JPH10135202A - 集積回路装置およびその製法 - Google Patents

集積回路装置およびその製法

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JPH10135202A
JPH10135202A JP9281641A JP28164197A JPH10135202A JP H10135202 A JPH10135202 A JP H10135202A JP 9281641 A JP9281641 A JP 9281641A JP 28164197 A JP28164197 A JP 28164197A JP H10135202 A JPH10135202 A JP H10135202A
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ヒュー・ラルフ・ブラウン
Raymond Carter Keneth
ケニス・レイモンド・カーター
Hyuk-Jin Cha
チャ・ヒュク＝ジン
Richard Anthony Dipietro
リチャード・アンソニー・ディピエトロ
Lupton Hedrick James
ジェームズ・ラプトン・ヘドリック
John Patrick Hummel
ジョン・パトリック・ハメル
Dennis Miller Robert
ロバート・デニス・ミラー
Do Yeung Yoon
ド・ユン・ヨーン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い誘電率を示す改良された誘電体材料から
なる改良された集積回路を提供する。 【解決手段】 （ｉ）基板と、（ｉｉ）基板上に置かれ
た金属回路線と（ｉｉｉ）回路線上に置かれた誘電材料
で構成される集積回路装置。誘電材料は、有機ポリシリ
カと、ポリアミン酸エステルからなり、前駆物質重合体
は末端基がアルコキシリルアルキル基であることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改良された誘電体
材料からなる集積回路と、その製法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクス産業では、記
憶チップ、論理チップなどの多層集積回路装置の回路密
度を高めることが、常に要求されている。この目的を達
成するためには、回路のライン幅など、チップの最小フ
ィーチャ寸法を縮小するとともに、介在する誘電材料の
誘電率を減少させて、混信や容量結合が増大することな
く回路線の間隔を狭くすることが要求される。さらに、
入出力回路を含む集積回路装置のバックエンド・オブ・
ザ・ライン（ＢＥＯＬ）部に使用するような誘電材料の
誘電率を減少させて、装置の必要な駆動電流および電力
消費量を低減することが要求される。現在使用されてい
る誘電体は二酸化シリコンであり、その誘電率は約４．
０である。この材料は、半導体製造に伴う加工工程およ
び熱サイクルに耐えるのに必要とする機械特性および熱
特性を有する。しかし、将来の集積回路装置に使用され
る誘電材料は、二酸化シリコンよりも低い誘電率を示す
（たとえば３．０未満）ことが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、改良された誘電体材料からなる改良された集積
回路を提供することにある。
【０００４】他の目的および利点は、下記の開示により
明白となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ｉ）基板
と、（ｉｉ）基板上に置かれた相互接続用金属回路線
と、（ｉｉｉ）回路線に隣接して（回路線の上および
（または）間に）置かれた誘電材料からなる集積回路装
置に関するものである。本誘電材料は、有機ポリシリカ
と、好ましくはトリアルコキシシリルアルキル基を末端
基とするポリアミン酸エステルとの反応生成物からな
る。１実施例では、本有機シリカはシルセスキオキサン
であり、誘電材料は位相領域が０．５μｍ未満である。
【０００６】本発明はまた、集積回路パッケージング構
造、材料組成物、および本発明の集積回路装置の製法に
関するものである。
【０００７】本発明は、下記の説明および添付の図を参
照して詳細に開示されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の集積回路装置の１実施例
を図１に示す。この装置は通常、基板２、金属回路線
４、および誘電材料６で構成される。基板２は、内部に
形成された垂直な金属スタッド８を有する。回路線は、
装置中の電気信号を分配し、装置へ電力を入力し、装置
から信号を出力させる機能を行う。適当な集積回路装置
は一般に、垂直金属スタッドにより相互接続された多層
の回路線を有する。
【０００９】本発明の装置に適した基板は、シリコン、
二酸化シリコン、ガラス、窒化シリコン、セラミック、
アルミニウム、銅、およびヒ化ガリウムである。他の適
切な基板は、当業者に周知である。多層集積回路装置で
は、下層の絶縁され、平坦化された回路線も基板として
機能する。
【００１０】適した回路線は一般に、銅、アルミニウ
ム、タングステン、金、銀、またはこれらの合金など
の、金属の導電性材料からなる。任意選択で、回路線は
ニッケル、タンタル、クロムなどの金属ライナ、または
バリアもしくは接着層（たとえばＳｉＮ、ＴｉＮ）など
の層をコーティングしてもよい。
【００１１】本発明の他の実施例は、１個以上の集積回
路チップに信号および電流を供給するための集積回路パ
ッケージング装置（マルチチップ・モジュール）に関す
るもので、（ｉ）回路板に接続するための導体を有する
基板と、（ｉｉ）基板上に交互に置かれた複数の絶縁層
および導電層で、少なくとも１層の導電層が本発明の改
良された誘電皮膜からなるものと、（ｉｉｉ）導体、導
電層、および集積回路チップを電気的に相互接続する複
数のバイアで構成される。
【００１２】集積回路パッケージング装置は、集積回路
チップと回路板の間にある中間レベルである。集積回路
チップは、集積回路パッケージング装置に取り付けら
れ、集積回路パッケージング装置はさらに回路板に取り
付けられる。
【００１３】パッケージング装置の基板は通常、ガラ
ス、シリコン、セラミックなどの不活性の基板である。
基板中には、集積回路が置かれていてもよい。基板に
は、パッケージング装置を回路板に電気的に接続するた
めの入出力ピンなどの導体が設けられている。複数の絶
縁層および導電層（誘電絶縁材料中に置かれた導電性回
路を有する層）が、交互に基板上に積み重ねられてい
る。これらの層は通常、各層が異なる工程で形成される
一層ごとの工程により形成される。
【００１４】パッケージング装置はまた、集積回路チッ
プを受ける受け手段を有する。適した受け手段には、チ
ップの入出力ピンを受けるピンボード、またはチップに
はんだ接続をする金属パッドがある。一般に、パッケー
ジング装置はまた、受け手段中に置かれた入出力ピン、
導電層、および集積回路チップを電気的に相互接続する
ために垂直に位置合わせした複数の電気バイアを有す
る。機能構造、および集積回路パッケージング装置の製
法は当業者には周知のものであり、米国特許第４４８９
３６４号、第４５０８９８１号、第４６２８４１１号、
および４８１１０８２号各明細書に開示されている。
【００１５】本発明の重要な特徴は、回路線の上または
回路線の間あるいはその両方、および基板の上に置かれ
た誘電材料である。多層集積回路装置では、誘電材料は
しばしば、回路線の次の層をリソグラフィにより形成す
るための基板として機能するように平坦化される。誘電
材料は、有機ポリシリカと、好ましくは（ＲＯ）
m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、ｍが１、２、または
３、ｍ＋ｎ＝３、ＲおよびＲ'がヒドロカルビル基、Ｒ"
がヒドリドまたはヒドロカルビル基であるポリアミン酸
エステルとの反応生成物で構成される。末端基は、モ
ノ、ジ、またはトリＣ1-10アルコキシシリルＣ1-10アル
キル基、またはアリール基（たとえばフェニレン、ベン
ジレン、ナフチレン、またはアントラセニレン基）であ
る。本明細書では、ヒドロカルビル基とは、炭素原子が
分子の残りの部分に結合し、炭化水素の特徴を有する炭
化水素を主成分とする基（一または二官能性）を意味す
る。ヒドロカルビル基には以下のものがある。 （１）炭化水素基、すなわち脂肪族（たとえばＣ1-10ア
ルキル基、またはアルケニル基、およびＣ5-10シクロア
ルキル基、またはシクロアルケニル基）、芳香族、脂肪
族置換芳香族、芳香族置換脂肪族など。このような基
は、当業者に周知のものであり、その例にはメチル（二
官能性ヒドロカルビル基の場合はメチレン）エチル、ブ
チル、ヘキシル、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、アントラセニル（すべての異性体を
含む）などがある。 （２）置換炭化水素基、すなわち本発明では主として炭
化水素としての性質を変化させない非炭化水素置換基を
含有する基。適した置換基（たとえばハロ、アルコキ
シ、カルバルコキシ、ニトロ、アルキルスルホキシ）は
当業者には周知のものである。 （３）ヘテロ基、すなわち本発明では主として炭化水素
としての性質を保持しながら、炭素以外の原子を分子鎖
または環に含み、他は炭素原子で構成される基。適した
異種原子は当業者に周知のものであり、その例には窒
素、酸素、イオウなどがある。
【００１６】一般に、存在する置換基または異種原子の
数は、炭化水素を主体とする基の中の炭素原子各１０個
に対して、約３個以下、好ましくは１個以下である。
【００１７】末端基を有するポリアミン酸エステルは、
（ｉ）ジアミン、（ｉｉ）ハロゲン化ジエステルジアシ
ル（好ましくは塩化物）、および（ｉｉｉ）アミノアル
コキシシランの反応によって生成することが好ましい。
【００１８】適したジアミンは式Ｈ2ＮＲＮＨ2を有し、
Ｒは、
【化１】 Ｘは炭素原子またはハロゲン化炭素原子１ないし３個を
有するアルキレン分子鎖、カルボニル基、−Ｏ−、−Ｓ
−、−ＳＯ2−、および−Ｎ−アルキルからなるグルー
プから選択したものである。アルキレン分子鎖は、さら
にハロゲン化アルキル基（たとえばトリフルオロメチル
基）およびフェニル基で置換してもよい。芳香族環は、
任意にたとえばトリフルオロメトキシ基などで置換して
もよい。このジアミンに適したＲには下記のものがあ
る。
【化２】 式中、ｙはトリフルオロメチル基、フェニル基、または
置換フェニル基から選択したものである。適した芳香族
ジアミンには、下記のものがある。 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
【００１９】ジアミン中のＲは、脂肪族でも、シクロア
ルキレン、たとえばシクロヘキシレンなどの脂環式化合
物でもよい。適した脂肪族ジアミンには、１，４−ジア
ミノシクロヘキサン、ビス（４−アミノヘキシル）メタ
ンなどがある。
【００２０】好ましいジアミンは、上式中のＸが＞Ｃ
（フェニル）（トリフルオロメチル）であるジアミンで
ある。好ましいジアミンには、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、および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。
【００２１】塩化ジエステルジアシルは、下記の式を有
する対応する二無水物から生成するのが好適である。
【化３】 式中のＡｒは下記の基から選択することができる。
【化４】 適した二無水物には下記のものがある。 ピロメリット酸二無水物 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 ターフェニル二無水物 好ましい塩化ジエステルジアシルは、ピロメリット酸ジ
エチル塩化ジアシルである。
【００２２】塩化ジエステルジアシルは、相当する酸無
水物と、適当なアルコールおよび塩化オキサリルとを順
次反応させて生成する。これに適したアルコールはエタ
ノールである。イミド化率は、エステル基（エタノール
のエチルエステル置換基）の電子置換効果によって異な
り、本発明に使用する他の適したアルコール類は、当業
者に周知のものであり、たとえばハーゲンロサー（Herg
enrother）「High Performance Polymers」（1994年）
p.139に開示されている。適切な塩化ジエステルジアシ
ルは、ジクロロピロメリット酸ジエチル、テトラカルボ
ン酸ジエチルジクロロビフェニル、およびジクロロオキ
シジフタル酸ジエチルである。他の適したジアミンや塩
化ジエステルジアシルは当業者に周知のものであり、た
とえば米国特許第４７２０５３９号明細書および共願の
米国特許出願第０８／０５８３０３号明細書に開示され
ている。
【００２３】適したアミノアルコキシシランは分子式
（Ｈ2ＮＲ'Ｓｉ（Ｒ"）m（ＯＲ）n）を有し、ｍ＋ｎ＝
３（ｎは３が好ましい）、Ｒは好ましくはＣ1-6のアル
キル基、Ｒ'はアミノ基とシリコン原子との間に位置す
るスペーサ基、好ましくはＣ1-6のアルキレン基（たと
えばメチレン）または異種原子を含まないアリール基
（異種原子を含まない芳香族炭化水素基、たとえばフェ
ニレン、ベンジレン、ナフチレン）である。反応中にＲ
が解裂し、組成物から除去されるので、Ｒは反応を妨害
するものでなければどのような有機の基でもよく、これ
らの基は本明細書に請求されたものと同等であると考え
られる。ｎが３より小さい場合、Ｒ"は水素化物または
Ｃ1-6の低級アルキル基が好ましい。好ましいシラン
は、アミノフェニルトリメトキシシランである。他の適
したシラン反応物質は、当業者に周知のものである。
【００２４】ポリアミン酸エステル反応物質を生成する
には、３種類の前駆物質を適当な溶媒（ＮＭＰなど）
に、適切な化学量的な量たとえば１：１の比率のジアミ
ンと塩化ジエステルジアシルを、所期の分子量の重合体
生成物を得るための、カラザーズの式で計算した量のシ
ランとともに）溶解して、ポリアミン酸エステルの末端
キャッピング基であるアルコキシシリルアルキル基を得
る。アルコキシシリルアルキル基で末端をキャッピング
したポリアミン酸エステル反応物質の分子量（Ｍｎ）は
約５，０００ないし２０，０００ｇ／モルである。適し
たアルコキシシリルアルキル基で末端をキャッピングし
たポリアミン酸エステルは、下記の構造を有する。
【化５】 上式で、Ｒはフェニール基またはＣ1-6のアルキル基で
あり、ポリアミン酸エステルの置換基はエチル基であ
る。
【００２５】有機ポリシリカは、シリコン、炭素、酸
素、および水素原子からなる重合体化合物である。適し
た有機ポリシリカには、（ｉ）部分縮合アルコキシシラ
ン（たとえば制御した加水分解により部分縮合させたＭ
ｎが約５００ないし２０，０００のＣ1-6のアルコキシ
シラン、たとえばテトラエトキシシラン）、（ｉｉ）組
成ＲＳｉＯ3およびＲ2ＳｉＯ2（Ｒは有機置換基）を有
する有機変性ケイ酸塩類，（ｉｉｉ）組成ＳｉＯＲ4を
有する部分縮合オルトケイ酸塩類、（ｉｖ）シロキサン
類、（ｖ）シルセスキオキサン類がある。シルセスキオ
キサン類は、ＲＳｉＯ1.5（Ｒは有機置換基）型の重合
ケイ酸塩材料である。
【００２６】本発明に使用するために適した有機ポリシ
リカは、当業者に周知のものである。好ましくは、この
有機ポリシリカは、テトラエトキシシラン、シルセスキ
オキサン、またはこれらの混合物である。本発明に適し
たシルセスキオキサンは、米国オハイオ州Perrysburgの
Techniglass社から市販されているＧＲ９５０などのア
ルキル（メチル）フェニルシルセスキオキサンである。
他の適したシルセスキオキサンは当業者に周知のもの
で、たとえば米国特許第５３８４３７６号明細書、およ
びChemical Review 95、p.1409-1430（1995年）に開示
されている。
【００２７】誘電組成物は、好ましくは約５ないし９５
重量％のポリイミド成分からなり、２工程で生成され
る。第１の工程では、シルセスキオキサンと、アルコキ
シシリルアルキル基で末端をキャッピングしたポリアミ
ン酸エステルを、適当な溶媒（高沸点溶媒、たとえばＮ
−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ））に室温で溶解す
る。この組成物を、直接または段階的に（たとえば２時
間で２００℃まで加熱した後、４００℃に加熱して２時
間保持）高温まで加熱して、分子鎖を長くし、ポリアミ
ン酸エステルをイミド化し、官能化したポリイミドをポ
リシリカと交差縮合させる。
【００２８】本発明の誘電体組成物の８０℃における誘
電率は３．２未満、好ましくは３．０未満、更に好まし
くは２．９未満である。この組成物は、０．５μｍ未
満、好ましくは０．３μｍ未満の相領域を有し、これに
より機械的および研磨特性、異方性、光学および誘電特
性が強化される。さらに、この誘電体組成物は、亀裂に
耐える機械特性を有し、化学的／機械的に平坦化するこ
とができるので、多層集積回路装置にさらに回路レベル
をリソグラフィにより追加することができる。この誘電
体組成物は、周囲湿度が高く、皮膜が厚くても、増大し
た破壊電圧、強化されたじん性、および増大した耐亀裂
性を有する。この誘電体組成物は、光学的に透明で、基
板への接着が良好であり、加熱による収縮が最少であ
る。
【００２９】有機ポリシリカと末端基を有するポリアミ
ン酸エステルとの反応により生成した組成物は、コンタ
クト・レンズ、鏡、その他野外で使用するものの保護コ
ーティングなど、他の目的にも使用することができる。
【００３０】本発明はまた、集積回路装置の製法にも関
するものである。図２を参照すると、１実施例の第１段
階では、基板２の上に、トリアルコキシリルアルキル基
で末端をキャッピングしたポリアミン酸エステルとシル
セスキオキサンからなる誘電体組成物の層１０を置く。
基板２は、垂直な金属スタッド８を有する。組成物を
Ｎ，Ｎ'−ジメチルプロピレン尿素（ＤＭＰＵ）、ＮＭ
Ｐなどの適当な溶媒に溶解し、スピン・コーティング、
スプレイ・コーティング、ドクター・ブレーディングな
ど、周知の方法により基板に塗布する。第２段階では、
組成物を高温に加熱して、ポリアミン酸エステルをイミ
ド化すると同時に、ゾル・ゲル工程によりシリル反応基
を交差縮合する。組成物は、アミンまたはブロンステッ
ド塩基など、塩基の存在下で加熱するのが好ましい。塩
基はイミド化反応および交差縮合反応の触媒として機能
して、初期硬化温度を低く、たとえば２００℃未満にす
ることができる。塩基は有機アミンが適している。この
アミンは、沸点が高く、反応終了時に加熱により除去す
ることができるものが好ましい。塩基は、Ｎ−メチルジ
エタノールアミンが適している。他の適した塩基は、当
業者に周知のもので、たとえば米国特許第５２０６１１
７号明細書に開示されている。その開示はすべての点で
参照することにより本明細書の一部となる。同様に、反
応はブロンステッドまたはルイス酸を触媒として行うこ
とができる。
【００３１】図３を参照すると、工程の第３段階では、
誘電体組成物の層１０をリソグラフィによりパターン形
成して、組成物の層の中にトレンチ１２（窪み）を形成
する。図３に示すトレンチ１２は、基板２および金属ス
タッド８まで延びている。リソグラフィによるパターン
形成は、（ｉ）シップレイまたはヘキスト・セラニーズ
から市販されているような、ポジティブまたはネガティ
ブ・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
を像に従って（マスクを介して）電磁放射、たとえば紫
外または遠紫外などの放射に露出し、（ｉｉｉ）レジス
ト中の像を適当な、たとえば塩基性現像剤により現像
し、（ｉｖ）反応性イオン・ビーム・エッチング（ＲＩ
Ｅ）などの適当な転写技術により、誘電体組成物の層１
０を介して像を基板２に転写する。適したリソグラフィ
によるパターン形成技術は、当業者に周知のもので、ト
ムソン（Thompson）他、「Introduction to Microlitho
graphy」、（1994年）などに開示されている。
【００３２】図４を参照して、本発明の集積回路の製法
の第４段階では、パターン形成した誘電層１０の上に金
属皮膜１４を付着させる。好ましい金属材料には、銅、
タングステン、アルミニウムなどがある。金属は、化学
的気相付着（ＣＶＤ）、プラズマ・エンハンスＣＶＤ、
電気または無電界付着、スパッタリングなどによりパタ
ーン形成した誘電層に付着させる。
【００３３】図５を参照して、工程の最終段階では、皮
膜１４全体がパターン形成した誘電層１０と同じ高さに
なるよう、過剰な金属材料を（たとえば金属皮膜１４の
平坦化により）除去する。平坦化は、化学／機械研磨、
または選択性湿式もしくは乾式エッチングを使用して行
う。適した化学／機械研磨は、当業者に周知のものであ
る。
【００３４】図６ないし図８を参照して、本発明による
集積回路装置製造の方法の代替実施例を示す。この実施
例の工程の第１段階では、基板１８の上に金属皮膜１６
を付着させる。基板１８には、垂直な金属スタッド２０
が設けられている。図７を参照して、この工程の第２段
階では、金属皮膜をマスクを介してリソグラフィにより
パターン形成して、トレンチ２２を形成する。図８を参
照して、この工程の第３段階では、本発明の誘電体組成
物の層２４をパターン形成した金属皮膜１６上に付着さ
せる。工程の最終段階では、組成物を加熱して、トリア
ルコキシシリルアルキル基で末端をキャッピングしたポ
リアミン酸エステルをイミド化し、シリル反応物質を縮
合させる。任意で、誘電体層を多層集積回路の後の工程
のために平坦化させることができる。
【００３５】
【実施例】下記の実施例は、本発明の工程を詳細に説明
するものである。この詳細な製法は本発明の特許請求の
範囲に該当し、上記の一般的に説明した方法を例示する
ためのものである。これらの実施例は説明のためのみの
ものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３６】例１ トリメトキシシリル基で末端をキャ
ッピングしたポリ（アミン酸エチルエステル）の合成 ジクロロピロメリット酸ｍ−ジエチル（ＰＭＤＡ） 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） 上部撹拌機、窒素導入口、および注液漏斗を取り付けた
三つ口フラスコに、３ＦＤＡ９．４８ミリモル（３．２
４５６ｇ）、アミノフェニルトリメトキシシラン１．０
４ミリモル（０．２２１８ｇ）、ピリジン２５ミリモル
（２ｇ）、および蒸留ＮＭＰ５０ｍｌを入れた。この系
を正の窒素圧下に保持した。この反応混合物を０℃にＰ
ＭＤＡジエチルエステル塩化ジアシル１０ミリモル
（３．４７１６ｇ）を１００ｍｌ以下の塩化メチレンに
溶解し、定量的に注液漏斗に移した。この反応混合物
に、塩化メチレン溶液を滴下した。滴下が完了した後、
室温で一夜重合を進行させた。ポリ（アミン酸エチルエ
ステル）オリゴマを、メタノールで高せん断沈殿させ、
ろ過し、６０℃の真空乾燥機で乾燥した。（数平均分子
量Ｍｎ＝１０，０００）
【００３７】例２ 組成物の生成 例１で生成したポリ（アミン酸エチルエステル）オリゴ
マを、ＤＭＰＵに溶解した。この溶液に、ポリシルセス
キオキサン（テクニグラス（Techniglass）製ＧＲ９５
０Ｆ）を添加した。固形分３７重量％、ポリ（アミン酸
アルキルエステル）２３重量％の淡褐色の透明な溶液が
生成した。次にこの溶液をガラス板の上にスピン・コー
ティングにより注型して、厚さ１ないし１０μｍの皮膜
を形成した。この重合体皮膜をＮ2雰囲気中２５０℃お
よび４００℃で２時間加熱して、イミド化を行った。次
に硬化したポリイミド皮膜を徐々に室温まで冷却した。
硬化したポリイミド皮膜は亀裂がなく、位相領域は１０
００Å、誘電率は８０℃で約２．９、熱応力は約３０ｍ
Ｐａ、屈折率は約１．５６であった。
【００３８】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。
【００３９】（１）（ａ）基板と、（ｂ）基板上に位置
する金属回路線と、（ｃ）回路線に隣接して位置し、有
機ポリシリカと、（ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基
とし、ＲおよびＲ'がそれぞれヒドロカルビル基、Ｒ"が
ヒドリドまたはヒドロカルビル基、ｍが１、２、または
３、ｎ＋ｍ＝３であるポリアミン酸エステルとの反応生
成物を含む誘電性組成物とを具備する、集積回路装置。 （２）有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラン、シ
ルセスキオキサン、またはこれらの混合物であることを
特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （３）シルセスキオキサンが、フェニル／Ｃ1-6アルキ
ルシルセスキオキサンであることを特徴とする、上記
（２）に記載の装置。 （４）ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アルコキシ
シリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アルコキシ
シリルアリール基を末端基とすることを特徴とする、上
記（２）に記載の装置。 （５）ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット酸ジＣ
1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1-6アルキ
ル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン酸ジＣ
1-6アルキルから選択されたジエステルジアシドハライ
ドを含むことを特徴とする、上記（３）に記載の装置。 （６）誘電体組成物の誘電率が、３．２未満であること
を特徴とする、上記（２）に記載の装置。 （７）誘電体組成物の位相領域が０．５μｍ未満である
ことを特徴とする、上記（２）に記載の装置。 （８）（ａ）反応物質である有機ポリシリカと、（Ｒ
Ｏ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、ＲおよびＲ'が
それぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたはヒド
ロカルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３であ
るポリアミン酸エステルを含む誘電性組成物の層を基板
上に置くステップと、（ｂ）組成物を加熱して反応物質
を反応させるステップと、（ｃ）リソグラフィにより誘
電層をパターン形成するステップと、（ｄ）パターン形
成した誘電層の上に金属皮膜を付着させるステップと、
（ｅ）皮膜を平坦化して集積回路を形成するステップと
を含む、集積回路の製法。 （９）有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラン、シ
ルセスキオキサン、またはこれらの混合物であることを
特徴とする、上記（８）に記載の方法。 （１０）ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アルコキ
シシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アルコキ
シシリルアリール基を末端基とすることを特徴とする、
上記（９）に記載の方法。 （１１）ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット酸ジ
Ｃ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1-6アル
キル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン酸ジ
Ｃ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシドハラ
イドを含むことを特徴とする、上記（９）に記載の方
法。 （１２）組成物を有機塩基の存在下で加熱することを特
徴とする、上記（８）に記載の方法。 （１３）（ａ）基板上に金属皮膜を付着させるステップ
と、（ｂ）金属皮膜をリソグラフィによりパターン形成
するステップと、（ｃ）パターン形成した金属皮膜上
に、反応物質である有機ポリシリカと、（ＲＯ）
m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、ＲおよびＲ'がそれ
ぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたはヒドロカ
ルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３であるポ
リアミン酸エステルを含む誘電性組成物の層を付着させ
るステップと、（ｄ）組成物を加熱して反応物質を反応
させるステップとを含む、集積回路の製法。 （１４）有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラン、
シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であること
を特徴とする、上記（８）に記載の方法。 （１５）ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アルコキ
シシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アルコキ
シシリルアリール基を末端基とすることを特徴とする、
上記（１４）に記載の方法。 （１６）ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット酸ジ
Ｃ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1-6アル
キル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン酸ジ
Ｃ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシドハラ
イドを含むことを特徴とする、上記（１４）に記載の方
法。 （１７）組成物を有機塩基の存在下で加熱することを特
徴とする、上記（１３）に記載の方法。 （１８）有機ポリシリカと、（ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'
−を末端基とし、ＲおよびＲ'がそれぞれヒドロカルビ
ル基、Ｒ"がヒドリドまたはヒドロカルビル基、ｍが
１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３であるポリアミン酸エス
テルとの反応生成物を含む組成物。 （１９）有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラン、
シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であること
を特徴とする、上記（１８）に記載の組成物。 （２０）ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アルコキ
シシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アルコキ
シシリルアリール基を末端基とすることを特徴とする、
上記（１９）に記載の組成物。 （２１）ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット酸ジ
Ｃ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1-6アル
キル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン酸ジ
Ｃ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシドハラ
イドを含むことを特徴とする、上記（２０）に記載の組
成物。 （２２）（ｉ）回路板を接続するための導体を有する基
板と、（ｉｉ）基板上に交互に置かれた複数の絶縁層お
よび導電層で、少なくとも１層が有機ポリシリカと、
（ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、Ｒおよび
Ｒ'がそれぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたは
ヒドロカルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３
であるポリアミン酸エステルとの反応生成物を含むもの
と、（ｉｉｉ）導体、導電層、および集積回路チップを
相互接続するための複数のバイアとを具備する、信号お
よび電源電流を集積回路に供給するための、集積回路パ
ッケージング装置。 （２３）有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラン、
シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であること
を特徴とする、上記（２２）に記載の装置。 （２４）シルセスキオキサンが、フェニル／Ｃ1-6アル
キルシルセスキオキサンであることを特徴とする、上記
（２３）に記載の装置。 （２５）ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アルコキ
シシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アルコキ
シシリルアリール基を末端基とすることを特徴とする、
上記（２３）に記載の装置。 （２６）ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット酸ジ
Ｃ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1-6アル
キル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン酸ジ
Ｃ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシドハラ
イドを含むことを特徴とする、上記（２５）に記載の装
置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集積回路装置の一部を示す断面図であ
る。
【図２】本発明の集積回路装置を製造する工程を示す図
である。
【図３】本発明の集積回路装置を製造する工程を示す図
である。
【図４】本発明の集積回路装置を製造する工程を示す図
である。
【図５】本発明の集積回路装置を製造する工程を示す図
である。
【図６】本発明の集積回路装置を製造する代替工程を示
す図である。
【図７】本発明の集積回路装置を製造する代替工程を示
す図である。
【図８】本発明の集積回路装置を製造する代替工程を示
す図である。
【符号の説明】
２ 基板 ８ 金属スタッド １０ 誘電層 １２ トレンチ １４ 金属皮膜 １６ 金属皮膜 １８ 基板 ２０ 金属スタッド ２２ トレンチ ２４ 誘電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニス・レイモンド・カーター アメリカ合衆国95118 カリフォルニア州 サンノゼチェリー・アベニュー 4951 ナ ンバー204 (72)発明者 チャ・ヒュク＝ジン 大韓民国302−223 忠清南道大田市タンバ ン洞689 ハンヤン・サンポ・アパートメ ント 107 ドン402号 (72)発明者 リチャード・アンソニー・ディピエトロ アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州 サンノゼマウント・ホリー・ドライブ 6682 (72)発明者 ジェームズ・ラプトン・ヘドリック アメリカ合衆国94588 カリフォルニア州 プレザントン バリー・オーク・プレース 2031 (72)発明者 ジョン・パトリック・ハメル アメリカ合衆国12545 ニューヨーク州ミ ルブルック キラーン・ロード 117 (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・ドライブ 6614 (72)発明者 ド・ユン・ヨーン アメリカ合衆国95032 カリフォルニア州 ロスガトス ウォリン・ウェイ 115

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）基板と、 （ｂ）基板上に位置する金属回路線と、 （ｃ）回路線に隣接して位置し、有機ポリシリカと、
    （ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、Ｒおよび
    Ｒ'がそれぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたは
    ヒドロカルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３
    であるポリアミン酸エステルとの反応生成物を含む誘電
    性組成物とを具備する、 集積回路装置。
  2. 【請求項２】有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラ
    ン、シルセスキオキサン、またはこれらの混合物である
    ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】シルセスキオキサンが、フェニル／Ｃ1-6
    アルキルシルセスキオキサンであることを特徴とする、
    請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10アル
    コキシシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10アル
    コキシシリルアリール基を末端基とすることを特徴とす
    る、請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリット
    酸ジＣ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1 -6
    アルキル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボン
    酸ジＣ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシド
    ハライドを含むことを特徴とする、請求項３に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】誘電体組成物の誘電率が、３．２未満であ
    ることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】誘電体組成物の位相領域が０．５μｍ未満
    であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  8. 【請求項８】（ａ）反応物質である有機ポリシリカと、
    （ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、Ｒおよび
    Ｒ'がそれぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたは
    ヒドロカルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３
    であるポリアミン酸エステルを含む誘電性組成物の層を
    基板上に置くステップと、 （ｂ）組成物を加熱して反応物質を反応させるステップ
    と、 （ｃ）リソグラフィにより誘電層をパターン形成するス
    テップと、 （ｄ）パターン形成した誘電層の上に金属皮膜を付着さ
    せるステップと、 （ｅ）皮膜を平坦化して集積回路を形成するステップと
    を含む、 集積回路の製法。
  9. 【請求項９】有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシラ
    ン、シルセスキオキサン、またはこれらの混合物である
    ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10ア
    ルコキシシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10ア
    ルコキシシリルアリール基を末端基とすることを特徴と
    する、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリッ
    ト酸ジＣ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1
    -6アルキル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボ
    ン酸ジＣ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシ
    ドハライドを含むことを特徴とする、請求項９に記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】組成物を有機塩基の存在下で加熱するこ
    とを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】（ａ）基板上に金属皮膜を付着させるス
    テップと、 （ｂ）金属皮膜をリソグラフィによりパターン形成する
    ステップと、 （ｃ）パターン形成した金属皮膜上に、反応物質である
    有機ポリシリカと、（ＲＯ）m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端
    基とし、ＲおよびＲ'がそれぞれヒドロカルビル基、Ｒ"
    がヒドリドまたはヒドロカルビル基、ｍが１、２、また
    は３、ｎ＋ｍ＝３であるポリアミン酸エステルを含む誘
    電性組成物の層を付着させるステップと、 （ｄ）組成物を加熱して反応物質を反応させるステップ
    とを含む、 集積回路の製法。
  14. 【請求項１４】有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシ
    ラン、シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であ
    ることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  15. 【請求項１５】ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10ア
    ルコキシシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10ア
    ルコキシシリルアリール基を末端基とすることを特徴と
    する、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリッ
    ト酸ジＣ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1
    -6アルキル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボ
    ン酸ジＣ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシ
    ドハライドを含むことを特徴とする、請求項１４に記載
    の方法。
  17. 【請求項１７】組成物を有機塩基の存在下で加熱するこ
    とを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】有機ポリシリカと、（ＲＯ）m（Ｒ"）n
    ＳｉＲ'−を末端基とし、ＲおよびＲ'がそれぞれヒドロ
    カルビル基、Ｒ"がヒドリドまたはヒドロカルビル基、
    ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３であるポリアミン酸
    エステルとの反応生成物を含む組成物。
  19. 【請求項１９】有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシ
    ラン、シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であ
    ることを特徴とする、請求項１８に記載の組成物。
  20. 【請求項２０】ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10ア
    ルコキシシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10ア
    ルコキシシリルアリール基を末端基とすることを特徴と
    する、請求項１９に記載の組成物。
  21. 【請求項２１】ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリッ
    ト酸ジＣ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1
    -6アルキル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボ
    ン酸ジＣ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシ
    ドハライドを含むことを特徴とする、請求項２０に記載
    の組成物。
  22. 【請求項２２】（ｉ）回路板を接続するための導体を有
    する基板と、 （ｉｉ）基板上に交互に置かれた複数の絶縁層および導
    電層で、少なくとも１層が有機ポリシリカと、（ＲＯ）
    m（Ｒ"）nＳｉＲ'−を末端基とし、ＲおよびＲ'がそれ
    ぞれヒドロカルビル基、Ｒ"がヒドリドまたはヒドロカ
    ルビル基、ｍが１、２、または３、ｎ＋ｍ＝３であるポ
    リアミン酸エステルとの反応生成物を含むものと、 （ｉｉｉ）導体、導電層、および集積回路チップを相互
    接続するための複数のバイアとを具備する、 信号および電源電流を集積回路に供給するための、集積
    回路パッケージング装置。
  23. 【請求項２３】有機ポリシリカが、Ｃ1-6アルコキシシ
    ラン、シルセスキオキサン、またはこれらの混合物であ
    ることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】シルセスキオキサンが、フェニル／Ｃ
    1-6アルキルシルセスキオキサンであることを特徴とす
    る、請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】ポリアミン酸エステルが、トリＣ1-10ア
    ルコキシシリルＣ1-10アルキル基、またはトリＣ1-10ア
    ルコキシシリルアリール基を末端基とすることを特徴と
    する、請求項２３に記載の装置。
  26. 【請求項２６】ポリアミン酸エステルが、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、ならびに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、およびジクロロピロメリッ
    ト酸ジＣ1-6アルキル、ジクロロオキシジフタル酸ジＣ1
    -6アルキル、ならびにジクロロビフェニルテトラカルボ
    ン酸ジＣ1-6アルキルから選択されたジエステルジアシ
    ドハライドを含むことを特徴とする、請求項２５に記載
    の装置。
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