DE69820232T2

DE69820232T2 - Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung mit luftspalten für verbindungen mit ultraniedriger kapazität

Info

Publication number: DE69820232T2
Application number: DE69820232T
Authority: DE
Inventors: A. Paul KOHL; Qiang Zhao; Ann Sue ALLEN
Original assignee: Georgia Tech Research Institute; Georgia Tech Research Corp
Current assignee: Georgia Tech Research Institute; Georgia Tech Research Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: KR20000070363A; EP1376684A2; ATE415704T1; AU736875B2; ATE255769T1; DE69840276D1; JP5390295B2; EP0963603B1; US7504699B1; HK1061742A1; US6165890A; EP1376684A3; AU5826998A; CN1249851A; WO1998032169A1; EP0963603A1; DE69820232D1; JP2001514798A; JP5144693B2; KR100532801B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von Halbleiterbauteilen und insbesondere auf solche Bauteile, die Luftspalte verwenden, um die kapazitive Kopplung zwischen Leitern in solchen Bauteilen zu reduzieren.
Hintergrund der Erfindung
Infolge des Fortschritts, der in der Technik der integrierten Schaltungen erreicht wurde, ist der Abstand zwischen den Metallleitungen auf irgendeiner gegebenen Ebene einer integrierten Schaltung immer kleiner geworden und erstreckt sich jetzt in den Submikrometerbereich. Durch die Reduzierung des Abstands zwischen leitfähigen Elementen in der integrierten Schaltung tritt eine Erhöhung der kapazitiven Kopplung auf. Diese Erhöhung der kapazitiven Kopplung verursacht eine größere Kreuzkopplung, höhere kapazitive Verluste und eine erhöhte RC-Zeitkonstante.
Um die kapazitive Kopplung zu reduzieren, wurde viel Aufwand betrieben, um Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante zu entwickeln, die herkömmliche dielektrische Materialien, die zwischen die Metallleitungen auf einer gegebenen Schicht und zwischen Schichten eingefügt werden, ersetzen sollen. Viele herkömmliche elektronische Isolatoren haben Dielektrizitätskonstanten im Bereich von 3,5 bis 4,2. Zum Beispiel hat Siliciumdioxid eine Dielektrizitätskonstante von 4,2, und Polyimide haben typischerweise Dielektrizitätskonstanten von 2,9 bis 3,5. Einige fortgeschrittene Polymere haben Dielektrizitätskonstanten im Bereich von 2,5 bis 3,0. Materialien im Bereich von 1,8 bis 2,5 sind ebenfalls bekannt, aber mit solchen Materialien sind Probleme in Bezug auf die aufwändige Verarbeitung, Kosten und Materialien verbunden.
Die kleinstmögliche oder ideale Dielektrizitätskonstante ist 1,0, die Dielektrizitätskonstante des Vakuums. Luft ist fast genauso gut mit einer Dielektrizitätskonstante von 1,001. Mit dieser Erkenntnis der niedrigen Dielektrizitätskonstante von Luft wurden Versuche unternommen, um Halbleiterbauteile mit Luftspalten zwischen Metallleitungen herzustellen und so die kapazitive Kopplung zwischen den elektrisch leitenden Elementen zu reduzieren. Die Techniken zur Bildung der Luftspalte, die entwickelt wurden, haben unterschiedliche Komplexitätsgrade.
US-A-4,987,101 beschreibt ein Verfahren und eine Struktur zur Erzeugung eines elektrisch isolierenden Zwischenraums zwischen zwei Leitungen auf einer Materialschicht oder zwischen Leitungen auf benachbarten übereinanderliegenden Materialschichten. Ein Basiselement wird gebildet, das eine Menge von Trägerelementen aufweist, die sich von dem Basiselement aus nach oben erstrecken. Ein entfernbares Material wird auf dem Basiselement und um die Trägerelemente herum abgeschieden. Dann wird ein Abdeckelement aus isolierendem Material über die Trägerelemente und das entfernbare Material angeordnet. In wenigstens entweder dem Grundelement oder dem Abdeckelement werden Zugriffsöffnungen gebildet, die mit dem entfernbaren Material in Verbindung stehen. Das entfernbare Material wird durch die Zugriffsöffnungen hindurch entfernt, wodurch ein Zwischenraum zwischen dem Abdeckelement und dem Basiselement sowie zwischen den Trägerelementen definiert wird. Während diesem Schritt kann ein partielles Vakuum (in dem etwas Inertgas dispergiert sein kann) in dem Zwischenraum, den das entfernbare Material hinterlassen hat, erzeugt werden. Dann werden die Zugriffsöffnungen ausgefüllt, so dass man einen abgedichteten Zwischenraum mit einer sehr niedrigen Dielektrizitätskonstante zwischen dem Abdeckelement und dem Basiselement erhält.
Das IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 38, Nr. 9, 1. September 1995, Seite 137 bis 140, bezieht sich auf ein Zwischenverbindungssystem mit reduzierter Kapazität. Die offenbarten Systeme verwenden ein Luftspalt-Füllmaterial, das sich zersetzt. Die Bildung von Luftspalten unter einer oder mehreren massiven Schichten innerhalb einer Struktur oder sogar einer Halbleiterstruktur ist nicht offenbart.
US-A-5,324,683 beschreibt mehrere Techniken zur Bildung von Luftspalten oder Luftbereichen in einem Halbleiterbauteil. Die Luftbereiche werden gebildet, indem man entweder einen Opferabstandshalter selektiv entfernt oder eine Opferschicht selektiv entfernt. Die Luftbereiche werden entweder nach einem Verfahren des selektiven Wachstums oder mit einer nichtkonformen Abscheidungstechnik versiegelt, eingeschlossen oder isoliert. Die Luftbereiche können unter beliebigen Bedingungen des Drucks, der Gaskonzentration oder der Verarbeitung gebildet werden.
Die in den oben genannten Patenten offenbarten Techniken beruhen auf Löchern oder anderen Durchgängen, um das Opfermaterial effektiv entfernen zu können. In U5-A-5,461,003 wird ein Opfermaterial durch eine poröse dielektrische Schicht hindurch entfernt. Gemäß diesem Patent werden Metallleitungen auf einem Substrat gebildet, und danach wird eine feste Opferschicht auf den Metallleitungen und dem Substrat abgeschieden. Dann wird die feste Opferschicht zurückgeätzt, so dass die Oberseiten der Metallleitungen freigelegt werden. Dann wird eine poröse dielektrische Schicht über den Metallleitungen und der Opferschicht abgeschieden. Danach erfolgt die Entfernung der Opferschicht, wovon es heißt, sie erfolge vorzugsweise durch Einwirkenlassen von Sauerstoff oder Sauerstoffplasma bei hoher Temperatur (> 100°C) auf das Bauteil, so dass die Opferschicht verdampft oder weggebrannt wird. Der Sauerstoff bewegt sich durch die poröse dielektrische Schicht, erreicht die Opferschicht, reagiert mit ihr und verwandelt sie dadurch in ein Gas, das sich zurück aus der porösen dielektrischen Schicht heraus bewegt. Nach dem Entfernen der Opferschicht bleiben Luftspalte zurück, so dass man eine niedrige Dielektrizitätskonstante erhält. Schließlich wird eine nichtporöse dielektrische Schicht auf der porösen dielektrischen Schicht abgeschieden, so dass die poröse dielektrische Schicht gegenüber Feuchtigkeit abgedichtet, eine verbesserte strukturelle Stützung und Wärmeleitfähigkeit erhalten und die poröse dielektrische Schicht passiviert wird. Dieses Verfahren führt zu einem Luftspalt, der sich nicht über die volle Höhe der benachbarten Metallleitungen erstreckt. Das 003er Patent offenbart ein modifiziertes Verfahren, um diesen Nachteil zu vermeiden und den Verfahrensspielraum zu erhöhen. Dieses modifizierte Verfahren beinhaltet einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem eine Oxidschicht auf den Metallleitungen gebildet wird, so dass die dielektrische Opferschicht höher ausgedehnt werden kann als die Metallleitungen.
Es wird auch angemerkt, dass das Einwirkenlassen eines Sauerstoffplasmas, das durch eine poröse Schicht diffundieren muss, auf das Bauteil nicht nur ineffizient ist, sondern dabei auch andere Elemente des Bauteils während einer längeren Zeitspanne einem potentiell schädlichen Sauerstoffplasma ausgesetzt werden. Insbesondere kann sich die Einwirkung von Sauerstoffplasma auf Kupferleitungen als schädlich erweisen. Kupfer ist ein Metall, das aufgrund seines geringeren spezifischen Widerstands im Vergleich zu Aluminium bei der Halbleiterherstellung immer wichtiger wird.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung von einem oder mehreren Luftspalten innerhalb von massiven Strukturen und insbesondere Halbleiterstrukturen, wie es in den Ansprüchen dargelegt ist, bereit, um die kapazitive Kopplung zwischen elektrischen Elementen wie Metallleitungen zu reduzieren. Dieses Verfahren überwindet einen oder mehrere der Nachteile, die mit den oben genannten früheren Versuchen zur Reduktion der kapazitiven Kopplung in Halbleiterstrukturen, wie integrierten Schaltungen und Kompaktbaugruppen, verbunden sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Luftspalts in einer Halbleiterstruktur die folgenden Schritte: (i) Verwendung eines Polymers des Norbornentyps als Opfermaterial, um ein geschlossenes inneres Volumen in einer Halbleiterstruktur zu besetzen; (ii) Bewirken, dass sich das Opfermaterial zu einem oder mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zersetzt (vorzugsweise durch Selbstzersetzung bei thermischer Behandlung); und (iii) Entfernen von wenigstens einem des einen oder der mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Hindurchtretenlassen durch wenigstens eine feste Schicht, die an das innere Volumen angrenzt. Bei der Zersetzung des Opfermaterials bleibt ein Luftspalt an dem geschlossenen inneren Volumen zurück, das zuvor von dem Polymer des Norbornentyps besetzt war.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die feste Schicht ein dielektrisches Material, durch das wenigstens eines des einen oder der mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Diffusion unter Bedingungen, die für die Halbleiterstruktur nicht nachteilig sind, hindurchtreten kann. Außerdem ist das Polymer des Norbornentyps vorzugsweise von dem hier beschriebenen Typ, der Repetiereinheiten der allgemeinen Formel
umfasst, wobei R¹ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl darstellen; R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl oder die folgenden Gruppen darstellen:
wobei R⁹ unabhängig Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkoxy, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl carbonyloxy und substituiertes oder unsubstituiertes C₆- bis C₂₀-Aryloxy darstellen, m eine Zahl von 0 bis 4 ist und n eine Zahl von 0 bis 5 ist und wenigstens einer der Substituenten R² und R³ aus der durch die Formel Ia dargestellten Silylgruppe ausgewählt ist.
Allgemeiner gesagt umfassen die Opferpolymere, die für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, vorzugsweise Homopolymere und Copolymere, die statistische Repetiereinheiten enthalten, die von einer oder mehreren durch Formel I dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, oder Homopolymere oder Copolymere, die statistische Repetiereinheiten enthalten, die von einer oder mehreren durch die unten dargelegte Formel II dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, Homopolymere oder Copolymere, die Repetiereinheiten enthalten, die von einer oder mehreren durch die unten dargelegte Formel III dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, und Copolymere, die eine Kombination von Repetiereinheiten enthalten, die durch die Formeln I und II, die Formeln I und III, die Formeln II und III oder die Formeln I, II und III dargestellt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung von einem oder mehreren Luftspalten in einer Halbleiterstruktur bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: (i) Bilden einer strukturierten Schicht aus Opfermaterial auf einem Substrat, die einer Struktur von einem oder mehreren Luftspalten entspricht, die in der Halbleiterstruktur gebildet werden sollen; (ii) Abscheiden eines zweiten Materials auf dem Substrat innerhalb von Bereichen, die von dem Opfermaterial begrenzt werden; (iii) Bilden einer Überzugsschicht aus einem Material, das über der strukturierten Schicht aus Opfermaterial und in den Bereichen, die vom Opfermaterial begrenzt werden, über dem zweiten Material liegt; (iv) Bewirken, dass sich das Opfermaterial zu einem oder mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zersetzt; und (v) Entfernen von wenigstens einem des einen oder der mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Hindurchtretenlassen durch die Überzugsschicht, so dass ein oder mehrere Luftspalte innerhalb der Halbleiterstruktur gebildet werden. Der Fachmann wird sich darüber im Klaren sein, dass das beschriebene Verfahren besonders gut für das Kupfer-Damaszener-Verfahren geeignet ist, da das dielektrische Material vor der Metallabscheidung strukturiert wird.
Vorzugsweise umfasst die Abscheidung des zweiten Materials die Verwendung eines leitfähigen Materials unter Bildung von Leiterbahnen auf entgegengesetzten Seiten von Teilen des Opfermaterials. Vor der Bildung der Überzugsschicht kann das leitfähige Material mit einer Höhe gebildet werden, die geringer ist als die Höhe des benachbarten Opfermaterials, so dass sich die resultierenden Luftspalte über die Leiterbahnen hinaus erstrecken, was erwünscht sein kann, um Franseneffekte zu beseitigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Luftspalts innerhalb einer Struktur die folgenden Schritte: (i) Verwendung eines Opfermaterials, um ein geschlossenes inneres Volumen in der Struktur zu besetzen; (ii) Erhitzen des Opfermaterials, so dass es sich zu einem oder mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zersetzt; und (ii) Entfernen von wenigstens einem des einen oder der mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Hindurchtretenlassen durch wenigstens eine feste Schicht, die an das innere Volumen angrenzt. Wie zuvor, bleibt bei der Zersetzung des Opfermaterials ein Luftspalt an dem geschlossenen inneren Volumen zurück, das zuvor von dem Opfermaterial besetzt war.
Die Erfindung stellt auch Strukturen und insbesondere Halbleiterstrukturen bereit, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden.
Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden vollständig beschrieben und in den Ansprüchen besonders dargelegt, wobei die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen darlegen, wobei diese jedoch nur auf eine oder wenige der verschiedenen Möglichkeiten hinweisen, die Prinzipien der Erfindung einzusetzen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1A–1D sind diagrammartige Querschnitte eines Teils einer Halbleiterstruktur, die mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigen.
Die 2A–2F sind diagrammartige Querschnitte eines Teils einer Halbleiterstruktur, die mehrere Schritte eines Verfahrens gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung zeigen.
Die 3A–3F sind diagrammartige Querschnitte eines Teils einer Halbleiterstruktur, die mehrere Schritte eienes Verfahrens gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zeigen.
Die 4A–4H sind diagrammartige Querschnitte eines Teils einer Halbleiterstruktur, die mehrere Schritte eines speziellen Beispiels für ein Verfahren gemäß der Erfindung zeigen.
Die 5A–5J sind diagrammartige Querschnitte eines Teils einer Halbleiterstruktur, die mehrere Schritte eines anderen speziellen Beispiels für ein Verfahren gemäß der Erfindung zeigen.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wir beziehen uns nun im Einzelnen auf die Zeichnungen. Die verschiedenen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Struktur gemäß einem Aspekt der Erfindung sind diagrammartig in den 1A–1D gezeigt. In den 1A und 1B wird eine strukturierte Schicht aus Opfermaterial 20 mittels irgendeiner geeigneten Technik auf einem Substrat 22 gebildet. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem man zuerst eine Schicht des Opfermaterials auf dem Substrat 22 bildet, wie es in 1A gezeigt ist, und dann die Schicht strukturiert, zum Beispiel durch Ätzen oder irgendeine andere geeignete Technik, wobei die strukturierte Schicht aus Opfermaterial 20 entsteht, die ein oder mehrere "Hügel" aufweist, die durch das Opfermaterial auf dem Substrat gebildet werden, wobei "Täler" zwischen je zwei benachbarten Hügeln gebildet werden. Dann wird auf der strukturierten Schicht eine zweite feste Schicht aus einem Nicht-Opfermaterial 24 über der strukturierten Schicht 20 liegend gebildet, wie es in 1C gezeigt ist. Dann wird Wärme angewendet, um das Opfermaterial zu einem oder mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zu zersetzen, und eines oder mehrere dieser Zersetzungsprodukte werden entfernt, indem man sie durch die zweite Schicht 24 hindurchtreten lässt. Dies ergibt eine Luftspaltstruktur 28 mit einem oder mehreren Luftspalten 26 in dem bzw. den geschlossenen inneren Räumen, die zuvor vom Opfermaterial 20 besetzt waren.
Im Allgemeinen wird eine Luftspaltstruktur gebildet, indem man zwei dielektrische Materialien verwendet, ein Opfermaterial, das sich zu gasförmigen Produkten zersetzt, und ein permanentes Material (wenigstens permanent für die Zwecke der Bildung des oder der inneren Luftspalte), das eine Abdeckung oder einen Überzug bildet, durch die eines oder mehrere der gasförmigen Produkte hindurchtreten können. Dieses Hindurchtreten erfolgt durch Diffusion von einem oder mehreren der Zersetzungsprodukte durch das Überzugsmaterial. Vorzugsweise wird die Zersetzungsreaktion des Opfermaterials allein durch hohe Temperatur induziert, obwohl auch andere Mittel verwendet werden können. Die Zersetzungstemperatur sollte mit den verschiedenen Komponenten der Struktur verträglich sein, so dass deren Integrität nicht zerstört wird, abgesehen von der Entfernung des Opfermaterials unter Bildung des oder der Luftspalte. Typischerweise sollte diese Temperatur für elektrische Zwischenverbindungsbauteile kleiner als 500°C und vorzugsweise kleiner als 450°C sein. Es wird in Betracht gezogen, dass die Zersetzungstemperatur in den Bereich von 380°C bis 450°C fällt, obwohl Materialien mit Zersetzungstemperaturen von nur etwa 150°C vorteilhaft sein können. Das Opfermaterial sollte jedoch ausreichend thermisch stabil sein, so dass das permanente Material zu einem Zustand verarbeitet werden kann, in dem es elektrisch und/oder mechanisch stabil ist.
Es sei weiterhin angemerkt, dass eine beliebige oder mehrere der hier beschriebenen Schichten aus mehreren Teilschichten bestehen können, was für verschiedene Herstellungstechniken erwünscht sein kann. Zum Beispiel kann die Schicht 24 in 1C aus einer ersten Teilschicht auf demselben Niveau wie die Opferschicht und einer zweiten Teilschicht, die über der ersten Teilschicht und dem Opfermaterial liegt, bestehen. Außerdem soll die Angabe, dass eine Schicht auf eine darunterliegende Schicht aufgetragen wird, nicht die Anwesenheit einer Zwischenschicht ausschließen, die zum Beispiel eingesetzt werden könnte, um die Verbindung einer Schicht mit einer anderen zu ermöglichen.
Das bevorzugte Opfermaterial zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist vorzugsweise aus der Verbindungsklasse der Cycloolefine ausgewählt, und besonders bevorzugt handelt es sich um ein Bicycloolefin, wobei ein Polymer des Norbornentyps am meisten bevorzugt ist. "Polymer des Norbornentyps" bedeutet polycyclische Additionshomopolymere und -copolymere, die Repetiereinheiten umfassen, wie sie unten unter den Formeln I, II und III dargelegt sind. Copolymere, die für die praktische Durchführung der Erfindung geeignet sind, können Repetiereinheiten enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die die Formeln I, II und III oder Kombinationen davon umfasst oder daraus besteht. Das Polymer des Norbornentyps, das besonders gut als Opfermaterial in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, wird von der B. F. Goodrich Company, Akron, Ohio, unter dem Warenzeichen Avatrel^® vertrieben. Das Polymer umfasst silylsubstituierte Repetiereinheiten, die durch die Struktur dargestellt werden, die unter der folgenden Formel I dargelegt ist:
wobei R¹ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl darstellen; R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl oder die folgende Gruppe darstellen:
wobei R⁹ unabhängig Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkoxy, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkylcarbonyloxy (z. B. Acetoxy) und substituiertes oder unsubstituiertes C₆- bis C₂₀-Aryloxy darstellen, m eine Zahl von 0 bis 4 ist und n eine Zahl von 0 bis 5 ist. In Formel I muss wenigstens einer der Substituenten R² und R³ aus der durch die Formel Ia dargestellten Silylgruppe ausgewählt sein.
Vorzugsweise ist wenigstens einer der Reste R¹⁰, R¹¹ oder R¹² aus einer linearen oder verzweigten C₁- bis C₁₀-Alkoxygruppe ausgewählt, und R⁹ ist Wasserstoff. Besonders bevorzugt sind R¹⁰, R¹¹ und R¹² jeweils gleich und aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy und Pentoxy ausgewählt. Am meisten bevorzugt ist n = 0, und R¹⁰, R¹¹ und R¹² sind jeweils Ethoxygruppen, z. B. ist R² und/oder R³ am meisten bevorzugt ein Triethoxysilylsubstituent. Wenn n = 0 ist, ist offensichtlich, dass die Silylfunktion direkt über eine Silicium-Kohlenstoff-Bindung mit dem polycyclischen Ring verbunden ist, wobei das Kohlenstoffatom der Silicium-Kohlenstoff-Bindung durch ein Kohlenstoffatom im polycyclischen Ring (d. h. ein Ringkohlenstoffatom) geliefert wird.
In der obigen Formel I ist m vorzugsweise 0 oder 1, wie es durch die folgenden Strukturen Ib bzw. Ic dargestellt wird:
wobei R¹ bis R⁴ wie zuvor definiert sind und wenigstens einer der Reste R² und R³ ein durch Ia dargestellter Silylsubstituent sein muss. Repetiereinheiten, bei denen m = 0 ist, d. h. Repetiereinheiten der Struktur Ib, sind besonders bevorzugt.
In den Formeln I, Ib und Ic können R¹ und R⁴ zusammen mit den beiden Ringkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, genommen werden, um eine gesättigte cyclische Gruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen darzustellen. Wenn R¹ und R⁴ unter Bildung einer gesättigten cyclischen Gruppe zusammengenommen werden, ist die cyclische Gruppe mit R² und R³ substituiert, von denen wenigstens einer eine durch Ia dargestellte Silylgruppe sein muss. Im Allgemeinen werden solche Monomere durch die folgende Struktur dargestellt:
wobei B eine Methylengruppe (d. h. -CH₂-) ist und q eine Zahl von 2 bis 6 ist. Es sollte offensichtlich sein, dass, wenn die durch B dargestellte Methylengruppe einen R²- oder R³-Substituenten enthält, eines der Wasserstoffatome der (-CH₂-)-Gruppe durch den R²- oder R³-Substituenten ersetzt ist. Repräsentative Strukturen der Repetiereinheit sind im folgenden gezeigt:
wobei R², R³ und m wie zuvor definiert sind.
Veranschaulichende Beispiele für Monomere der Formel I sind 5-Triethoxysilylnorbornen, 5-Trimethylsilylnorbornen, 5-Trimethoxysilylnorbornen, 5-Methyldimethoxysilylnorbornen, 5-Dimethylmethoxynorbornen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Opferpolymer kohlenwasserstoffsubstituierte polycyclische Repetiereinheiten, die aus Einheiten ausgewählt sind, die durch die folgende Formel II dargestellt werden:
wobei R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, kohlenwasserstoffsubstituiertes und unsubstituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkyl, kohlenwasserstoffsubstituiertes und unsubstituiertes C₆- bis C₄₀-Aryl, kohlenwasserstoffsubstituiertes und unsubstituiertes C₇- bis C₁₅-Aralkyl, C₃- bis C₂₀-Alkinyl, lineares und verzweigtes C₃- bis C₂₀-Alkenyl oder Vinyl darstellen, R⁵ und R⁶ oder R⁷ und R⁸ jeweils zusammengenommen werden können, um eine C₁- bis C₁₀-Alkylidenylgruppe zu bilden, R⁵ und R⁸, wenn sie zusammen mit den beiden Ringkohlenstoffatomen genommen werden, an die sie gebunden sind, gesättigte und ungesättigte cyclische Gruppen, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, oder einen aromatischen Ring, der 6 bis 17 Kohlenstoffatome enthält, darstellen können, und p = 0, 1, 2, 3 oder 4 ist. Die Kohlenwasserstoffsubstituenten an den obigen Substituenten bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, wie zum Beispiel verzweigtes und unverzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkyl, verzweigtes und unverzweigtes C₂- bis C₁₀-Alkenyl und C₆- bis C₂₀-Aryl.
Veranschaulichende Beispiele für kohlenwasserstoffsubstituierte Monomere sind 2-Norbornen, 5-Methyl-2-norbornen, 5-Hexyl-2-norbornen, 5-Cyclohexyl-2-norbornen, 5-Cyclohexenyl-2-norbornen, 5-Butyl-2-norbornen, 5-Ethyl-2-norbornen, 5-Decyl-2-norbornen, 5-Phenyl-2-norbornen, 5-Naphthyl-2-norbornen, 5-Ethyliden-2-norbornen, Vinylnorbornen, Dicyclopentadien, Dihydrodicyclopentadien, Tetracyclododecen, Methyltetracyclododecen, Tetracyclododecadien, Dimethyltetracyclododecen, Ethyltetracyclododecen, Ethylidenyltetracyclododecen, Phenyltetracyclododecen, Trimere von Cyclopentadien (z. B. symmetrische und asymmetrische Trimere). Eine besonders bevorzugte Kohlenwasserstoff-Repetiereinheit ist von 2-Norbornen abgeleitet.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Opferpolymer, das für die Ausführung der Erfindung geeignet ist, Repetiereinheiten, die durch die folgende Formel III dargestellt werden:
wobei R⁹ bis R¹² unabhängig einen polaren Substituenten darstellen, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: -(A)_n-C(O)OR'', -(A)_n-OR'', -(A)_n-OC(O)R'', -(A)_n-OC(O)OR'', -(A)_n-C(O)R'', -(A)_n-OC(O)C(O)OR'', -(A)_n-O-A'-C(O)OR'', -(A)_n-OC(O)-A'-C(O)OR'', -(A)_n-C(O)O-A'-C(O)OR'', -(A)_n-C(O)-A'-OR'', -(A)_n-C(O)O-A'-OC(O)OR'', -(A)_n-C(O)O-A'-O-A'-C(O)OR'', -(A)_n-C(O)O-A'-OC(O)C(O)OR'', -(A)_n-C(R'')₂CH(R'')(C(O)OR'') und -(A)_n-C(R'')₂CH(C(O)OR'')₂. Die Struktureinheiten A und A' stellen unabhängig voneinander einen zweiwertigen Verbrückungs- oder Abstandshalterrest dar, der aus zweiwertigen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen cyclischen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen sauerstoffhaltigen Resten und zweiwertigen cyclischen Ethern und cyclischen Diethern ausgewählt ist, und n ist eine der ganzen Zahlen 0 oder 1. Wenn n = 0 ist, sollte offensichtlich sein, dass A und A' eine kovalente Einfachbindung darstellen. "Zweiwertig" bedeutet, dass je eine freie Valenz an jedem terminalen Ende des Restes an zwei unterschiedliche Gruppen gebunden ist. Die zweiwertigen Kohlenwasserstoffreste können durch die Formel -(C_dH_2d)- dargestellt werden, wobei d die Zahl der Kohlenstoffatome in der Alkylenkette darstellt und eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist. Die zweiwertigen Kohlenwasserstoffreste sind vorzugsweise aus linearem und verzweigtem C₁- bis C₁₀-Alkylen, wie Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Heptylen, Octylen, Nonylen und Decylen ausgewählt. Wenn verzweigte Alkylenreste in Betracht gezogen werden, ist es so zu verstehen, dass ein Wasserstoffatom in der linearen Alkylenkette durch eine lineare oder verzweigte C₁- bis C₅-Alkylgruppe ersetzt ist.
Zu den zweiwertigen cyclischen Kohlenwasserstoffresten gehören substituierte und unsubstituierte cycloaliphatische C₃- bis C₈-Struktureinheiten, die durch die Formel
dargestellt werden, wobei a eine ganze Zahl von 2 bis 7 ist und R^q, wenn es vorhanden ist, lineare und verzweigte C₁- bis C₁₀-Alkylgruppen darstellt. Zu den bevorzugten zweiwertigen Cycloalkylenresten gehören Cyclopentylen- und Cyclohexylen-Struktureinheiten, die durch die folgenden Strukturen dargestellt werden:
wobei R^q wie oben definiert ist. Wie hier gezeigt, und in der gesamten Beschreibung, soll dies so zu verstehen sein, dass die aus den cyclischen Strukturen und/oder Formeln herausragenden Bindungslinien die zweiwertige Natur der Struktureinheit darstellen und die Punkte anzeigen, an denen die carbocyclischen Atome an die benachbarten molekularen Struktureinheiten gebunden sind, die in den jeweiligen Formeln definiert sind. Wie in der Technik üblich, bedeutet die diagonale Bindungslinie, die aus der Mitte der cyclischen Struktur herausragt, dass die Bindung wahlfrei mit einem beliebigen carbocyclischen Atom in dem Ring verbunden ist. Es ist außerdem so zu verstehen, dass das carbocyclische Atom, mit dem die Bindungslinie verbunden ist, ein Wasserstoffatom weniger trägt, um die Valenzanforderungen des Kohlenstoffs zu erfüllen.
Bevorzugte zweiwertige cyclische Ether und Diether werden durch die folgenden Strukturen dargestellt:
Zu den zweiwertigen sauerstoffhaltigen Resten gehören C₂- bis C₁₀-Alkylenether und Polyether. "C₂- bis C₁₀-Alkylenether" bedeutet, dass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in der zweiwertigen Etherstruktureinheit wenigstens 2 betragen muss und 10 nicht überschreiten kann. Die zweiwertigen Alkylenether werden durch die Formel -alkylen-O-alkylen- dargestellt, wobei die Alkylengruppen, die an das Sauerstoffatom gebunden sind, jeweils gleich oder verschieden sein können und aus Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Heptylen, Octylen und Nonylen ausgewählt sind. Der einfachste zweiwertige Alkylenether der Serie ist der Rest -CH₂-O-CH₂-. Bevorzugte Polyetherstruktureinheiten umfassen zweiwertige Reste der Formel ( -CH₂(CH₂)_xO) -_y wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 5 ist und y eine ganze Zahl von 2 bis 50 ist, mit der Maßgabe, dass das terminale Sauerstoffatom an der Polyether-Spacer-Struktureinheit nicht direkt mit einem terminalen Sauerstoffatom an einer benachbarten Gruppe verknüpft sein kann, so dass eine Peroxidbindung entsteht. Mit anderen Worten, Peroxidbindungen (d. h. -O-O-) werden nicht in Betracht gezogen, wenn Polyether-Spacer an eine der Substituentengruppen, die terminale Sauerstoffatome enthalten und die oben unter R⁹ bis R¹² dargelegt sind, gebunden sind.
R⁹ bis R¹² können auch unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkyl darstellen, solange wenigstens einer der restlichen R⁹- bis R¹²-Substituenten aus einer der oben dargestellten polaren Gruppen ausgewählt ist. In der obigen Formel ist p eine ganze Zahl von 0 bis 5 (vorzugsweise 0 oder 1, besonders bevorzugt 0). R" stellt unabhängig Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkyl (z. B. -C(CH₃)), -Si(CH₃), -CH(R^p)OCH₂CH₃, -CH(R^p)OC(CH₃)₃, lineares und verzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkoxyalkylen, Polyether, monocyclische und polycyclische cycloaliphatische C₄- bis C₂₀-Struktureinheiten, cyclische Ether, cyclische Ketone sowie cyclische Ester (Lactone) dar. "C₁- bis C₁₀-Alkoxyalkylen" bedeutet, dass eine terminale Alkylgruppe über ein Ethersauerstoffatom an eine Alkylen-Struktureinheit gebunden ist. Der Rest ist eine Ether-Struktureinheit auf Kohlenwasserstoffbasis, die generisch als -alkylen-O-alkyl dargestellt werden kann, wobei die Alkylen- und Alkylgruppen unabhängig 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, von denen jedes linear oder verzweigt sein kann. Der Polyetherrest kann durch die Formel ( -CH₂(CH₂)_xO) -_yR^a dargestellt werden, wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 5 ist, y eine ganze Zahl von 2 bis 50 ist und R^a Wasserstoff oder lineares und verzweigtes C₁- bis C₁₀-Alkyl darstellt. Zu den bevorzugten Polyetherresten gehören Polyethylenoxid und Polypropylenoxid. Beispiele für monocyclische cycloaliphatische Struktureinheiten sind Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Dicyclopropylmethyl (DCMP) und Dimethylcyclopropylmethyl (DMCP) und dergleichen. Beispiele für cycloaliphatische polycyclische Struktureinheiten sind Norbornyl, Adamantyl, Tetrahydrodicyclopentadienyl (Tricyclo[5.2.1.0^2,6]decanyl) und dergleichen. Beispiele für cyclische Ether sind Tetrahydrofuranyl- und Tetrahydropyranyl-Struktureinheiten. Ein Beispiel für ein cyclisches Keton ist eine 3-Oxocyclohexanonyl-Struktureinheit. Ein Beispiel für einen cyclischen Ester bzw. ein Lacton ist eine Mevalonlactonyl-Struktureinheit. Zu den Strukturen der oben dargelegten repräsentativen cyclischen Gruppen gehören:
wobei R^p in den obigen Formeln und cyclischen Gruppen Wasserstoff oder eine lineare oder verzweigte C₁- bis C₅-Alkylgruppe darstellt. Die DCPM- und DMCP-Substituenten werden wie folgt dargestellt:
Die Opferpolymere, die für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen vorzugsweise Homopolymere und Copolymere, die statistische Repetiereinheiten enthaften, die von einer oder mehreren durch Formel I dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, oder Homopolymere oder Copolymere, die statistische Repetiereinheiten enthalten, die von einer oder mehreren durch Formel II dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, Homopolymere oder Copolymere, die Repetiereinheiten enthalten, die von einer oder mehreren durch Formel III dargestellten Monomereinheiten abgeleitet sind, und Copolymere, die eine Kombination von Repetiereinheiten umfassen, die durch die Formeln I und II, die Formeln I und III, die Formeln II und III oder die Formeln I, II und III dargestellt werden.
Bevorzugte Opferpolymere gemäß der vorliegenden Erfindung können 0,1 bis 100 Molprozent silylfunktionelle polycyclische Repetiereinheiten, vorzugsweise 1 bis 50 Molprozent, besonders bevorzugt 3 bis 25 Molprozent und am meisten bevorzugt 5 bis 20 Molprozent enthalten, wobei der Rest des Polymers vorzugsweise Repetiereinheiten umfasst, die unter Formel II und/oder Formel III beschrieben sind. Ein besonders bevorzugtes Polymer umfasst Repetiereinheiten, die aus Norbornen und Triethoxysilylnorbornen in einem Molprozentverhältnis von 80/20 Norbornen/Triethoxysilylnorbornen polymerisiert sind.
Bevorzugte Opferpolymere gemäß der vorliegenden Erfindung sind Additionspolymere, die polycyclische Repetiereinheiten umfassen, die über 2,3-Bindungen miteinander verbunden sind, welche aus der Doppelbindung gebildet sind, die in der Struktureinheit des Norbornentyps des vorpolymerisierten polycyclischen Monomers enthalten ist.
Die Polymere können in Gegenwart eines ein- oder mehrkomponentigen Katalysatorsystems auf der Basis eines Übergangsmetalls der Gruppe VIII aus geeignet funktionalisierten Monomeren des Norbornentyps polymerisiert werden, wie es in der Internationalen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. WO 97/20871 (The B. F. Goodrich Company), veröffentlicht am 12. Juni 1997, beschrieben ist.
Das Polymer des Polynorbornentyps ist besonders günstig, da es eine hohe (> 350°C) und ausreichende thermische Stabilität hat, um mehrere üblicherweise eingesetzte und andere Halbleiterherstellungsschritte, wie plasmaverstärktes chemisches Aufdampfen (PECVD) von SiO₂ und Niedertemperatur-Kupfertempern, auszuhalten, und eine Zersetzungstemperatur in der Nähe seines Tg hat, wodurch die Bewegung, die das Halbleiterbauteil beschädigen könnte, eingeschränkt wird.
Vermutlich sind die polycycloolefinischen Polymere, die bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung verwendet werden, als Opfermaterialien bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen in einzigartiger Weise geeignet, da sich das Material in der Nähe seines Tg thermisch zersetzt. Mit anderen Worten, das Polymer bleibt mechanisch stabil, bis die Zersetzungstemperatur erreicht ist, was es dem Polymer ermöglicht, die ziemlich harten Verarbeitungsschritte (z. B. wiederholte Wärmecyclen) während der Halbleiterherstellung auszuhalten. Der Nachteil bei den Polymeren des Standes der Technik besteht darin, dass ihre Tg-Werte weit unterhalb ihrer Zersetzungstemperaturen liegen, was zu einem mechanischen Versagen führt, bevor die Zersetzungstemperatur erreicht ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Zersetzungstemperaturen des silylsubstituierten polycycloolefinischen Polymers erheblich gesenkt werden können, indem man polycycloolefinische Repetiereinheiten, die seitenständige Kohlenwasserstoff-(Formel II) und/oder seitenständige polare (Formel III) Substituenten enthalten, in das Gerüst des Opferpolymers einbaut. Die Zersetzungstemperatur von Polymeren, die 80/20 Molprozent Norbornen/Triethoxysilylnorbornen enthalten (ungefähr 430°C), kann um ungefähr 30°C gesenkt werden, indem man die Norbornen-Repetiereinheiten in dem Copolymer durch Repetiereinheiten ersetzt, die seitenständige lineare und/oder verzweigte C₁- bis C₂₀-Alkylsubstituenten enthalten. Zum Beispiel wird die thermische Zersetzungstemperatur eines Copolymers, das Butylnorbornen/Triethoxysilylnorbornen in einem Molprozentverhältnis von 95/5 enthält, auf 405°C gesenkt. Wir erwarten, dass die Zersetzungstemperatur des Copolymers noch weiter (um bis zu etwa 100°C) gesenkt werden kann, indem man die Norbornen-Repetiereinheiten in dem Copolymer durch Repetiereinheiten ersetzt, die die unter Formel III beschriebenen polaren Substituenten enthalten. Homopolymere von Norbornylacetat und Norbornylethylcarbonat haben thermische Zersetzungstemperaturen von 356°C bzw. 329°C. Zu den polaren Gruppen gehören Ester-, Carbonat- und Acetatsubstituenten und dergleichen. Um niedrigere Zersetzungstemperaturen der silylsubstituierten Polymere zu bewirken, sollte das Polymer etwa 50 Molprozent polycyclische Repetiereinheiten mit seitenständigen Kohlenwasserstoff- oder polaren Funktionen, vorzugsweise mehr als 50 Molprozent, besonders bevorzugt 51 bis 99 Prozent, ganz besonders bevorzugt 55 bis 95 Molprozent, ganz besonders bevorzugt 65 bis 80 Molprozent, enthalten.
Die oben genannten Opferpolymere können über ihre Zersetzungstemperatur hinaus erhitzt werden, typischerweise im Bereich von etwa 380°C bis etwa 450°C, so dass sich die Polymere zu ihren Zersetzungsprodukten zersetzen, die durch verschiedene Materialien, die zur Bildung von Luftspalte enthaltenden Halbleiter bauteilen verwendet werden, hindurchdiffundieren können. Zu den Materialien gehören Polymerdielektrika, wie Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Polyimide, zum Beispiel Olin-Ciba Geigy (OCG) Probimide^® 293 und 412, Amoco Ultradel^® 7501 und DuPont Pyralin^® 2545. Besonders gut geeignete Polymere sind solche, die lichtempfindlich sind, wie aus der folgenden Beschreibung anderer beispielhafter Verfahren, die andere Aspekte der Erfindung veranschaulichen, hervorgehen wird.
Die obige Methode kann angewendet werden, um Luftspalte in einer Vielzahl von elektrischen Bauteilen zu bilden, und insbesondere in Bezug auf elektrische Zwischenverbindungen in integrierten Schaltungen und anderen elektronischen Kompaktbaugruppen. Die Luftspalte können auf entgegengesetzten Seiten eines oder mehrerer leitfähiger Elemente sowohl in interplanaren als auch in intraplanaren Anordnungen verwendet werden, so dass man einen Isolator mit niedriger Dielektrizitätskonstante erhält, wobei die Dielektrizitätskonstanten im Allgemeinen kleiner als 2, besonders bevorzugt kleiner als 1,5, ganz besonders bevorzugt kleiner als 1,25 und am meisten bevorzugt 1,0 sind. Je kleiner die Kapazität, desto schneller kann das elektrische Signal durch die Leiter übermittelt werden, und desto geringer ist die Kreuzkopplung zwischen den Leitern.
Wie oben angemerkt, sind die oben genannten Polynorbornenpolymere wünschenswert, da sie im Allgemeinen wenig oder im Wesentlichen keine Rückstände hinterlassen. Etwas Rückstand kann jedoch wünschenswert sein. Zum Beispiel kann ein dünner Film aus SiO₂ (oder TiO₂, wenn Ti anstelle von Si in dem funktionalisierten Norbornen verwendet wird) zurückbleiben, der die elektrischen Leiter isoliert oder die Korrosion eindämmt. Tatsächliche Tests haben 10 nm (100 Å) Rückstand gezeigt, wenn 5 μm Material zersetzt werden.
In den 2A–2F ist ein bevorzugtes Verfahren zur Bildung von Luftspalten oder -bereichen zwischen zwei leitfähigen Bereichen oder Elementen, wie Metallleitungen, diagrammartig gezeigt. In den 2A und 2B ist eine strukturierte Schicht aus Opfermaterial 30, vorzugsweise dem oben genannten Polymer des Polynorbornentyps, auf einem Substrat 32 gebildet. Auf dem Substrat 32 können sich bereits Strukturen befinden, oder es kann sich um ein unstrukturiertes Material handeln. Das Substrat kann eine Grundschicht sein oder eine Schicht aus einem Material, die über einer Grundschicht liegt, wie eine isolierende Schicht aus SiO₂, die über den Bauteilen eines IC-Chips liegen kann (nicht gezeigt). Als spezielles Beispiel kann das Substrat ein Halbleiterwafer sein, der zum Beispiel Transistoren, Dioden und andere Halbleiterelemente (wie sie in der Technik wohlbekannt sind) enthalten kann.
Wie in 2A gezeigt, wird eine gleichmäßige Schicht des Opfermaterials 30 auf dem Substrat 32 abgeschieden. Dies kann in jeder geeigneten Weise erfolgen, zum Beispiel durch Schleuderbeschichtung, Sprühen, Meniskus-, Extrusions- oder andere Beschichtungsverfahren, durch Pressen oder Ablegen eines Trockenfilmlaminats auf das Substrat usw.
In 2B ist die Schicht aus Opfermaterial strukturiert, um die strukturierte Schicht des Opfermaterials 30 zu erzeugen, deren Struktur der gewünschten Struktur von einem oder mehreren Luftspalten entspricht, die in dem Halbleiterbauteil gebildet werden sollen. Jede geeignete Technik kann verwendet werden, um die Schicht aus Opfermaterial zu strukturieren, einschließlich zum Beispiel Laserabtragung, Ätzen usw. Das Opfermaterial kann von einem Typ sein, der lichtempfindlich ist oder gemacht werden kann, um die Strukturierung zu erleichtern.
In 2C ist eine Schicht aus leitfähigem Material 34, insbesondere Metall, über der strukturierten Schicht aus Opfermaterial 30 abgeschieden. Dies kann mit jeder geeigneten Technik erfolgen, einschließlich zum Beispiel Metallzerstäubung, chemisches Aufdampfen (CVD), physikalisches Aufdampfen (PVD), Elektroplattieren, außenstromloses Plattieren usw.
In 2D ist die Metallschicht 34 nach Bedarf durch irgendeine geeignete Technik planarisiert, einschließlich zum Beispiel chemisch-mechanisches Polieren (CMP). Wenn CMP bei dem oben beschriebenen Polymer des Polynorbornentyps und auch anderen Polymeren verwendet wird, wird vorzugsweise eine Schicht aus Siliciumdioxid auf die Oberfläche der Opferschicht aufgetragen, um eine Ätzbarriere zu erhalten.
In 2E ist ein permanentes Dielektrikum 36 über der strukturierten Schicht aus Opfermaterial 30 mit der Metalleinlage 34 abgeschieden. Das permanente Dielektrikum 36 wird als massive Schicht abgeschieden und bedeckt die Opferschicht 30 und wenigstens die Oberteile der Metallleitungen 34. Die permanente dielektrische Schicht kann vor oder nach der Entfernung des Opfermaterials planarisiert werden. Bei der permanenten dielektrischen Schicht kann es sich zum Beispiel um Siliciumdioxid, Polyimid oder ein anderes Material handeln. Die permanente dielektrische Schicht kann durch Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Meniskusbeschichtung (wobei typischerweise das in einem Lösungsmittel gelöste Opfermaterial verwendet wird), chemisches Aufdampfen, plasmaverstärktes chemisches Aufdampfen, Sol-Gel-Verfahren oder ein anderes Verfahren abgeschieden werden. Wie man in 2E erkennt, kann die Metallschicht zweckmäßigerweise mit einer Höhe gebildet werden, die geringer ist als die Höhe des benachbarten Opfermaterials. Dies wird natürlich zu Luftspalten führen, die sich über die Oberseiten der Metallleitungen hinaus erstrecken, was wünschenswert ist, um die kapazitive Kopplung zu reduzieren. Außerdem könnte das Substrat auch Gräben haben, die darin in einer Struktur gebildet sind, die der Struktur des Opfermaterials entspricht, so dass sich die resultierenden Luftspalte unter die Metallleitungen erstrecken, die sich auf Stegen auf dem Substrat zwischen den Gräben befinden.
Das Opfermaterial 30 wird durch die permanente dielektrische Schicht 36 hindurch entfernt, so dass Luftspalte 38 entstehen, wie in 2F gezeigt ist. Die Entfernung des Opfermaterials wird vorzugsweise durch thermische Zersetzung und Durchtritt von einem oder mehreren der Zersetzungsprodukte durch die permanente dielektrische Schicht 36 durch Diffusion erreicht. Wie oben angemerkt, erfährt das bevorzugte Polymer des Polynorbornentyps eine thermische Zersetzung bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 450°C und darunter, wobei im Wesentlichen kein Rückstand in den Luftspalten der resultierenden Halbleiterstruktur 40 zurückbleibt. Außerdem können die Zersetzungsprodukte durch viele dielektrische Materialien diffundieren, die zur Bildung der permanenten dielektrischen Schicht geeignet sind, einschließlich insbesondere von Polyimiden.
Die Geschwindigkeit der Zersetzung sollte ausreichend gering sein, so dass eine Diffusion durch das permanente Dielektrikum erfolgt. Die Diffusion erfolgt typischerweise aufgrund eines Druckaufbaus innerhalb des Luftspalts. Dieser Druckaufbau sollte nicht so groß sein, dass er die mechanische Festigkeit des permanenten Dielektrikums überschreitet. Eine erhöhte Temperatur unterstützt im Allgemeinen die Diffusion, da die Diffusionsfähigkeit von Gas durch das permanente Dielektrikum normalerweise mit der Temperatur zunimmt.
Vorzugsweise wird das Opfermaterial mit einer relativ geringen Geschwindigkeit zersetzt. Die Aufheizgeschwindigkeit liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 10°C/Minute, besonders bevorzugt zwischen 1 und 5°C/Minute und am meisten bevorzugt etwa 2 bis 3°C/Minute.
Natürlich können die Luftspalte Restgas enthalten, obwohl das Restgas im Allgemeinen schließlich durch Luft ausgetauscht wird. Es können jedoch Schritte unternommen werden, um einen solchen Austausch zu verhindern, oder es kann ein anderes Gas (zum Beispiel ein Edelgas) oder ein Vakuum in die Luftspalten eingebracht werden. Zum Beispiel kann die Halbleiterstruktur Vakuumbedingungen unterzogen werden, um Restgas durch Diffusion oder einen anderen Durchtritt durch die Überzugsschicht 24 oder in anderer Weise aus den Luftspalten herauszuziehen, und danach kann die Halbleiterstruktur mit einem geeigneten Dichtmaterial beschichtet werden, das jeden weiteren Durchtritt von Gasen durch die Überzugsschicht blockiert. Bevor die Halbleiterstruktur abgedichtet wird, kann sie einer kontrollierten Gasatmosphäre, wie einer, die ein Edelgas enthält, ausgesetzt werden, um die Luftspalte mit diesem Gas zu füllen.
Natürlich können auch weitere Verarbeitungsschritte mit der Halbleiterstruktur 40 durchgeführt werden, zum Beispiel unter Bildung einer zusätzlichen Zwischenverbindungsschicht in dem Halbleiterbauteil.
Der Fachmann wird sich auch darüber im Klaren sein, dass andere Techniken eingesetzt werden können, um das Opfermaterial zu entfernen, obwohl dies weniger wünschenswert ist und/oder durch den Typ des verwendeten Opfermaterials diktiert wird.
In den 3A–3F ist ein Verfahren zur Bildung eines Luftspalts oder -bereichs zwischen zwei leitfähigen Bereichen oder Elementen, wie Metallleitungen, gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung diagrammartig gezeigt. In den 3A und 3B ist eine strukturierte Schicht aus leitfähigem Material 50, wie Aluminium, Kupfer, Gold usw., auf einem Substrat 52 gebildet. Wiederum kann das Substrat eine Grundschicht sein oder eine Schicht aus einem Material, die über einer Grundschicht liegt, wie eine isolierende Schicht aus SiO₂, die über den Bauteilen eines IC-Chips liegen kann (nicht gezeigt). Als spezielles Beispiel kann das Substrat ein Halbleiterwafer sein, der zum Beispiel Transistoren, Dioden und andere Halbleiterelemente (wie sie in der Technik wohlbekannt sind) enthalten kann.
Wie in 3A gezeigt, wird eine gleichmäßige Schicht des leitfähigen Materials 50 auf dem Substrat abgeschieden. Dies kann in jeder geeigneten Weise erfolgen, zum Beispiel durch Metallzerstäubung, chemisches Aufdampfen (CVD), Plattieren (insbesondere außenstromloses Plattieren) oder andere Verfahren. In 3B ist die Schicht aus leitfähigem Material 50 strukturiert, um eine Struktur des leitfähigen Materials zu erzeugen, die der gewünschten Struktur von einem oder mehreren elektrischen Leitern, z. B. Metallleitungen, Leiterbahnen, Bereichen usw., entspricht, die in dem Halbleiterbauteil gebildet werden sollen. Jede geeignete Technik kann verwendet werden, um die Schicht aus leitfähigem Material zu strukturieren, einschließlich zum Beispiel Laserabtragung, Ätzen usw.
In 3C ist eine Schicht aus Opfermaterial 54, vorzugsweise aus dem oben genannten Polymer des Polynorbornentyps, über der strukturierten Schicht aus leitfähigem Material 50 abgeschieden. Dies kann mit jeder geeigneten Technik erfolgen, einschließlich zum Beispiel Schleuderbeschichtung, Sprühen, Meniskus-, Extrusions- oder andere Beschichtungsverfahren, durch Pressen oder Ablegen eines Trockenfilmlaminats auf das Substrat usw.
In 3D ist überschüssiges Opfermaterial, das über den Oberteilen der Leiter 50 liegt, entfernt, und die Opferschicht ist nach Bedarf durch irgendeine geeignete Technik planarisiert, einschließlich zum Beispiel CMP, Reaktivionenätzen usw.
In 3E ist ein permanentes Dielektrikum 56 über der strukturierten leitfähigen Schicht mit der Einlage aus Opfermaterial abgeschieden. Das permanente Dielektrikum wird als massive Schicht abgeschieden und bedeckt die Opferschicht und wenigstens die Oberteile der Metallleitungen der leitfähigen Schicht.
Dann wird in derselben Weise, wie es oben in Bezug auf das in den 2A–2F gezeigte Verfahren beschrieben wurde, das Opfermaterial durch die permanente dielektrische Schicht hindurch entfernt, wobei die Luftspalte 58 entstehen, wie es in 3F gezeigt ist. Wiederum erfolgt die Entfernung des Opfermaterials durch thermische Zersetzung und Durchtritt von einem oder mehreren der Zersetzungsprodukte durch die permanente dielektrische Schicht 56 durch Diffusion. Wie oben angemerkt, erfährt das bevorzugte Polymer des Polynorbornentyps eine thermische Zersetzung bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 400°C und darunter, wobei im Wesentlichen kein Rückstand in den Luftspalten der resultierenden Halbleiterstruktur 60 zurückbleibt. Außerdem können die Zersetzungsprodukte durch viele dielektrische Materialien diffundieren, die zur Bildung der permanenten dielektrischen Schicht geeignet sind, einschließlich insbesondere von Polyimiden. Außerdem können, wie oben angemerkt, auch andere Techniken eingesetzt werden, um das Opfermaterial zu entfernen, wie etwa die oben beschriebenen anderen Techniken.
In den 4A–4H ist ein spezielles Beispiel für ein Verfahren zur Bildung von Luftspalten (Tunnel) in einem Oxid unter Verwendung des bevorzugten Polymers des Norbornentyps gezeigt. Dieses beispielhafte. spezielle Verfahren beinhaltete die folgenden Schritte:

1. In 4A wird ein sauberer polierter Siliciumwafer 70 verwendet (obwohl, wie oben angemerkt, auch viele andere Substrate verwendet werden könnten, einschließlich keramischer oder Metallmaterialien).
2. In 4B wird ein Opfermaterial 72, Avatrel^® Polymer des Polynorbornentyps, durch Schleuderbeschichtung auf den Wafer aufgebracht. Die Schleuderbeschichtung beinhaltet das Drehen des Wafers, zum Beispiel mit 1000 bis 4000 Drehungen pro Minute, und das Ausgeben einer Lösung des Polymers des Polynorbornentyps und eines geeigneten Lösungsmittels, in dem das Polymer des Polynorbornentyps gelöst ist. Bei dem Lösungsmittel kann es sich um Mesitylen handeln, obwohl auch andere geeignete Lösungsmittel verwendet werden können, wie Decalin oder ein anderes Kohlenwasserstofflösungsmittel. Wenn auf dem Opferpolymer seitenständige polare Substituenten vorhanden sind, kann PGMEA als geeignetes Lösungsmittel eingesetzt werden. Bei der Schleuderbeschichtung entsteht auf dem Wafer ein gleichmäßiger dünner Film mit einer Dicke von 0,2 bis 6 μm, mit einer Gleichmäßigkeit von weniger als ±5% über die Probe. Nach Wunsch könnten jedoch für eine gegebene Anwendung auch dickere oder dünnere Filme angewendet werden. Nachdem die Beschichtung aufgetragen wurde, wird der Wafer in einem Ofen in Luft von etwa 100°C gebrannt, um das Lösungsmittel zu entfernen. Dann wird das Polymer des Polynorbornentyps eine Stunde lang bei 200 bis 300°C in Stickstoff gebrannt, um das Lösungsmittel zu entfernen.
3. In 4C wird eine Schicht aus durch plasmaverstärktes chemisches Aufdampfen (PECVD) aufgetragenem Siliciumdioxid 74 auf der Oberfläche des Polymers des Polynorbornentyps 72 abgeschieden, wobei man Standardbedingungen verwendet. Geeignete Gase sind Silan und Distickstoffoxid.
4. In 4D wird ein Photoresist 76 durch Schleuderbeschichtung auf dem Wafer abgeschieden, weichgebrannt, belichtet, entwickelt und dann unter Standardbedingungen gemäß den Angaben des Herstellers hartgebrannt.
5. In 4E wird die Probe durch Reaktivionenätzen behandelt. Die Struktur im Photoresist 76 wird auf das Siliciumdioxid 74 übertragen, indem man zuerst ein fluorhaltiges Plasma verwendet. Dann wird das Polymer des Polynorbornentyps 72 unter Verwendung eines Sauerstoff/Fluor-Plasmas geätzt. Während des Verfahrens wird der Photoresist ebenfalls geätzt. Nachdem das Polymer des Polynorbornentyps in den freiliegenden Bereichen geätzt wurde, wird ein Fluorplasma verwendet, um die Siliciumdioxidmaske abzuziehen. Die Probe weist jetzt nur noch das strukturierte Polymer des Polynorbornentyps 72 auf, wie es in 4F gezeigt ist.
6. In 4G wird Siliciumdioxid 78 (obwohl auch andere permanente dielektrische Materialien verwendet werden könnten) auf dem strukturierten Polymer des Polynorbornentyps 72 abgeschieden. Das Verfahren ist ähnlich wie das Verfahren, das oben in Schritt 3 zur Abscheidung des Siliciumdioxids auf der Oberfläche des Polymers des Polynorbornentyps verwendet wurde. Das Polymer des Polynorbornentyps ist jetzt vollständig in einem permanenten dielektrischen Material 78 eingeschlossen.
7. In 4H wird die Probe auf eine Temperatur erhitzt, die größer ist als die Zersetzungstemperatur des Polymers des Polynorbornentyps 72. Das Opfermaterial zersetzt sich, und ein oder mehrere der gasförmigen Zersetzungsprodukte diffundieren durch das Überzugsmaterial 78 hinaus.
8. Das Ergebnis ist ein Oxid-Verbundstoff 80, der Luftspalte 82 enthält, die vollständig von dielektrischem Material 78 umgeben sind.

In den 5A–5H ist ein spezielles Beispiel für ein Verfahren zur Bildung von Luftspalten zwischen Metallleitungen eines elektrischen Zwischenverbindungsbauteils bzw. -schicht unter Verwendung des bevorzugten Polymers des Norbornentyps gezeigt. Dieses beispielhafte spezielle Verfahren beinhaltete die folgenden Schritte:

1. In 5A wird ein sauberer polierter Siliciumwafer 90 verwendet.
2. In 5B werden eine 1000 Å dicke Chromschicht und anschließend 2000 Å Gold durch Zerstäubung auf den Wafer 90 aufgetragen, wobei eine Chrom/Gold-Verbundschicht 92 entsteht. Bei der Zerstäubung kann Gleichstromzerstäubung verwendet werden.
3.–7. In den 5C–F wird eine Schicht aus Polymer des Norbornentyps 94 aufgetragen und strukturiert, wobei man Siliciumdioxid 96 und Photoresist 98 verwendet, wie es oben in den Schritten 3–7 des in den 4A–H gezeigten Verfahrens beschrieben wurde.
8. In 5G ist die Probe ähnlich wie die Probe in Schritt 6 des in den 4A–H gezeigten Verfahrens, außer dass eine Cr/Au-Schicht 92 unter dem Polymer des Norbornentyps 94 liegt.
9. In 5H wird Gold plattiert, bis seine Höhe dieselbe ist wie die Höhe des Polymers des Norbornentyps 94. Die Cr/Au-Schicht 92 dient als elektrischer Kontakt und Basis für die Plattierung von Gold zwischen den Bereichen des Polymers des Norbornentyps 94. Das Elektroplattteren kann in einem herkömmlichen Kaliumgoldcyanidbad von pH +7,2 unter Verwendung eines Phosphatpuffers erfolgen.
10. In 5I werden die Goldschicht 100 und die Opferschicht 94 mit PECVD-Siliciumdioxid 102 beschichtet, genauso wie in Schritt 7 des in den 4A–H gezeigten Verfahrens.
11. In 5J wird die Probe erhitzt, um das Polymer des Norbornentyps 94 zu zersetzen und einen oder mehrere Luftspalte 104 zwischen benachbarten Metallleitungen 100 in der resultierenden Halbleiterstruktur 106 zu bilden.

Bei alternativen Luftspaltstrukturen können verschiedene Wege der Bildung der Metallstruktur verwendet werden, so dass es keinen Kurzschluss erfährt. Zuerst kann außenstromloses Plattieren von Metall das Elektroplattieren von Metall ersetzen. Zweitens kann die Metallstruktur zuerst auf dem Siliciumwafer gebildet (bis zu ihrer vollen Höhe plattiert) werden, und dann kann das Opfermaterial abgeschieden werden. Das Opfermaterial, das die Metallstruktur bedeckt, kann dann entfernt werden, bevor das permanente Dielektrikum abgeschieden wird, etwa durch chemisch-mechanisches Polieren oder andere Techniken.

Claims

Verfahren zur Bildung eines Luftspalts (26) innerhalb einer Halbleiterstruktur (28), umfassend die folgenden Schritte: (a) Verwendung eines Opfermaterials (20), um ein geschlossenes inneres Volumen in der Struktur (28) zu besetzen, die wenigstens eine feste Nicht-Opfer-Schicht (24) aus einem dielektrischen Material umfasst, die an das innere Volumen angrenzt, wobei das Opfermaterial (20) eine Zersetzungstemperatur hat, bei der es sich zu einem oder mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zersetzt, die durch das dielektrische Material diffundieren können; (b) Erhitzen des Opfermaterials (20), so dass es sich zu dem einen oder den mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukten zersetzt; und (c) Entfernen des einen oder der mehreren gasförmigen Zersetzungsprodukte durch Diffusion durch die wenigstens eine feste Nicht-Opfer-Schicht (24) aus einem dielektrischen Material unter Bedingungen, die für die Halbleiterstruktur (28) nicht nachteilig sind; (d) wobei die Zersetzung des Opfermaterials (20) einen Luftspalt (26) in dem geschlossenen inneren Volumen zurücklässt, der zuvor von dem Opfermaterial (20) besetzt war.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Opfermaterial (20) ein cyclisches Olefin ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das cyclische Olefin ein Bicycloolefin ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Opfermaterial (20) ein Polymer des Norbornentyps ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Polymer des Norbornentyps Repetiereinheiten der allgemeinen Formel
umfasst, wobei R¹ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl darstellen; R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl oder die folgenden Gruppen darstellen:
wobei R⁹ unabhängig Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkoxy, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkylcarbonyloxy, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkylperoxy und substituiertes oder unsubstituiertes C₆- bis C₂₀-Aryloxy darstellen, m eine Zahl von 0 bis 4 ist und n eine Zahl von 0 bis 5 ist und wenigstens einer der Substituenten R² und R³ aus der durch die Formel Ia dargestellten Silylgruppe ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei wenigstens einer der Reste R¹⁰, R¹¹ oder R¹² aus einer linearen oder verzweigten C₁- bis C₁₀-Alkoxygruppe ausgewählt ist und R⁹ Wasserstoff ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Reste R¹⁰, R¹¹ und R¹² alle gleich sind und aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy und Pentoxy ausgewählt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei n = 0 ist und R¹⁰, R¹¹ und R¹² jeweils Ethoxygruppen sind.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei R² oder R³ ein Triethoxysilylsubstituent ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei m in der obigen Formel I vorzugsweise 0 oder 1 ist, wie es durch die Strukturen Ib bzw. Ic dargestellt wird:
wobei R¹ bis R⁴ wie oben definiert sind und wenigstens einer der Reste R² und R³ ein durch Ia dargestellter Silylsubstituent ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei R¹ und R⁴ zusammen mit den beiden Ringkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, eine Repetiereinheit der folgenden Struktur umfassen:
wobei B eine Methylengruppe ist, q eine Zahl von 2 bis 6 ist und R² und R³ wie oben definiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Polymer des Norbornentyps weiterhin hydrocarbylsubstituierte polycyclische Repetiereinheiten umfasst, die aus Einheiten ausgewählt sind, die durch die folgende Formel II dargestellt werden:
wobei R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₆- bis C₄₀-Aryl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₇- bis C₁₅-Aralkyl, C₃- bis C₂₀-Alkinyl, lineares und verzweigtes C₃- bis C₂₀-Alkenyl oder Vinyl darstellen; beliebige der Reste R⁵ und R⁶ oder R⁷ und R⁸ unter Bildung einer C₁- bis C₁₀-Alkylidenylgruppe zusammengenommen werden können; R⁵ und R⁸ zusammengenommen mit den beiden Ringkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, gesättigte und ungesättigte cyclische Gruppen, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, oder einen aromati schen Ring, der 6 bis 17 Kohlenstoffatome enthalten kann, darstellen können; und p = 0, 1, 2, 3 oder 4 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Polymer des Norbornentyps hydrocarbylsubstituierte polycyclische Repetiereinheiten umfasst, die aus Einheiten ausgewählt sind, die durch die folgende Formel II dargestellt werden
wobei R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₆- bis C₄₀-Aryl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₇- bis C₁₅-Aralkyl, C₃- bis C₂₀-Alkinyl, lineares und verzweigtes C₃- bis C₂₀-Alkenyl oder Vinyl darstellen; beliebige der Reste R⁵ und R⁶ oder R⁷ und R⁸ unter Bildung einer C₁- bis C₁₀-Alkylidenylgruppe zusammengenommen werden können; R⁵ und R⁸ zusammengenommen mit den beiden Ringkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, gesättigte und ungesättigte cyclische Gruppen, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, oder einen aromatischen Ring, der 6 bis 17 Kohlenstoffatome enthalten kann, darstellen können; und p = 0, 1, 2, 3 oder 4 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Polymer des Norbornentyps Repetiereinheiten umfasst, die durch die folgende Formel III dargestellt werden:
wobei R⁹ bis R¹² unabhängig voneinander einen polaren Substituenten darstellen, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: -(A)_n-C(O)ORO, -(A)_n-ORO, -(A)_n-OC(O)RO, -(A)_n-OC(O)ORO, -(A)_n-C(O)RO, -(A)_n-OC(O)C(O)ORO, -(A)_n-O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-OC(O)-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)-AN-ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-OC(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-OC(O)C(O)ORO, -(A)_n-C(RO)₂CH(RO)(C(O)ORO) und -(A)_n-C(RO)₂CH(C(O)ORO)₂; die Struktureinheiten A und AN unabhängig voneinander einen zweiwertigen Verbrückungs- oder Spacerrest darstellen, der aus zweiwertigen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen cyclischen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen sauerstoffhaltigen Resten und zweiwertigen cyclischen Ethern und cyclischen Diethern ausgewählt ist; und n eine der ganzen Zahlen 0 oder 1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Polymer des Norbornentyps Copolymere umfasst, die eine Kombination von Repetiereinheiten umfassen, die durch die Formeln I und II, Formeln I und III, Formeln II und III oder Formeln I, II und III dargestellt werden, wobei Formel I folgendes ist:
wobei R¹ und R⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl darstellen; R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl oder die folgenden Gruppen darstellen:
wobei R⁹ unabhängig Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R¹⁰, R¹¹ und R¹² unabhängig voneinander lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkoxy, lineares oder verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkylcarbonyloxy und substituiertes oder unsubstituiertes C₆- bis C₂₀-Aryloxy darstellen, m eine Zahl von 0 bis 4 ist und n eine Zahl von 0 bis 5 ist und wenigstens einer der Substituenten R² und R³ aus der durch die Formel Ia dargestellten Silylgruppe ausgewählt ist; Formel II folgendes ist:
wobei R⁵, R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, lineares und verzweigtes C₁- bis C₂₀-Alkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₅- bis C₁₂-Cycloalkyl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₆- bis C₄₀-Aryl, hydrocarbylsubstituiertes und unsubstituiertes C₇- bis C₁₅-Aralkyl, C₃- bis C₂₀-Alkinyl, lineares und verzweigtes C₃- bis C₂₀-Alkenyl oder Vinyl darstellen; beliebige der Reste R⁵ und R⁶ oder R⁷ und R⁸ unter Bildung einer C₁- bis C₁₀-Alkylidenylgruppe zusammengenommen werden können; R⁵ und R⁸ zusammengenommen mit den beiden Ringkohlenstoff atomen, an die sie gebunden sind, gesättigte und ungesättigte cyclische Gruppen, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, oder einen aromatischen Ring, der 6 bis 17 Kohlenstoffatome enthalten kann, darstellen können; und p = 0, 1, 2, 3 oder 4 ist; und Formel III folgendes ist:
wobei R⁹ bis R¹² unabhängig voneinander einen polaren Substituenten darstellen, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: -(A)_n-C(O)ORO, -(A)_n-ORO, -(A)_n-OC(O)RO, -(A)_n-OC(O)ORO, -(A)_n-C(O)RO, -(A)_n-OC(O)C(O)ORO, -(A)_n-O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-OC(O)-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)-AN-ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-OC(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-O-AN-C(O)ORO, -(A)_n-C(O)O-AN-OC(O)C(O)ORO, -(A)_n-C(RO)₂CH(RO)(C(O)ORO) und -(A)_n-C(RO)₂CH(C(O)ORO)₂; die Struktureinheiten A und AN unabhängig voneinander einen zweiwertigen Verbrückungs- oder Spacerrest darstellen, der aus zweiwertigen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen cyclischen Kohlenwasserstoffresten, zweiwertigen sauerstoffhaltigen Resten und zweiwertigen cyclischen Ethern und cyclischen Diethern ausgewählt ist; und n eine der ganzen Zahlen 0 oder 1 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Repetiereinheiten, die silylfunktionelle Gruppen enthalten, wenigstens 1 Molprozent des Polymers umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Repetiereinheiten, die silylfunktionelle Gruppen enthalten, wenigstens 5 Molprozent des Polymers umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Opfermaterial (20) in der Halbleiterstruktur (28) bereitgestellt wird durch: Bilden einer strukturierten Schicht aus dem Opfermaterial (20) auf einem Substrat (22), die einer Struktur mit einem oder mehreren Luftspalten (26) entspricht, die in der Halbleiterstruktur (28) gebildet werden sollen; und Bilden einer anderen Schicht (24) aus einem Material, das über der strukturierten Schicht aus Opfermaterial (20) liegt.