ルであってｍが１、２若しくは３でありかつｎ＋ｍ＝３
であるポリアミック酸エステル。
【請求項１２】前記エステルがトリ-Ｃ_1-10アルコキシ
シリルＣ_1-10アルキル基若しくはトリ-Ｃ_1-10アルコキ
シシリルアリール基を末端とする請求項１１に記載のポ
リアミック酸エステル。
【請求項１３】集積回路チップに対して信号及び電源電
流を与える集積回路パッケージング素子において、 (i)回路ボードへの接続のための導電体を有する基板
と、 (ii)前記基板上に交互に配置された複数の電気絶縁層及
び導電層であって、これら複数の層の少なくとも１つの
層が(ＲＯ)_m(Ｒ″)_nＳｉＲ′-を末端とするイミド化ポ
リアミック酸エステルを有し、Ｒ及びＲ′が個々にハイ
ドロカルビル基でありかつＲ″が水素化物若しくはハイ
ドロカルビル基であってｍが１、２若しくは３でありか
つｎ＋ｍ＝３であり、前記イミド化ポリアミック酸エス
テルの熱膨張係数が１０００×１０^-6未満である複数の
層と、 (iii)前記導電体、前記導電層及び前記集積回路チップ
を電気的に相互接続する複数の経路とを有する集積回路
パッケージング素子。
【請求項１４】前記ポリアミック酸エステルが前記エス
テルがトリ-Ｃ_1-10アルコキシシリルＣ_1-10アルキル基
若しくはトリ-Ｃ_1-10アルコキシシリルアリール基を末
端とする請求項１３に記載の素子。
【請求項１５】前記ポリアミック酸エステルが、9,9'-
ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4'-オキシジア
ニリン及び1,1-ビス(4-アミノフェニル)-1-フェニル-2,
2,2-トリフルオロエタンから選択されたジアミンと、ピ
ロメリト酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、オキシジフタル
酸ジＣ_1-6アルキルジクロル、及びテトラカルボン酸ジ
Ｃ₁ _-6アルキルジクロロビフェニルから選択されたジエ
ステルジアシルハロゲン化物とを有する請求項１４に記
載の素子。