蚀刻终止树脂制造技术

含５－５０ｍｏｌ％（ＰｈＳｉＯ↓［（３－ｘ）／２］（ＯＨ）↓［ｘ］）单元和５０－９５ｍｏｌ％（ＨＳｉＯ↓［（３－ｘ）／２］（ＯＨ）↓［ｘ］）的硅氧烷树脂，其中Ｐｈ是苯基，且ｘ的值为０、１或２；和其中该固化的硅氧烷树脂的临界表面自由能为３０ｄｙｎ／ｃｍ或更高。这些树脂用作临界表面自由能为４０ｄｙｎ／ｃｍ或更高的有机介电材料的蚀刻终止层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-95mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)的硅氧烷树脂，其中Ph是苯基，x的值为0、1或2，和其中固化的硅氧烷树脂的临界表面自由能为30dyn/cm或更高。这些树脂用作临界表面自由能为40dyn/cm或更高的有机介电材料的蚀刻终止层。半导体器件常具有一个或多个构图互连触点(levels)的阵列，所述阵列起电连接形成集成电路(IC)的单个电路元件的作用。互连触点典型地通过绝缘或介电涂层隔开。可通过化学蒸气沉积或通过旋压技术形成涂层。例如，美国专利No.4756977公开了氢倍半硅氧烷树脂用于在电子器件上形成涂层。形成集成电路的一种方法称为双波纹(dual damascene)。该方法包括施加介电层，将布线图蚀刻成电介质，用布线金属填充图案，和重复该过程，一直到已形成所需数量的触点。使用具有不同蚀刻特征的至少两种不同材料生产介电层是有益的。实质上，一种介电材料在另一电介质的蚀刻中充当蚀刻终止剂。优选介电层之一是有机材料，而另一层是无机材料，以提高材料之间的蚀刻选择性。任一介电层可充当另一介电层的蚀刻终止剂。在氧基等离子体中，有机电介质往往比无机电介质更快速蚀刻。在氟化碳基等离子体中，无机电介质往往比有机电介质更快蚀刻。无机、有机、无机或有机、无机、有机的夹层结构也用作集成电路的介电层。AlliedSignal的PCT专利申请No.WO01/18861A1公开了一种微电子器件，它具有基板和位于该基板上的第一介电层材料。第二介电材料层位于第一介电层上，和第一介电材料的附加层位于第二介电层上。有机电介质是含有碳的物质和无机电介质是不含碳的物质。美国专利No.6218317公开了在介电常数小于3和更优选2.7或更低的聚合物层间介电材料上形成甲基化氧化物型硬掩膜(hardmask)。当使用两层或多层介电层时，希望上面的物质能充分涂布下面的表面(即润湿表面)。还希望层间具有充足的粘合力。本专利技术涉及含5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-95mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)的硅氧烷树脂，其中Ph是苯基，x的值为0、1或2，和其中固化的硅氧烷树脂的临界表面自由能为30dyn/cm或更高。这些树脂用作临界表面自由能为40dyn/cm或更高的有机介电材料的蚀刻终止层。本专利技术还涉及一种集成电路器件，它具有临界表面自由能为40dyn/cm或更高的有机介电层和由该硅氧烷树脂生产的临界表面自由能为30dyn/cm或更高的苯基化氧化物介电层，其中有机介电层的至少一个表面与苯基化氧化物介电层的表面接触。本专利技术涉及含5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-95mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)单元的硅氧烷树脂，基于树脂内含硅单元的总量，其中Ph是苯基，x的值为0、1或2。硅氧烷树脂含有5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元，或者25-50mol％，或者30-45mol％。硅氧烷树脂内较高量的(PhSiO(3-x)/2(OH)x)导致在苯基化介电层内较高量的碳。这降低了苯基化氧化物介电层与有机介电层之间的蚀刻选择性。另外，在最终膜内较高量的碳有助于降低苯基化氧化物介电层对有机介电层的粘合力。对于用作与有机介电层结合的介电层中的硅氧烷树脂，希望在固化硅氧烷树脂内的临界表面自由能为30dyn/cm或更高。在硅氧烷树脂内，(PhSiO(3-x)/2(OH)x)每增加1mol％，理论上在固化树脂内临界表面自由能增加0.31dyn/cm。因此，在硅氧烷树脂内较高量的(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元是理想的，然而，发现随着(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元量增加，固化硅氧烷树脂对有机介电层的粘合力降低。优选固化硅氧烷树脂的临界表面自由能范围为35-60dyn/cm，更优选35-45dyn/cm。对硅氧烷树脂的结构没有特别的限制。硅氧烷树脂可以基本上全部缩合或可以仅仅部分缩合。当硅氧烷树脂部分缩合时，在硅氧烷树脂内小于40mol％的单元应当含有Si-OH基。较高量的这些单元可导致树脂的不稳定性和形成凝胶。典型地，在硅氧烷树脂内6-38mol％的单元含有Si-OH基。硅氧烷树脂的重均分子量(Mw)在500-400000范围内，和优选在500-100000范围内，或者为700-10000。本文中有用的硅氧烷树脂可例举，但不限于下述物质(PhSiO3/2)a(HSiO3/2)d(PhSiO3/2)a(PhSiO2/2(OH))b(HSiO3/2)d(PhSiO3/2)a(PhSiO2/2(OH))b(HSiO3/2)d(HSiO2/2(OH)e(PhSiO3/2)a(HSiO3/2)d(HSiO2/2(OH)e(PhSiO3/2)a(PhSiO2/2(OH))b(PhSiO1/2(OH)2)c(HSiO3/2)d(PhSiO3/2)a(PhSiO2/2(OH))b(PhSiO1/2(OH)2)c(HSiO3/2)d(HSiO2/2(OH)e其中a＞0，b≥0，c≥0，d≥0，e≥0，0.05≤a+b+c≤0.5，0.5≤d+e≤0.95和b+c+e≤0.4。可通过本领域已知的方法生产树脂。例如，如Sakamoto等的美国专利No.5762697中所列出的，可通过水解和缩合苯基三烷氧基和三烷氧基氢硅烷的混合物来生产树脂。或者如Becker等的美国专利No.6281285和Bank等的美国专利No.5010159中所列出的，可通过水解和缩合苯基三氯硅烷和氢三氯硅烷来生产它们。典型地在溶剂存在下生产硅氧烷树脂。可在硅氧烷树脂的生产中使用不含有可参与反应的官能团的任何合适有机溶剂或硅氧烷溶剂。溶剂的通常用量为40-98重量％，基于溶剂和硅烷反应物的总重量，或者70-90重量％。可以以两相或单相体系进行反应。有用的有机溶剂可以例举但不限于，饱和脂族化合物，如正戊烷、己烷、正庚烷和异辛烷；脂环族化合物如环戊烷和环己烷；芳族化合物如苯、甲苯、二甲苯、；醚如四氢呋喃、二噁烷、乙二醇二乙醚、乙二醇二甲醚；酮如甲基异丁基酮(MIBK)和环己酮；卤素取代的烷烃如三氯乙烷；卤化芳族化合物如溴苯和氯苯；酯如异丁酸异丁酯和丙酸丙酯。有用的硅氧烷溶剂可例举但不限于，环状硅氧烷如八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷。可使用单一的溶剂或可使用溶剂的混合物。可在任何温度下进行生产硅氧烷树脂的反应，只要它不引起显著的胶凝或引起硅氧烷树脂的固化即可。典型地，在5℃-150℃的温度范围内进行反应，其中建议采用室温。形成硅氧烷树脂的时间取决于许多因素，如温度、硅烷反应物的类型与用量，和催化剂(如果存在的话)的用量。典型地，反应时间为几分钟到几小时。本领域的熟练人员能容易地确定完成反应所需的时间。在反应完成之后，可非必需地除去催化剂。除去催化剂的方法是本领域公知的，和包括中和、汽提或水洗或其结合。催化剂可负面影响硅氧烷树脂、特别地当它为溶液时的储存期，因此建议除去它。在制造硅氧烷树脂的方法中，在反应完成之后，可在减压下，从硅氧烷树脂溶液中除去挥发物。所述挥发物包括醇副产物、过量的水、催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅氧烷树脂，包括５－５０ｍｏｌ％（ＰｈＳｉＯ↓［（３－ｘ）／２］（ＯＨ）↓［ｘ］）单元和５０－９５ｍｏｌ％（ＨＳｉＯ↓［（３－ｘ）／２］（ＯＨ）↓［ｘ］）单元，基于树脂内含硅单元的总量，其中Ｐｈ是苯基，且ｘ的值为０、１或２。

【技术特征摘要】
US 2001-10-22 10/066,2611.硅氧烷树脂，包括5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-95mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)单元，基于树脂内含硅单元的总量，其中Ph是苯基，且x的值为0、1或2。2.权利要求1的硅氧烷树脂，其中在所述硅氧烷树脂内具有25-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-75mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)单元。3.权利要求1或2的硅氧烷树脂，其中硅氧烷树脂内小于40mol％的单元含有Si-OH基团。4.一种溶液，包括(I)硅氧烷树脂，该硅氧烷树脂包括5-50mol％(PhSiO(3-x)/2(OH)x)单元和50-95mol％(HSiO(3-x)/2(OH)x)单元，基于树脂内含硅单元的总量，其中Ph是苯基，且x的值为0、1或2；(II)40-99.5wt％溶剂，基于(I)和(II)的总重量。5.权利要求5的溶液，其中所述溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮、γ-丁内酯、甲基异丁基酮、甲基丙基酮、和硅氧烷。6.苯基化...

【专利技术属性】
技术研发人员：R博伊斯维特，S格里戈拉斯，D哈，B哈克尼斯，C耶克尔，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]