CN109312158A - 聚磺酰胺再分布组合物及其使用方法 - Google Patents

聚磺酰胺再分布组合物及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于用作如在半导体和半导体包的制造中使用的再分布层的聚磺酰胺组合物。更具体地，本发明涉及用于再分布应用的光可成像的聚磺酰胺组合物。本发明还涉及该组合物在半导体制造中的用途。

Description

聚磺酰胺再分布组合物及其使用方法
发明领域
本发明涉及用于用作如在半导体和半导体包(package)的制造中使用的再分布层的聚磺酰胺组合物。更具体地，本发明涉及用于再分布应用的光可成像的聚磺酰胺组合物。本发明还涉及该组合物在半导体制造中的用途。
发明背景
集成电路(IC)是一组制造到半导体(特别地硅)上的电子电路。IC可以被制造成非常紧凑，每平方毫米具有超过1000万个晶体管或其他电子元器件(electroniccomponents)，并且一直增长。因此，随着技术发展，用于将晶体管和其他元器件连接至微电路的其余部分的导线和互连部分的宽度和尺寸需要被制造得越来越小，目前为几十纳米。
在一些情况下，当制造IC或微芯片时，被称为引线的电连接件使用丝焊(wirebond)从微芯片附接至包，芯片存在于所述包中。然后，使用多种技术，例如J翼、鸥翼和焊料凸点互连(solder bump interconnect)，将包结合至电路板。需要许多导电的材料层和非导电的材料层两者来将微芯片的晶体管互连至电路板的包和外部世界。在这些构造中，分布层是必要的。
再分布层是芯片和/或包上的额外的布线层，其能够实现微芯片与其他微芯片、与包和/或与电路板的电子互连，并且可以是不同厚度和分辨率的许多层。再分布层还用于芯片堆叠技术。
例如，在倒装芯片凸点(bumping)之前再分布IC接合焊盘(bond pad)已经变成用于互连的常见工艺。凸点是使用焊料的工艺，该焊料作为焊膏被施加并且回流以产生圆形焊料球或焊料凸点。再分布层允许最初被设计用于丝焊的管芯(die)的焊膏凸点。IC的丝焊提供仅到IC的一维外围的连接，而再分布层和凸点允许连接分布在IC的整个二维表面上。虽然柱形凸点(stud bumps)和镀凸点可以耐受丝焊焊盘的小尺寸和紧密间距(例如在150微米节距(pitch)上的100微米正方形焊盘)，但是焊膏通常需要多于两倍的上述间距。通过再分布将外围丝焊焊盘转换成焊料凸点焊盘的区域阵列克服了该障碍。
在一些应用中，再分布提供了一种产生分布式电源(distributed power)和接地触点的有吸引力的方法。再分布的焊盘还将芯片外连接件(off-chip connection)从芯片尺度转换为板尺度，作为昂贵的多层基底的替代方案。晶圆级芯片尺度包通常再分布到球栅阵列焊盘，作为它们的最终外部包连接。
更迫切的需求已经推动了再分布。芯片尺度封装、晶圆级封装，以及最近的3-D封装和系统级封装(system-in-package)的发展通常需要再分布的接合焊盘。
再分布层由用于电子互连的布线组成，其通过电镀、气相沉积、无电镀或其组合来加工。再分布层还需要具有低介电性质的材料来隔离和绝缘互连布线。随着芯片以及因此包和再分布层被推进得越来越小，材料性质需要能够继续绝缘和隔离互连。此外，随着尺寸减小，加工方法需要解决易于制造、成本问题、重复性和控制。
在许多情况下，聚酰亚胺以及有机硅、苯并环丁烷和其他外来且昂贵的材料如在分布层中使用，其各自在合成和在加工两者中具有它们自己的复杂水平。
因此，对于改进的材料和改进的工艺存在需求，该改进的材料和改进的工艺被设计以满足新的和日益苛刻的集成电路技术，特别地在再分布领域中。
附图简述
图1示出了来自实施例1的组合物和加工的结果的SEM照片。
图2示出了来自实施例2的组合物和加工的结果的SEM照片。
图3示出了来自实施例3的组合物和加工的结果的SEM照片。
示例性实施方案的概述
本文公开且要求保护的是用于用作适合于再分布层的低介电材料的新颖的光敏组合物。本文还公开且要求保护的是使用该新颖的组合物的方法，包括喷墨应用和干膜应用。
在第一实施方案中，本文公开且要求保护的是光可成像的组合物，所述光可成像的组合物包含至少一种具有式(1)的第一聚合物芳基磺酰胺：
其中R1至R8是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素(chalcogen)、氮族元素(pnictogen)、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；Y是芳香族基团或芳香族基团的链，X是硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；至少一种交联组分；至少一种光酸产生剂，和至少一种溶剂，其中组合物在被加工时具有小于4.0的介电常数。
在第二实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中Y是式(2)；
其中R9至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物。
在第三实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中第一聚合物芳香族磺酰胺具有在约20K和200K之间的MW，并且当组合物被涂覆和干燥时组合物可溶于含水碱。
在第四实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中组合物还包含增韧剂(flexibilizer)、溶解速率改性剂(modifier)、粘附促进剂或其组合中的至少一种。
在第五实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中组合物还包含至少一种具有式(1)的第二聚合物芳基磺酰胺，其中X是硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；Y是式(2)；其中R1至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物，其中至少一种第二磺酰胺在碱性显影剂中具有高于至少一种第一聚合物芳基磺酰胺的溶解性。
在第六实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中至少一种光酸产生剂包括鎓盐化合物、砜酰亚胺化合物、含卤素的化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、醌二叠氮化物化合物(quinone-diazide compound)、或重氮甲烷化合物、或三苯基锍盐。
在第七实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中至少一种交联剂包括以下中的至少一种：缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、甲氧基甲基基团、乙氧基甲基基团、丁氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、二甲基氨基甲基基团、二乙基氨基甲基基团、二丁氧基甲基基团、二羟甲基氨基甲基基团、二羟乙基氨基甲基基团、二羟丁基氨基甲基基团、吗啉代甲基基团、乙酰氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、甲酰基基团、乙酰基基团、乙烯基基团或异丙烯基基团或一个或更多个附接至酚醛清漆树脂的缩水甘油醚基团，酚醛清漆、聚羟基苯乙烯、聚丙烯酸酯或马来酸酐酯-酸聚合物。
在第八实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中至少一种溶剂包括酯、醚、醚-酯、酮、酮-酯、烃、芳香族化合物(aromatics)、和卤化溶剂。
在第九实施方案中，本文公开且要求保护的是上文实施方案的组合物，其中至少一种交联剂包括酸敏感性单体或酸敏感性聚合物，其中酸不稳定基团可以是至少一个叔羰基基团、一个叔烷基碳酸酯基团或一个乙烯基醚基团。
在第十实施方案中，本文公开且要求保护的是用于形成再分布层的工艺，该工艺包括以下步骤：提供基底，使用标准技术例如旋涂将权利要求1-16中任一项所述的组合物施加至期望的湿厚度，加热被涂覆的基底以去除大部分的溶剂以获得期望的厚度，将涂层成像地曝光于光化辐射，除去涂层的未曝光的区域，以及任选地加热剩余涂层，以及任选地在去除涂层的未曝光的区域之前加热成像地曝光的涂层。未曝光的区域可以用含水碱显影剂例如四甲基氢氧化铵或合适的有机溶剂显影剂去除。
在另外的实施方案中，使用喷墨技术或干膜技术施加组合物。
详细描述
如本文使用的，连接词“和”意图是包含性的并且连接词“或”不意图是排他性的，除非另外指示。例如，措辞“或、可选择地”意图是排他性的。
如本文使用的，术语“和/或”指的是前述要素的任何组合，包括使用单个要素。
如本文使用的，术语“组合物”和“制剂”可互换使用，并且意指相同的事物。
如本文使用的，术语“溶剂”意指液体介质，制剂中的一种或更多种不同组分可溶解于、胶体悬浮于或乳化于该液体介质中。
如本文使用的，术语脂肪族指的是支链的或无支链的、饱和的或不饱和的、环状的或多环的烷基基团、烯基基团或炔基基团以及组合，诸如例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、环己基、金刚烷基以及类似物。上述基团可以具有附接至其链和/或其侧基上的取代基。它们还可以在链中包含杂原子取代，诸如例如在链中包含氧杂原子的二亚乙基氧化物基团(diethylene oxide group)。杂原子包括例如氧、硫、硒、碲、氮、磷、硅、锗、硼、铝和周期表的过渡元素及其衍生物，例如SO、SO2、Sx、SnH2、Nx以及类似物，其中x可以是2-6。
如本文使用的，术语杂环单独地或组合地指的是包含从约4个至约22个骨架环原子的任选地被取代的芳香族单基团，其中一个或更多个环原子是独立地选自氧、氮、硫、磷、硅、硒、碲、硅、锗、硼、铝和周期表的过渡元素及其衍生物的杂原子，诸如例如Sx、Nx、SO、SO2和SiO2，但不限于这些原子，并且条件是环不包含两个相邻的O原子或S原子。在环中存在两个或更多个杂原子的情况下，在一些实施方案中，两个或更多个杂原子是相同的，并且在一些实施方案中，两个或更多个杂原子中的一些或全部是不同的。术语还包括如上文描述的具有至少一个杂原子的任选地被取代的稠合杂芳香族基团和非稠合杂芳香族基团。在一些实施方案中，结合至杂芳香族基团是经由杂环的碳原子，并且在一些实施方案中是经由环的杂原子。当可用时，杂芳香族环可以在一个或更多个碳原子上或在一个或更多个杂原子上被取代。稠合的杂芳香族环可以包含在两个至四个之间的稠环。目前公开内容的杂环包括例如单环，吡啶基；稠环，咔唑基、苯并咪唑基、喹啉基、吖啶基；和非稠合的联杂芳基、联吡啶基。另外的实例包括呋喃基、噻吩基、噁唑基、吩嗪基、苯并呋喃基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并噻吩基、苯并噁二唑基、苯并三唑基、咪唑基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡咯基、吡唑基、嘌呤基、酞嗪基、蝶啶基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、三唑基、四唑基、噻唑啉基、三嗪基、噻二唑基以及类似物及其衍生物，诸如例如其氧化物。
如本文使用的，措辞去除大部分的溶剂指的是在组合物已经被加热之后，通过加热从组合物中去除至少92％的溶剂。
如本文使用的，术语“具有”、“包含(containing)”、“包括(including)”、“包括(comprising)”等是开放式术语，其指示所陈述的要素或特征的存在、但不排除另外的要素或特征。冠词“一(a)”，“一(an)”和“所述(the)”意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。
目前公开内容的光可成像的组合物包含至少一种具有式(1)的第一聚合物芳基磺酰胺：
其中R1至R8是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；Y是芳香族基团或芳香族基团的链，X是硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；至少一种交联组分；至少一种光酸产生剂，和至少一种溶剂，其中组合物在被加工时具有小于4.0的介电常数。Y可以是式(2)；
其中R9至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代或未被取代的杂芳香族基团、被取代或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物。
目前公开内容的组合物在被加工成再分布层之后具有小于约4.0的介电常数，使得层可以充当用于微芯片互连的绝缘体。组合物的较高介电常数在微芯片制造的其他领域中是有用的。
在目前公开内容的一些方面中，在被涂覆和干燥时以及在曝光之前光敏组合物在含水显影剂组合物中呈现出溶解性，在一些情况下，在含水碱溶液，例如在四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液(浓度例如为2.38％wt/wt)中呈现出溶解性。例如，一些组合物被配制成在被涂覆和干燥时具有小于约12.9的pKa，这取决于显影剂及其强度。组分可以被加入到组合物中以提供合意的pKa，增加溶解力或降低溶解力。在其他方面中，有机溶剂可以用于显影光敏组合物。
第一聚合物芳香族磺酰胺可以具有在约20K道尔顿至200K道尔顿之间的合适的分子量。此外，分子量可以被改变以提供目标性质，诸如例如在显影剂中的溶解力、较高或较低的介电常数、柔性、环境稳定性以及类似性质。
可用于目前公开内容的光酸产生剂(PAG)包括工业中熟知的PAG公开内容，并且包括但不限于鎓盐化合物，例如锍盐、鏻盐或碘鎓盐，非离子化合物，砜酰亚胺化合物，含卤素的化合物，砜化合物，肟磺酸酯，磺酸酯化合物，醌二叠氮化物化合物，重氮甲烷化合物，二甲酰亚胺基磺酸酯，亚基氨基氧基磺酸酯，硫烷基重氮甲烷，或其混合物。
可用于目前公开内容的交联剂包括但不限于氨基塑料，例如单体三聚氰胺或低聚三聚氰胺、胍胺、脲、羟甲基(methylol)、单体甘脲或低聚甘脲、羟基烷基酰胺、环氧树脂和环氧胺树脂、嵌段异氰酸酯和二乙烯基单体。有用的交联化合物的另外的实例是具有多个乙烯基氧基基团的化合物，其可以充当乙烯基醚封端的交联剂。其他有用的交联剂包括环氧材料，例如基于双酚A的环氧化合物、基于双酚F的环氧化合物、基于双酚S的环氧化合物、基于酚醛清漆树脂的环氧化合物、基于聚(羟基苯乙烯)的环氧化合物。交联聚合物添加剂可以单独使用或彼此组合使用，这取决于最终膜的期望的性质。交联聚合物包含许多相同的或不同的交联取代基中的任何，诸如例如环氧基、羟基、硫醇、胺、酰胺、酰亚胺、酯、醚、脲、羧酸、酸酐以及类似物。交联基团的其他实例包括缩水甘油醚基团、缩水甘油酯基团、缩水甘油氨基基团、甲氧基甲基基团、乙氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、二甲基氨基甲基基团、二乙基氨基甲基基团、二羟甲基氨基甲基基团、二羟乙基氨基甲基基团、吗啉代甲基基团、乙酰氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、甲酰基基团、乙酰基基团、乙烯基基团、异丙烯基基团、和乙烯基醚基团。
其他有用的交联剂包括单体和聚合物羟基化合物以及单体和聚合物酚类化合物或酚醛清漆化合物以及聚丙烯酸酯和马来酸酐酯-酸聚合物。羟基基团可以用酸不稳定保护基团保护。当经受酸处理时，保护基团从羟基基团中去除。在目前公开内容中，当曝光于适当波长的光化辐射时，PAG产生酸。然后，酸反应以解阻断(deblock)受保护的羟基，然后该羟基是游离的以交联到组合物中。酸不稳定基团在工业中是熟知的，并且包括但不限于叔烷基酯、叔烷基羰基、叔烷基碳酸酯，诸如例如叔丁氧基碳酸酯以及类似物。
可用于目前公开内容的溶剂包括例如酯、醚、醚-酯、酮、酮-酯、烃、芳香族化合物、和卤化溶剂，以及具有一个或更多个极性官能团例如羟基、醚、酰胺、酯、酮和碳酸酯的溶剂，例如具有两个官能团的溶剂，所述两个官能团可以是相同或不同的，例如两个羟基基团或一个羟基基团和一个醚基团，该溶剂选自由以下组成的组：多元醇、乙二醇醚、二丙酮醇、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乳酸乙酯、碳酸亚丙酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷二酮和烷基酯、及其任何组合。
例如，多元醇选自由以下组成的组：聚乙二醇、聚丙二醇、聚(乙烯-共-丙二醇)、聚乙烯醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、甘油、二乙二醇、三乙二醇、三丙二醇、四乙二醇、五乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1,2,6-己三醇、硫二甘醇、己二醇、双-2-羟基乙基醚、1,4-丁二醇、1,2-丁烯二醇、1,4-丁烯二醇、1,3-丁烯二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、2,4-庚二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2-双(羟甲基)环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇、季戊四醇、山梨醇、甘露醇及其任何组合，并且优选地多元醇选自由以下组成的组：聚乙二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、甘油，二乙二醇、三丙二醇及其任何组合。
二醇醚选自由以下组成的组：乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、三丙二醇单甲基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、丙二醇正丙基醚、丙二醇叔丁基醚、丙二醇正丁基醚、二丙二醇甲基醚、二丙二醇正丙基醚、二丙二醇叔丁基醚、二丙二醇正丁基醚、三丙二醇正丙基醚、三丙二醇叔丁基醚、三丙二醇正丁基醚、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂、聚乙二醇单甲基醚、聚丙二醇单甲基醚、甲氧基三乙二醇、乙氧基三乙二醇、丁氧基三乙二醇、1-丁氧基乙氧基-2-丙醇及其任何组合，并且优选地，二醇醚选自由以下组成的组：乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、三丙二醇单甲基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚及其任何组合。在本发明的实施方案中，丙二醇单甲基醚是保湿剂。
组合物的其他组分可以包括例如增韧剂、溶解速率改性剂、流平剂、表面活性剂或粘附促进剂中的至少一种。增韧剂包括不同分子量的多元醇、聚酯、多羟基酯以及类似物。粘附促进剂在工业中是熟知的，并且取决于组合物被施加至的表面而变化。例如，用于硅表面的合适的粘附促进剂是环氧化硅烷。适合于目前公开的组合物的表面活性剂和流平剂是氟化的表面活性剂以及本领域中熟知的其他表面活性剂。
在一些实施方案中，溶解速率改性剂也可以被包含在目前公开的组合物中，以便在被加工时帮助涂层的未曝光的区域的显影。它们可以在从适合于含水碱显影剂的具有高pKa的材料，诸如例如酚醛清漆树脂，例如甲酚-甲醛树脂到含羧酸的材料，诸如例如含丙烯酸的聚合物的范围内。这些改性剂的分子量可以在从约100道尔顿至约100,000道尔顿的范围内。
在一些实施方案中，溶解速率抑制剂可以用于防止显影剂攻击被固化的涂层的部分。实例包括含马来酸的聚合物和共聚物，并且它们可以被改性以包含酯基团。
在其他实施方案中，溶解速率改性剂可以基于具有式(1)的聚合物芳基磺酰胺，其中X是硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；Y是式(2)；其中R1至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物，其中至少一种第二磺酰胺在碱性显影剂中具有高于在组合物中用作碱性聚合物的聚合物芳基磺酰胺的溶解性。
光可成像的组合物的组分的典型范围(％wt/wt)包括聚合物芳基磺酰胺：65％-86％，交联剂：8.5％-22％，增韧剂，当存在时：4.0％-20.0％，PAG：0.8％-2.0％，溶解改性剂，当存在时：0.8％-2.0％，粘附促进剂，当存在时：0.8％-1.5％，以及表面活性剂，当存在时：0.04％-0.13％。
在其他实施方案中，本文公开且要求保护的是使用目前公开的光可成像的组合物的工艺。按原样提供基底，诸如例如硅晶圆，或晶圆可以用许多涂层(包括粘附促进剂、金属层、氧化物层以及类似物)来处理。晶圆还可以包含预制结构，例如其他介电层或金属层，诸如例如铜、铝、金以及类似物。然后，本组合物被施加至基底的表面，并且使用诸如旋涂、幕涂、刷涂、浸涂以及类似的技术来涂覆。涂层可以通过喷墨技术施加，在这种情况下，基底的整个表面可以被涂覆，或者按需要仅部分表面可以被涂覆。在此技术中，小至约10nm的结构可以被施加至基底的表面。涂层厚度可以在1微米-15微米之间。通过加热，诸如例如90℃-110℃持续1分钟-3分钟，将溶剂去除至小于约92％。
在其他实施方案中，目前公开内容的组合物可以首先被制备为光可成像的干膜。在制备干膜中，使用辊涂或用于制备干膜光致抗蚀剂的其他熟知的方法的这样的方法，将组合物涂覆到光学可透射支撑体上，该光学可透射支撑体对用于曝光光成像组合物的期望的光化辐射是从50％至95％可透射的，诸如例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。溶剂被去除至约92％。然后，使用保护性聚乙烯膜以覆盖光敏组合物。在使用中，聚乙烯膜被去除，并且通常使用加热和压力，将光可成像的组合物侧放置到上文描述的基底上。PET膜可以留下并且接触曝光，或者可以被去除用于非接触印刷。
在基底已经被涂覆后，光可成像的组合物用光化辐射以期望的图案曝光。辐射可以是I-线(365nm)、G-线、H-线、UV、EUV、电子束、可见光或本领域中熟知的用于光刻法的其他光化辐射，例如125mJ/cm2至800mJ/cm2。然后，涂层可以任选地被加热以改进曝光区域的固化。然后，未曝光的区域使用合适的显影剂、含水溶剂或有机溶剂来去除，如上文描述的。显影剂可以处于室温或被加热。产生的结构可以任选地被加热以增加固化，例如175℃-250℃持续1分钟-5分钟。
实施例
实施例1：
将10份的聚合物芳基磺酰胺(3)加入到100份的环戊酮中。将来自EastmanChemical Company的3.2份的1174、来自King Industries的2.5份的CDR3314、0.3份的对-正辛氧基苯基,苯基碘鎓六氟锑酸盐(OPPI)和0.3份的聚(苯乙烯-共-马来酸酐)混合。将组合物旋涂到硅晶圆上至9.8微米。
将被涂覆的晶圆在90℃软烘烤持续2分钟。将晶圆曝光于800mJ/cm2的I-线(365nm)辐射。将晶圆在105℃曝光后烘烤(post exposure bake)持续3分钟。使用室温2.38％TMAH溶液去除未曝光的区域。然后将产生的结构在175℃热固化持续1小时，以给出图1中所示的图案。
实施例2：
将10份的聚合物芳基磺酰胺(3)加入到50份的环戊酮和50份的2-庚酮的共混物中。将1.5份的1174、1.0份的CDR 3314、0.3份的121、来自BASF的非离子肟磺酸酯和0.3份的聚(苯乙烯-共-马来酸酐)混合。将组合物旋涂到硅晶圆上至9.8微米。
将被涂覆的晶圆在90℃软烘烤持续2分钟。将晶圆曝光于150mJ/cm2的I-线辐射。将晶圆在105℃曝光后烘烤持续5分钟。使用室温2.38％TMAH溶液去除未曝光的区域。然后将产生的结构在175℃热固化持续1小时，以给出图2中所示的图案。
实施例3：
使用Irgacure 103非离子PAG代替离子OPPI PAG重复实施例1。将晶圆加工，并且曝光于240mJ/cm2，并且在105℃曝光后烘烤持续3分钟。结果在图3中示出。
实施例的被加工的组合物示出<250℃的低温固化，纵横比优于1，在一些情况下为2.5:1，对铜的强粘附，这在再分布层中是重要的，因为铜是目前普遍存在的用于互连的金属。工艺特征还通过了-55℃至125℃的1000个循环的环境测试。

Claims (21)

1.一种光可成像的组合物，包含：
a.至少一种具有式(1)的第一聚合物芳基磺酰胺：
其中R1至R8是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；Y是芳香族基团或芳香族基团的链，X是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；
b.至少一种交联组分，
c.至少一种光酸产生剂，和
d.至少一种溶剂，
其中所述组合物在被加工时具有小于4.0的介电常数。
2.如权利要求1所述的组合物，其中Y是式(2)；
其中R9至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述至少一种第一聚合物芳香族磺酰胺具有小于约12.9的pKa。
4.如权利要求2所述的组合物，其中所述至少一种第一聚合物芳香族磺酰胺具有在约20K和200K之间的MW。
5.如权利要求2所述的组合物，其中当所述组合物被涂覆和干燥时，所述组合物可溶于含水碱中。
6.如权利要求2所述的组合物，还包含增韧剂、溶解速率改性剂、酸敏感性单体、酸敏感性低聚物或酸敏感性聚合物、或粘附促进剂中的至少一种。
7.如权利要求2所述的组合物，还包含至少一种具有式(1)的第二聚合物芳基磺酰胺，其中X是硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物；Y是式(2)；其中R1至R16是相同的或不同的，并且是氢、具有或不具有被取代到链中的一个或更多个杂原子的具有1个-16个碳原子的支链的或无支链的、被取代的或未被取代的烷基基团、被取代的或未被取代的芳香族基团、被取代的或未被取代的杂芳香族基团、被取代的或未被取代的稠合芳香族基团或稠合杂芳香族基团、具有或不具有被取代到环状环中的一个或更多个杂原子的被取代的或未被取代的环烷基基团、卤素、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、和硅的氧化物；并且Y’是化学键、羰基基团、硫族元素、氮族元素、硫的氧化物、磷的氧化物、硅、或硅的氧化物，其中所述至少一种第二磺酰胺在碱性显影剂中具有高于所述至少一种第一聚合物芳基磺酰胺的溶解性。
8.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种光酸产生剂包括鎓盐化合物、砜酰亚胺化合物、肟酯、含卤素的化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、醌二叠氮化物化合物、或重氮甲烷化合物，或者至少一种光酸产生剂包括三苯基锍盐。
9.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种交联剂包括以下中的至少一种：缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、甲氧基甲基基团、乙氧基甲基基团、丁氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、二甲基氨基甲基基团、二乙基氨基甲基基团、二丁氧基甲基基团、二羟甲基氨基甲基基团、二羟乙基氨基甲基基团、二羟丁基氨基甲基基团、吗啉代甲基基团、乙酰氧基甲基基团、苄氧基甲基基团、甲酰基基团、乙酰基基团、乙烯基基团或异丙烯基基团、或一个或更多个附接至酚醛清漆树脂的缩水甘油醚基团。
10.如权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种溶剂包括酯、醚、醚-酯、酮、酮-酯、烃、芳香族化合物、和卤化溶剂。
11.如权利要求1所述的组合物，还包含酚醛清漆、聚羟基苯乙烯、聚丙烯酸酯或马来酸酐酯-酸聚合物交联添加剂中的至少一种。
12.如权利要求6所述的组合物，其中所述溶解速率改性剂包括酚醛清漆、聚羟基苯乙烯、聚丙烯酸酯、或马来酸酐酯-酸聚合物添加剂中的至少一种。
13.如权利要求6所述的组合物，其中所述酸敏感性单体或酸敏感性聚合物包含酸不稳定基团，所述酸不稳定基团包括至少一个叔羰基基团、一个叔烷基碳酸酯基团或一个乙烯基醚基团。
14.一种用于形成再分布层的工艺，包括以下步骤：
a.提供基底，
b.将权利要求1所述的光可成像的组合物施加至期望的湿厚度，
c.加热被涂覆的基底以去除大部分的溶剂以获得期望的厚度，
d.将涂层成像地曝光于光化辐射，
e.去除涂层的未曝光的区域，以及
f.任选地加热剩余的涂层。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在去除涂层的所述未曝光的区域之前加热所述成像地曝光的涂层的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述未曝光的区域用含水碱显影剂去除。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述碱是四甲基氢氧化铵。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述未曝光的区域通过用有机溶剂显影剂处理来去除。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述组合物使用喷墨技术来施加。
20.一种光可成像的干膜构造，包含权利要求1所述的组合物。
21.一种用于形成再分布层的工艺，包括以下步骤：
a.提供基底，
b.使用加热和压力施加权利要求24所述的光可成像的干膜，
c.将所述干膜成像地曝光于光化辐射，
d.去除所述干膜的覆盖片，
e.去除涂层的未曝光的区域，以及
f.任选地加热剩余的涂层。
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