一种含有活性基底的集成电路制品，该基底至少包括晶体管、含有金属线路图的电互连结构、和在３５０℃至４２５℃的温度范围内具有由热机械分析所测定的低于１１５ｐｐｍ／℃的热膨胀系数的聚亚芳基材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在高温下表现出降低的热膨胀的聚亚芳基低聚物和聚合物。本专利技术还涉及使用具有在高温下降低的热膨胀的聚亚芳基电介质制成的集成电路制品。
技术介绍
半导体工业中不断提高性能和密度的动力推动了先进材料和互连结构的使用。互连性能要求降低电阻和电容。在1998年引入了铜金属化法以降低互连布线的电阻。为进一步提高性能，需要电容降低或引入低介电常数绝缘体，此处称作低κ电介质。二氧化硅作为半导体工业所选的介电绝缘体的历史已经超过25年。二氧化硅具有优异的介电击穿强度，高模量，良好的导热性，低热膨胀系数和优异的对金属衬垫、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)隔离保护层及其它类似材料的粘合性。然而，随着基本规则尺度的降低和对更高性能的需求，二氧化硅慢慢地逐渐被淘汰并被具有更低电容率的材料所取代以实现降低的电容。例如，在180纳米技术节点，氟硅酸盐玻璃正在许多应用领域中取代二氧化硅。在130纳米技术代(generation)，已经在半导体产品中采用“真正的”低κ电介质。有多种候选材料，但是该工业主要集中在两种材料上旋涂有机聚合物和掺碳PECVD二氧化硅电介质。聚合物电介质可以用作各种电路之间的绝缘层以及微电子器件(例如集成电路、多片组件、和层压电路板)的电路内的层。微电子制造工业正走向更小的器件几何构造以实现更低的功率和更快的速度。随着导线变得更细并且压得更紧密，对这些导体之间的电介质的要求变得更加严格。尽管聚合物电介质提供的介电常数通常比无机电介质(例如二氧化硅)低，但聚合物电介质通常对制造过程中的工艺整合提出挑战。例如，为了取代二氧化硅作为集成电路中的电介质，聚合物电介质必须能够承受该方法的金属化和退火步骤过程中的加工温度。优选地，介电材料应该具有高于加工温度的玻璃化转变温度。该电介质还必须在器件使用条件下保持合意的性能。例如，该电介质不应该吸水，水会导致介电常数和金属导体潜在腐蚀的增加。WO 98/11149公开的介电聚合物是环戊二烯酮官能化合物和乙炔官能化合物的反应产物，用于微电子器件制造。如WO 98/11149中所述的聚亚芳基材料那样的聚合物电介质的一个不足在于其热膨胀系数(此处称作CTE)随着温度升高而明显提高。聚合物电介质的CTE随温度的明显提高会导致该电介质和金属互连线的CTE的极大失配。互连制造方法要求20℃至400℃(有时450℃)之间的多次温度偏移。在多级互连结构的制造中，结构或制品通常在400℃-450℃下暴露大约5-10小时。聚合物电介质和金属线(铜或铝)之间的CTE失配对隔离金属衬垫层施加应力，可能导致衬垫的不连续性(也就是，衬垫层的断裂)。在可靠性测试过程中，CTE失配在热循环测试过程中出现，其中经由结构的隔离没有达到标准的可靠性品质。考虑到本领域的状况，需要一种改进的聚合物电介质，其在整个处理范围内降低聚合物电介质和金属(例如铜或铝)的CTE之间的失配。专利技术概述本专利技术涉及一种集成电路制品，其含有在金属(例如铜或铝)和聚合物电介质的热膨胀系数之间具有最小失配的聚合物电介质，从而防止热循环过程中经由结构造成的金属损坏。因此，按照第一具体实施方式，本专利技术涉及含有活性基底的集成电路制品，该基底至少包括晶体管和形成电互连结构的金属线路图，其中金属线至少部分被聚亚芳基材料分隔。在本专利技术的集成电路制品中，聚亚芳基材料是在350℃至425℃的温度范围内拥有低于110ppm/℃，优选低于100ppm/℃的CTE的低-κ电介质。术语“低-κ”在本专利技术中用于指具有低于3.0，优选低于2.6的介电常数的介电材料。第一具体实施例中所述的本专利技术的集成电路制品可包括如下的一种聚亚芳基材料，其为至少一种含有两个或更多个二烯官能团的化合物与至少一种含有两个或更多个亲双烯体官能团的化合物之间的第尔斯-阿尔德(Diels Alder)和苯乙炔固化反应的产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团。第一具体实施例方式中所述的集成电路制品可以包括如下的一种聚亚芳基材料，其为至少一种含有两个更或多个环戊二烯酮官能团的化合物和至少一种含有两个或更多个乙炔官能团的化合物的反应产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团。优选地，第一具体实施方式中所述的集成制品包括如下的聚亚芳基材料，其为3，3’-(氧联二-1，4-亚苯基)双(2，4，5-三苯基环戊二烯酮)和1，3，5-三(苯基乙炔基)苯的反应产物。更优选地，第一具体实施方式中所述的集成制品包括如下的聚亚芳基材料，其为3，3’-(氧联二-1，4-亚苯基)双(2，4，5-三苯基环戊二烯酮)和1，3，5-三(苯基乙炔基)苯的反应产物，其中这两种单体的化学计量摩尔比分别为0.7/1至0.99/1。本专利技术的第二具体实施方式是如下的固化聚亚芳基材料，其为至少一种含有两个或更多个二烯官能团的化合物和至少一种含有两个或更多个亲双烯体官能团的化合物之间的第尔斯-阿尔德和苯乙炔固化反应的产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团；所述聚亚芳基材料在350℃-425℃的温度范围内具有热机械分析所测的低于110ppm/℃的热膨胀系数。优选地，在第二具体实施方式中所述的聚亚芳基材料中，二烯官能团是环戊二烯酮基团，而亲双烯体官能团是乙炔基团。第二具体实施例方式中所述的聚亚芳基材料可以包括至少一种含有亲双烯体官能团的化合物，该化合物包括含有两个亲双烯体基团的第一化合物和含有两个以上亲双烯体基团的第二化合物。第二具体实施例方式中所述的聚亚芳基材料可以是下述材料，即其中第二化合物含有三个亲双烯体基团。本专利技术的第三具体实施方式是含有3，3′-(氧联二-1，4-亚苯基)双(2，4，5-三苯基环戊二烯酮)和1，3，5-三(苯基乙炔基)苯的反应产物的固化聚亚芳基材料，其中这两种单体的化学计量摩尔比分别为0.7/1至0.99/1，其中所述聚亚芳基聚合物已经在至少405℃温度固化至少一小时，其中所述聚亚芳基材料在350℃-425℃的温度范围内具有热机械分析所测的低于110ppm/℃的热膨胀系数。在第三具体实施例方式中，聚亚芳基材料是其中最优选单体比率为0.9/1的材料。更具体地，在第三具体实施方式中所述的聚亚芳基材料中，优选固化情况是在410℃固化90分钟或在415℃固化60分钟。本专利技术的第四具体实施方式涉及含有活性衬底基底的集成电路制品，该基底包括晶体管、含有金属线路图的电互连结构、和至少部分分隔这些金属线用的第三具体实施方式中所述的一种聚亚芳基材料。附图说明唯一的附图是一系列聚亚芳基材料介电样品的作为化学组成(也就是摩尔化学计量)和固化条件的函数的热膨胀系数(CTE)随温度变化的关系图。专利技术详述本申请人出人意料地发现，集成电路制品需要一种在金属和聚合物电介质的热膨胀系数之间具有最小失配的聚合物电介质以防止热循环过程中的金属损坏。因此，按照第一具体实施方式，本专利技术涉及含有活性基底的集成电路制品，该基底至少包括晶体管和形成电互连结构的金属线路图，其中金属线至少部分被有机聚合材料，优选聚亚芳基材料分隔。应该指明的是，术语“聚亚芳基”和“聚亚苯基”在整个申请中同等使用。在本专利技术的集成电路制品中，聚亚芳基材料电介质在200℃至425℃的温度范围内拥有低于110ppm/℃，优选低于100本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种含有活性基底的集成电路制品，该基底至少包括晶体管、含有金属线路图的电互连结构、和在350℃至425℃的温度范围内具有由热机械分析所测定的低于115ppm/℃的热膨胀系数的聚亚芳基材料。2.权利要求1的制品，其中所述聚亚芳基材料是至少一种含有两个或更多个二烯官能团的化合物和至少一种含有两个或更多个亲双烯体官能团的化合物之间的第尔斯-阿尔德和苯乙炔固化反应的产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团。3.权利要求1的制品，其中所述聚亚芳基材料是至少一种含有两个或更多个环戊二烯酮官能团的化合物和至少一种含有两个或更多个乙炔官能团的化合物的反应产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团。4.权利要求1的制品，其中所述聚亚芳基材料是3，3_′-(氧联二-1，4-亚苯基)双(2，4，5-三苯基环戊二烯酮)和1，3，5-三(苯乙炔基)苯的反应产物。5.权利要求1的制品，其中所述聚亚芳基材料是3，3_′-(氧联二-1，4-亚苯基)双(2，4，5-三苯基环戊二烯酮)和1，3，5-三(苯乙炔基)苯的反应产物，其中这两种单体的化学计量摩尔比分别为0.7/1至0.99/1。6.一种固化的聚亚芳基，其是至少一种含有两个或更多个二烯官能团的化合物和至少一种含有两个或多个亲双烯体官能团的化合物之间的第尔斯-阿尔德和苯乙炔固化反应的产物，其中至少一种化合物含有三个或更多个所述官能团，该聚亚芳基在350℃-425℃的温度范围内具有如热机械分析所测定的低于110ppm/℃的热膨胀系数。7.权利要求6的固化聚亚芳基，其中所述二烯官能团是环戊...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·赫德里克，M·桑卡拉潘迪兰，C·S·提柏格，J·P·戈德斯沙洛斯，Q·S·J·牛，H·C·西尔维斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：
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