JPH034405A - 平担化可能の誘電体 - Google Patents

平担化可能の誘電体

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に電子デバイス用の平坦化可能のｔＩｊ：
を体に関する。
〔従来の技術〕
電子デバイスにおけるトポグラフィ−の平坦化には、溶
液から例えばスピン・コーチング法又は噴霧被覆法によ
り施される高温安定性の有機誘電体がしばしば使用され
る（これに関しては例えばミツタール（に、　Ｌ、　Ｍ
ｉｔｔａｌ）著「ボリイミズ（Ｐ。
ｌｙｉ＋５ｉｄｅｓ）　」第２巻、第７６７〜７９３頁
、Ｐｌｅｎｕｓｅ　Ｐｒｅｓｓ　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ在、
１９８４年参照）、この場合高い実装密度を実現し得る
ためには良好な平坦化特性及び絶縁特性の他に、高い開
閉速度を可能にする低誘電率及び高い熱伝導性での低い
損失ファクタが要求される。更に誘電体の構造化可能性
が確保されなければならない。
今日的観点からマイクロエレクトロニクスに使用できる
平坦化可能のｆ４ｔｌ誘電体では上記の各要求、特に高
い熱伝導性を満足させることができない、従って高い実
装密度を有する集積回路を開発する場合、平坦化可能の
有機誘電体に関する使用可能性は著しく制限される０例
えば気相から析出されるＳ　ｉ　Ｏｚからなる平坦化の
ために選択的に使用される無機層又は無機誘電体は高価
な技術を必要とする（これに関してはグリューワル（Ｖ
、　Ｇｒｅｗａｌ）その他著ｒＶ−ＭＩＣＣｏｎｆ、　
Ｊ　１９８６年６月９〜１０号、第１０７〜１１３頁を
参照）、更にこの誘電体では高い熱伝導率を得ることが
できるが、これは有機誘電体に比べて明らかに劣った誘
電特性を有する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、良好な平坦化特性及び絶縁特性並びに
低い誘電率、低い損失ファクタ及び高い熱伝導率を有し
、また更に構造化することのできる平坦化可能の誘電体
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は本発明によれば、誘電体が、酸素プラズマ中
でエツチング可能でありまた高い熱伝導性及び良好な誘
電特性を有する固体充填材を微細に分配された状態で埋
封している、高温安定性の有機ポリマーの母材からなる
ことによって解決される。
〔作用効果〕
本発明によれば、プラスチック母材の誘電性及び平坦化
可能の特性は非導電性、すなわち絶縁性の充填材（比抵
抗＞１０”０ｃｍ）によって殆ど影響されないが、熱伝
導性は決定的に高められる。
更に充填材によって酸素プラズマ中での誘電体の腐食可
能性が損なわれることはない。
本発明による平坦化可能の誘電体では充填材の量は有利
には３０容量％までである。充填材は例えばその比電気
抵抗が約１０１ｔｈΩ１であるダイヤモンドであってよ
い、しかし充填材は無定形の水素含有炭素であることが
有利である。
無定形の水素含有炭素（略してａ−Ｃ：Ｈ）は、無定形
の炭素格子が存在する炭素材料であり、その機械的硬さ
によりこの炭素材料はダイヤモンド様炭素ともいわれる
（これに関しては例えば「イーデーエル・インドウスト
リー・ディアマンテン・ルントシャウ（ＩＤＲＩｎｄｕ
ｓｔｒｉｅ　Ｄｉａｓａｎｔｅｎ　Ｒｕｎｄｓｃｈａｕ
）　」第１ｌｌ（１９８４）、第４巻、第２４９〜２５
３頁参照）、炭素のこの変体は、四面体（ｓｐ’　　ｉ
と三方体（ｓｐ”　　−）のハイブリッド化が共存する
ことによってその特異な性質、例えば光学透明度、微小
硬度、化学抵抗及び電気絶縁性を維持する。すなわち無
定形構造は水素の埋封によって（約１０〜４０原子％）
安定化される。
無定形の水素含有炭素からなる層は電気的に良好な絶縁
性であり、この材料の比電気抵抗は１ＱＩ３Ω１以上に
まで調整することができる。
無定形の水素含有炭素は、ガス状の炭化水素を高周波−
低圧・プラズマで析出することによって製造することが
できる。この場合誘電率及び比電気抵抗のようなａ−Ｃ
：Ｈの特性は比較的広い範囲でのプラズマ条件によって
制御することができる。ａ−Ｃ：Ｈを例えば低圧プラズ
マにより無線周波数エネルギー（１３，５６ＭＨｚ）の
容量結合でメタンの使用下にガス圧２ｍバール及びセル
フバイアス電圧≧１５０Ｖで析出した場合、光学エネル
ギーギャップ約２ｅＶ、比電気抵抗＞１０”Ω１、誘電
率６及び熱伝導率約１０００Ｗ／に、ｍの透明な材料が
得られる。
ａ−Ｃ：Ｈのこの化学構造によって０８プラズマ内にお
ける全系の腐食可能性が損なわれることはなく、またａ
−Ｃ：Ｈの光学特性、すなわち透明度により間接的な光
構造化の他にシリコン含有上層レジストを用いてのリソ
グラフィー法での直接構造化の可能性も生じる。従って
本発明による誘電体の場合充填材としてａ−Ｃ：Ｈのよ
うな無定形構造を有する材料を使用することが特に有利
である。それというのも直接構造化に際して腐食作用が
全方向的に生じるからである。更に本発明においては、
粉末状で使用される充填材が粒径〈５０ｎｍを有するこ
とが有利である。
本発明による誘電体の場合、プラスチック母材は高温安
定性のいわゆるラダーポリマー又はハーフラダーポリマ
ーからなるのが有利である。ラダ−ポリマー（ｌａｄｄ
ｅｒ　ｐｏｌｙｍｅｒ）は、その分子が縮合環の鎖から
なる高分子物質（ｈｉｇｈ　ｐｏｌｙｍｅｒ）であり、
従ってその構造ははしごの形に類似している。この種の
ポリマーは例えばポリイミダゾピロロンである。ハーフ
ラダーポリマーは例えばポリイミド、ポリイミダゾール
及びポリオキサゾールである０本発明による誘電体の場
合合成樹脂母材はポリベンゾオキサゾールからなるのが
有利である（これに対しては例えばベール（Ｅ、　Ｂｅ
ｈｒ）著「ホンホテンペラトゥールベシュテンディゲ・
タンストシェドｙ　ラフｓ　（Ｈｏｃｈｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｂｅｓｔｊｉｎｄｉｇｅＫｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ
）　Ｊ　Ｃａｒｔ　Ｈａｎｓｅｒ　Ｖｅｒｌａｇ出版、
Ｍｉｉｎｃｔ＋ｅｎ在、１９６９年、第７１〜７２頁、
第９９頁及び第１００頁参照）。
〔実施例〕
次に本発明を一実施例に基づき更に詳述する。
合成樹脂母材として、熱伝導率０．１９　Ｎ／に、ｍを
有しまた誘電率値が２．８であるポリベンゾオキサゾー
ルを使用した。ヒドロキシポリアミドの形のポリベンゾ
オキサゾールの可溶性前駆物質は２゜２−ビス（３−ア
ミノ−４−ヒドロキシフェニル）−１，１，ｌ、３，３
．３−ヘキサフルオロプロパン（５０モル％Ｌ３．３′
−ジヒドロキシベンジジン（５０モル％）及びイソフタ
ル酸ジクロリド（９０モル％）から製造した（これに関
しては［ポリマー・レターズ（Ｐｏｌｙｔ　Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）　Ｊ第２巻（１９６４年）、第６５５〜６５９頁
を参照のこと）。
Ｎ−メチルピロリドン中のポリベンゾオキサゾール前駆
物質の約２０〜３０％溶液に、有利には粒径＜５０　ｎ
ｍの粉砕した無定形の水素含有炭素を分散させた。この
炭素は比電気抵抗＞１０”Ω１、誘電率６及び熱伝導率
１０００Ｈ／に、ｓ　）を存する。
先に記載したようにして得た分散物を、アルミニウム導
電路を存するシリコンウェハー上に遠心塗布し、次いで
循環空気炉中で約１００℃で予備加熱した（約２０分間
）、引続き拡散炉中で不活性ガスとして窒素雰圀気下に
熱処理するが、その際次の温度プログラム、すなわち１
７０°Ｃまでで１時間、２５０　’Ｃまでで１時間、４
００°Ｃまでで１時間、室温までで６時間を設定した。
この熱処理過程でポリマー前駆物質は高温安定性のポリ
ベンゾオキサゾールに変換された。
固体に対して３０容量％までの量でａ−Ｃ：Ｈを配合す
ることによって、誘電体の誘電率は２．８から３．５に
僅かに上昇し、これに対して熱伝導率はＯ，ｌ　９　Ｗ
／に、ｍから１．５〜２−八、−に上昇した。
すなわちａ−Ｃ：Ｈ充填材によって熱伝導率は著しく高
まるが、ｕ体の誘電特性及び平坦化可能特性は殆ど変化
しない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）誘電体が、酸素プラズマ中でエッチング可能であり
    また高い熱伝導性及び良好な誘電特性を有する固体充填
    材を微細に分配された状態で埋封している高温安定性の
    有機ポリマーの母材からなることを特徴とする平坦化可
    能の誘電体。 ２）充填材の量が３０容量％までであることを特徴とす
    る請求項１記載の誘電体。 ３）充填材が無定形の水素含有炭素（ａ−Ｃ：Ｈ）であ
    ることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体。 ４）充填材が粒径＜５０ｎｍを有することを特徴とする
    請求項１ないし３の１つに記載の誘電体。 ５）ポリマーがラダーポリマー又はハーフラダーポリマ
    ーであることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記
    載の誘電体。 ６）ポリマーがポリベンゾオキサゾールであることを特
    徴とする請求項５記載の誘電体。
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