專(zhuān)利名稱(chēng)：平面化微電子襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備平面化表面的方法，特別是在微電子制造中。
背景技術(shù)：
如在U.S.專(zhuān)利No.5,965,679(在此完全引入作為參考)中討論的那樣，在微電子器件如集成電路、多芯片組件、層壓電路板等中，聚合物電介質(zhì)可以用作各種電路之間和電路中各層之間的絕緣層?！?79專(zhuān)利中還討論了，需要這樣的聚合物介電層平面化微電子襯底的有圖案表面。如在PCT公開(kāi)Nos.WO00/31183和WO01/38417中討論的那樣，也可以通過(guò)加入各種材料到聚合物介電層的預(yù)聚物組合物中而使這樣的層為多孔的。
盡管對(duì)于緊密排列的電路特性采用已知聚合物電介質(zhì)材料獲得了良好的平面化程度(有時(shí)稱(chēng)為局部平面化)，對(duì)于這些特征以及更大和寬間隔特征(有時(shí)稱(chēng)為整體平面化)，例如焊接點(diǎn)和陣列之間區(qū)域的平面化處理，采用已知的聚合物介電材料得到的平面化程度傾向于為不可接受的。
如由Steigerwald等人在他們題目為“微電子材料的化學(xué)機(jī)械平面化(Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Material)”(Wiley Interscience 1997)的書(shū)籍中討論的那樣，對(duì)不可接受的介電層平面化處理的一種優(yōu)異解決方案是使用化學(xué)機(jī)械拋光以平面化介電層。然而，微電子器件介電層的化學(xué)機(jī)械平面化相對(duì)昂貴。
如果能夠發(fā)現(xiàn)一種組合物和方法可以形成自平面化的介電層，用于這些難以平面化的電路圖案，這將成為平面化處理微電子器件的介電層領(lǐng)域中的一種進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實(shí)施方案給出了一種組合物和方法用于微電子器件的介電層，甚至對(duì)這些難以平面化的電路圖案該組合物和方法都是可以自平面化的。更具體地，本發(fā)明是一種采用可交聯(lián)聚合物介電層平面化微電子襯底的方法，該方法包括如下步驟(a)將這種涂有一層含未固化可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的襯底加熱到大于該層玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度，這個(gè)溫度同時(shí)低于該未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度，從而形成一種涂有熱流動(dòng)層的襯底；和(b)將涂有熱流動(dòng)層的襯底加熱到受熱層中未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度，以形成一種平面化襯底，其中在100微米的平面化百分?jǐn)?shù)大于百分之五十。在一個(gè)相關(guān)的實(shí)施方案中，本發(fā)明是使用上述方法制備的微電子器件。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種物質(zhì)組合物，該物質(zhì)組合物包括包含未固化可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的基本無(wú)溶劑的組合物，組合物具有比未固化組合物的固化溫度足夠低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此，如果將未固化組合物加熱到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在其固化溫度以下，未固化組合物會(huì)流動(dòng)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，本發(fā)明是使用上述組合物制備的微電子器件。


圖1是橫截面垂直于其導(dǎo)體線的部分完成微電子器件的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖2是由現(xiàn)有技術(shù)熱固性聚合物介電層平面化的，類(lèi)似于圖1所示，部分完成的微電子器件的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖3是由本發(fā)明熱固性聚合物介電層平面化的，類(lèi)似于圖1所示，部分完成的微電子器件的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖4a-c是根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施方案，采用熱固性聚合物介電層進(jìn)行平面化處理的部分完成的微電子器件的一系列示意性橫截面?zhèn)纫晥D；和圖5是現(xiàn)有技術(shù)熱固性聚合物和本發(fā)明熱固性聚合物的固化循環(huán)形成的儲(chǔ)能模量隨溫度的變化曲線。
現(xiàn)在參考圖1，其中顯示微電子器件10的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，該側(cè)視圖顯示在襯底11上垂直于導(dǎo)體線12橫截的襯底11。
現(xiàn)在參考圖2，其中顯示微電子器件20的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，該側(cè)視圖顯示在襯底21上垂直于導(dǎo)體線22橫截的襯底21。該襯底21由現(xiàn)有技術(shù)的熱固性聚合物介電層23進(jìn)行平面化處理，例如U.S.專(zhuān)利No.5,965,679的熱固性聚合物。應(yīng)當(dāng)注意到層23的表面形態(tài)不是水平的，而是在導(dǎo)體線22之間出現(xiàn)下沉，為清楚起見(jiàn)對(duì)這種下沉進(jìn)行了放大。
現(xiàn)在參考圖3，其中顯示微電子器件30的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，該側(cè)視圖顯示在襯底31上垂直于導(dǎo)體線32橫截的襯底31。該襯底31根據(jù)本發(fā)明的熱固性聚合物介電層33進(jìn)行平面化處理。應(yīng)當(dāng)注意到層33的表面形態(tài)是水平的，并且在導(dǎo)體線22之間沒(méi)有出現(xiàn)下沉，或至少層33比圖2的層23更為水平。
術(shù)語(yǔ)“在100微米處的平面化百分比”在此定義為在襯底上1微米厚、100微米寬的線狀特征的軸向中心線上，垂直于該中心線并從中心線算起的在大約100微米處的位置，從平坦的襯底算起的介電層橫截面厚度；除以在該特征的中心線附近某處，從襯底算起的介電層橫截面厚度；其中從特征中心線算起在約100微米處的位置，從襯底算起的介電層橫截面厚度為約2微米。
現(xiàn)在參考圖4a-c，其中顯示根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施方案，采用熱固性聚合物介電層41平面化的微電子器件40的一系列示意性橫截面?zhèn)纫晥D。器件40顯示出含有襯底42和在襯底42上的特征43。特征43是100微米寬和1微米厚的線。層41從襯底42算起有兩微米厚。特征43表現(xiàn)為垂直于其縱向中心線的橫截面。
現(xiàn)在參考圖4a，在襯底42上涂敷熱固性聚合物介電預(yù)聚物在溶劑中的分散體44。分散體44的表面形態(tài)是水平的。相信這樣的水平表面主要由分散體44的表面張力和粘度引起。
現(xiàn)在參考圖4b，圖4a分散體44中的溶劑被蒸發(fā)，使襯底42涂有未固化聚合物的層45。層45的表面形態(tài)不水平，因?yàn)槿軇┑恼舭l(fā)引起層45“干燥下沉”，并一定程度上符合其下面的襯底42和特征43的表面形態(tài)。
現(xiàn)在參考圖4c，加熱圖4b的襯底42以固化圖4b中的層45的未固化熱固性聚合物，以形成平面化的熱固性聚合物介電層41。層41在100微米處的平面化百分比必須大于50％，優(yōu)選大于65％，和更優(yōu)選大于80％，但最優(yōu)選大于90％。層41的交聯(lián)聚合物可以是有機(jī)的，即，含有碳基主鏈的聚合物，或無(wú)機(jī)的，即，為硅基主鏈的聚合物。
現(xiàn)在參考圖5，其中顯示現(xiàn)有技術(shù)熱固性聚合物(表示U.S.專(zhuān)利No.5,965,679實(shí)施例5的聚合物的實(shí)線)和本發(fā)明熱固性聚合物(虛線)的固化循環(huán)的儲(chǔ)能模量隨溫度變化的曲線?，F(xiàn)有技術(shù)熱固性聚合物的固化循環(huán)從S處以預(yù)聚物組合物開(kāi)始，并假定任何用于促進(jìn)預(yù)聚物涂敷的溶劑都基本從組合物中揮發(fā)出來(lái)。當(dāng)加熱現(xiàn)有技術(shù)預(yù)聚物組合物時(shí)，其儲(chǔ)能模量到300℃降低了一些，然后下降，隨著預(yù)聚物固化以形成聚合物，在400℃和500℃之間儲(chǔ)能模量升高。冷卻聚合物到點(diǎn)F完成固化循環(huán)。
仍然參考圖5，本發(fā)明熱固性聚合物實(shí)施方案的固化循環(huán)，在S處以預(yù)聚物組合物開(kāi)始，并假定用于促進(jìn)預(yù)聚物涂敷的任何溶劑都基本從組合物中揮發(fā)出來(lái)。當(dāng)加熱本發(fā)明的組合物時(shí)，其儲(chǔ)能模量在約150℃降低了一些，然后在250℃和400℃之間降低到一個(gè)相對(duì)較低的水平，然后隨著預(yù)聚物固化形成聚合物，儲(chǔ)能模量在400℃和500℃之間升高。冷卻聚合物到點(diǎn)F完成固化循環(huán)。
仍然參考圖5，注意到現(xiàn)有技術(shù)聚合物和本發(fā)明聚合物固化循環(huán)之間的重要差異在于本發(fā)明聚合物的儲(chǔ)能模量在固化循環(huán)期間是零或接近零或至少足夠低，從而使圖4b的未固化層45流動(dòng)并自我水平到圖4c的層41。由于現(xiàn)有技術(shù)聚合物的儲(chǔ)能模量在其固化循環(huán)過(guò)程中沒(méi)有降低到一定的水平可允許這樣流動(dòng)和自我水平，因此現(xiàn)有技術(shù)聚合物不能自我水平到與本發(fā)明聚合物相同的程度。
用于本發(fā)明使用的具體可交聯(lián)聚合物并不關(guān)鍵。優(yōu)選，可交聯(lián)聚合物是熱固性聚合物，但可以由其它措施如輻射或化學(xué)反應(yīng)，例如，UV光或過(guò)氧化物分解引發(fā)交聯(lián)。聚合物可以是有機(jī)的或無(wú)機(jī)的。合適有機(jī)可交聯(lián)聚合物的例子特別包括可用于微電子制造的那些可交聯(lián)聚合物，如聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯基聚合物、聚芳撐(包括聚芳撐醚)等。由于它們的優(yōu)異熱穩(wěn)定性，聚芳撐聚合物優(yōu)選用于許多微電子應(yīng)用。特別優(yōu)選是包括雙烯和親雙烯體反應(yīng)性基團(tuán)的聚芳撐聚合物。環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)特別用作雙烯官能團(tuán)。乙炔基團(tuán)特別用作雙烯官能團(tuán)。
這種可交聯(lián)聚芳撐可以通過(guò)例如反應(yīng)生產(chǎn)出來(lái)(例如通過(guò)加熱含有反應(yīng)活性官能團(tuán)的單體化合物制備，這些反應(yīng)活性官能團(tuán)選自二烯烴官能團(tuán)和親雙烯體官能團(tuán)，其中至少一部分單體化合物含有至少三個(gè)這樣的反應(yīng)活性基團(tuán)?？捎糜诒景l(fā)明的一種優(yōu)選可交聯(lián)聚合物包括如下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物包含兩個(gè)或多個(gè)環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的一種或多種多官能化合物，以及包含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔基團(tuán)的至少一種多官能化合物，其中至少一種多官能化合物包含三個(gè)或多個(gè)選自乙炔基團(tuán)和環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的基團(tuán)，如在U.S.專(zhuān)利No.5,965,679中公開(kāi)的那些。
合適無(wú)機(jī)可交聯(lián)聚合物的例子包括聚硅烷如聚硅倍半氧烷，例如，聚乙烯基硅倍半氧烷或聚苯基硅倍半氧烷。
用于本發(fā)明的具體玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑不是關(guān)鍵的，只要改性劑并不對(duì)固化膜的物理、機(jī)械或電性能產(chǎn)生顯著負(fù)面影響。如將在以下更詳細(xì)討論的，通常優(yōu)選是聚合物或低聚物或單體。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解依賴(lài)于具體的可交聯(lián)聚合物/低聚物體系，可以使用許多種其它材料。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，組合物包括一個(gè)可交聯(lián)聚合物(例如，如下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物包含兩個(gè)或多個(gè)環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的一種或多種多官能化合物，以及包含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔基團(tuán)的至少一種多官能化合物，其中至少一種多官能化合物包含三個(gè)或多個(gè)選自乙炔基團(tuán)和環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的基團(tuán)，如在U.S.專(zhuān)利No.5,965,679中公開(kāi)的那些)和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物。玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的加入抑制組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使得在組合物完成其聚合之前，組合物的儲(chǔ)能模量足夠降低以允許在固化循環(huán)中的自我平面化。
在本發(fā)明中用作玻璃化轉(zhuǎn)變抑制劑的具體聚合物不關(guān)鍵。然而，玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物優(yōu)選能與可交聯(lián)聚合物混溶。當(dāng)然，這種可共混性主要是玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物分子量和溶解度參數(shù)特性的函數(shù)。因此，一般優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物具有相對(duì)低的分子量，例如，小于10,000或甚至小于5,000的數(shù)均分子量。
相信可用作玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的聚合物包括聚苯乙烯、聚氧化二甲苯(polyoxylene)、聚二甲基苯醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、芳族聚酰亞胺和聚砜。相信可用作玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的非芳族聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、和聚甲基丙烯酸甲酯。最優(yōu)玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的選擇部分基于玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物和可交聯(lián)聚合物的相容性。
數(shù)均分子量為300-50,000的聚苯乙烯是與芳族高度可交聯(lián)聚合物如聚芳撐一起使用的優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變聚合物。當(dāng)使用窄分子量范圍聚苯乙烯時(shí)，則優(yōu)選這種聚苯乙烯的數(shù)均分子量小于約7,000和大于約300。
封端的線性聚芳撐或聚芳撐醚低聚物(ECO)，即，含有不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步聚合的末端基團(tuán)的線性聚芳撐和/或聚亞苯基和/或聚芳撐醚低聚物，也是優(yōu)選的玻璃化轉(zhuǎn)變聚合物。優(yōu)選，ECO的數(shù)均分子量為約300-8,000。更優(yōu)選，ECO的數(shù)均分子量為約1,000-3,000。
使用的玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物數(shù)量(表達(dá)為低聚物/聚合物總數(shù)量的重量百分比)必須足以提供固化循環(huán)中的溫度“窗”，其中儲(chǔ)能模量足夠低以允許要求的自我平面化。一般情況下，玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的數(shù)量應(yīng)當(dāng)小于基于固體重量的50wt％，更優(yōu)選小于40wt％，更優(yōu)選小于30wt％和最優(yōu)選小于20wt％。優(yōu)選，數(shù)量大于1％，更優(yōu)選大于5％，更優(yōu)選仍然大于10％。例如，向’647專(zhuān)利的預(yù)聚物中加入7％的聚苯乙烯可能不夠，而35％是極優(yōu)選的，50％也許稍微太多。
優(yōu)選，當(dāng)熱固性聚合物固化時(shí)，玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物分解和/或從其中揮發(fā)出來(lái)，從而在固化的熱固性聚合物中只殘留較少或沒(méi)有玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物。例如，聚苯乙烯在高于預(yù)聚物固化循環(huán)的溫度范圍下，從’679專(zhuān)利的預(yù)聚物中揮發(fā)出來(lái)。優(yōu)選，對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的脫除并不引起孔的形成或膜的顯著崩塌或體積損失。
然而，當(dāng)熱固性聚合物固化時(shí)，不要求玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物分解和/或從熱固性聚合物中揮發(fā)出來(lái)。例如，當(dāng)ECO用作玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物時(shí)，ECO優(yōu)選保留在固化的熱固性聚合物中。
本發(fā)明的另一種優(yōu)選組合物包括可交聯(lián)聚合物(例如，如下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物包含兩個(gè)或多個(gè)環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的一種或多種多官能化合物和包含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔基團(tuán)的至少一種多官能化合物，其中至少一種多官能化合物包含三個(gè)或多個(gè)選自乙炔基團(tuán)和環(huán)戊二烯酮基團(tuán)的基團(tuán)，如在U.S.專(zhuān)利No.5,965,679中公開(kāi)的那些)和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體?？梢耘c可交聯(lián)聚合物上反應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)的任何單體(例如，’679專(zhuān)利的單體)可理論上用作玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體。因此，含有雙烯或親雙烯體基團(tuán)(優(yōu)選至少兩個(gè)雙烯或親雙烯體基團(tuán))的單體與含有雙烯或親雙烯體反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物一起使用。由于此單體的溶解度特性，一種優(yōu)選的玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體是1，3，5-三(苯基乙炔基)苯。
本發(fā)明中使用的玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體數(shù)量由要求達(dá)到所需平面化百分比的數(shù)量確定?？蛇x擇這種單體的數(shù)量不參與低聚物或預(yù)聚物組合物的制備，從而保持最終的固化聚合物化學(xué)計(jì)量學(xué)特性。玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體的數(shù)量可優(yōu)選為至少1wt％，基于單體和預(yù)聚物的重量，更優(yōu)選至少5％，最優(yōu)選至少10％。數(shù)量?jī)?yōu)選小于50％，更優(yōu)選小于40％，最優(yōu)選小于30％。
與這種聚硅倍半氧烷一起使用的優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑包括聚二甲基硅烷、聚環(huán)己基二甲基硅烷、聚苯基甲基硅烷、聚甲基硅倍半氧烷和，當(dāng)然，上述聚硅烷的各種共聚物。盡管與本發(fā)明的聚硅烷可交聯(lián)聚合物一起優(yōu)選使用硅烷類(lèi)型玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑，在此不要求這樣的使用。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，從溶劑中在襯底上涂敷可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度抑制改性劑的組合物。用于有機(jī)可交聯(lián)聚合物組合物的合適溶劑包括，但不限于均三甲基苯、吡啶、三乙胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、環(huán)庚酮、環(huán)辛酮、環(huán)己基吡咯烷酮、以及醚或羥基醚如聯(lián)芐基醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甘醇乙基醚、二甘醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇苯基醚、丙二醇甲基醚、三丙二醇甲基醚、甲苯、二甲苯、苯、二丙二醇單甲基醚乙酸酯、二氯苯、碳酸異丙烯酯、萘、聯(lián)苯醚、丁內(nèi)酯、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺及其混合物。典型地，用于制備這種聚硅倍半氧烷旋涂組合物的溶劑是甲基異丁基酮。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是由任何上述方法制備的微電子器件。在仍然另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是包括任何上述組合物的微電子器件。
術(shù)語(yǔ)“在1000微米處的平面化百分比”在此定義為在襯底上1微米厚、1000微米寬的線狀特征的軸向中心線上，垂直于該中心線并從中心線算起的在大約1000微米處的位置，從平坦的襯底算起的介電層橫截面厚度；除以在該特征的中心線附近某處，從襯底算起的介電層橫截面厚度；其中從特征中心線算起在約1000微米處的位置，從襯底算起的介電層橫截面厚度為約2微米。采用本發(fā)明可獲得的在1000微米處的平面化百分比可以好于50％，優(yōu)選好于65％，更優(yōu)選好于80％和最優(yōu)選好于90％。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1重復(fù)U.S.專(zhuān)利No.5,965,679的實(shí)施例5，區(qū)別在于N-甲基吡咯烷酮由伽瑪丁內(nèi)酯代替以生產(chǎn)包含約40％低聚物和60％N-甲基吡咯烷酮的“混合物A”。將均三甲基苯加入到混合物A中以生產(chǎn)包含約30％低聚物、約45％伽瑪丁內(nèi)酯和約25％均三甲基苯的“混合物B”?；旌?5.33克“混合物B”、4.00克1，3，5-三(苯基乙炔基)苯、20.80克伽瑪丁內(nèi)酯和29.87克均三甲基苯以形成“混合物C”。
實(shí)施例2混合45.33克以上實(shí)施例1的“混合物B”，8.00克1，3，5-三(苯基乙炔基)苯，18.80克伽瑪丁內(nèi)酯和27.87克均三甲基苯以形成“混合物D”。
實(shí)施例3混合45.33克以上實(shí)施例1的“混合物B”、3.00克聚苯乙烯(1,300數(shù)均分子量)、21.30克伽瑪丁內(nèi)酯和30.37克均三甲基苯以形成“混合物E”。
實(shí)施例4混合45.33克以上實(shí)施例1的“混合物B”、5.00克聚苯乙烯(1,300數(shù)均分子量)，20.30克伽瑪丁內(nèi)酯和29.37克均三甲基苯以形成“混合物F”。
實(shí)施例5分別使用混合物C、D、E和F平面化在200毫米直徑硅片C、D、E和F上部分完成的微電子器件。每個(gè)硅片C、D、E和F基本相同，并且在晶片表面上每個(gè)都含有100微米寬，1微米厚隔離線特征以及晶片表面上的1000微米寬，1微米厚隔離線特征。
將3毫升購(gòu)自Dow Chemical Company的粘合促進(jìn)劑AP4000涂敷到每個(gè)硅片C、D、E和F上，同時(shí)將每個(gè)晶片緩慢旋轉(zhuǎn)以覆蓋每個(gè)晶片的表面鋪展粘合促進(jìn)劑，使其靜置2秒，然后在3,000rpm下旋轉(zhuǎn)10秒，然后加熱到185℃維持90秒以制得粘合促進(jìn)劑處理的晶片C、D、E和F。
當(dāng)在750rpm下旋轉(zhuǎn)每個(gè)晶片，將6毫升過(guò)濾的混合物C、D、E和F分別涂敷到粘合促進(jìn)劑處理過(guò)的晶片C、D、E和F上。將每個(gè)晶片在2,000rpm下旋轉(zhuǎn)20秒，在熱板上在150℃下加熱20秒以將溶劑從每個(gè)晶片上的未固化聚合物膜中蒸發(fā)出來(lái)。在邊緣珠粒脫除之后，在氮?dú)庀聦⒚總€(gè)晶片加熱到320℃下4分鐘以熱流動(dòng)每個(gè)晶片上的未固化的聚合物膜。然后，在氮?dú)庀聦⒚總€(gè)晶片加熱到450℃下2分鐘以固化每個(gè)晶片上的聚合物膜。每個(gè)晶片在100微米處的平面化百分比大于90％。
對(duì)比例1混合50.00克“混合物B”、20.00克伽瑪丁內(nèi)酯和30.00克均三甲基苯以形成“混合物G”。使用混合物G平面化在200毫米直徑硅片G(該晶片與晶片C、D、E和F基本相同)上部分完成的微電子器件。
將3毫升購(gòu)自Dow Chemical Company的粘合促進(jìn)劑AP4000涂敷到硅片G上，同時(shí)將其緩慢旋轉(zhuǎn)以鋪展粘合促進(jìn)劑覆蓋此晶片表面，使其靜置2秒，然后在3,000rpm下旋轉(zhuǎn)10秒，然后加熱到185℃下90秒以制得粘合促進(jìn)劑處理的晶片G。
當(dāng)在750rpm的轉(zhuǎn)速下，將6毫升過(guò)濾的混合物G涂敷到粘合促進(jìn)劑處理的晶片G。然后將晶片在2,000rpm下旋轉(zhuǎn)20秒，在熱板上在150℃下加熱20秒以使溶劑從晶片上的未固化聚合物膜中蒸發(fā)出來(lái)。在邊緣珠粒脫除之后，在氮?dú)庀聦⒕訜岬?20℃下4分鐘以加熱晶片上的未固化聚合物膜。然后，在氮?dú)庀聦⒕訜岬?50℃下2分鐘以固化晶片上的聚合物膜。晶片在100微米處的平面化百分比小于20％。晶片在1000微米處的平面化百分比小于10％。
對(duì)比例2將對(duì)比例1的平面化硅片G進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。在CMP之后晶片G在100微米處的平面化百分比大于90％。在CMP之后晶片G在1000微米處的平面化百分比大于90％。
實(shí)施例6混合20克聚苯基硅倍半氧烷，2克聚己基硅烷和78克甲基異丁基酮以形成“混合物S”。當(dāng)在750rpm下旋轉(zhuǎn)它時(shí)，將6毫升過(guò)濾的混合物S涂敷到粘合促進(jìn)劑處理的晶片上。然后將晶片在2,000rpm下旋轉(zhuǎn)20秒，在熱板上在150℃下加熱20秒以將溶劑從晶片上的未固化聚合物膜中蒸發(fā)出來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種采用交聯(lián)聚合物介電層平面化微電子襯底的方法，包括如下步驟(a)將涂有包含未固化可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的薄層的襯底加熱到大于該層玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度，此溫度同時(shí)小于未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度以形成由熱流動(dòng)層涂敷的襯底；和(b)加熱涂有熱流動(dòng)層的襯底到受熱層中未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度，以固化未固化的可交聯(lián)聚合物，形成平面化襯底，其中在100微米處的平面化百分比大于50％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在100微米處的平面化百分比大于65％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在100微米處的平面化百分比大于80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在100微米處的平面化百分比大于90％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物是有機(jī)熱固性聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物是無(wú)機(jī)熱固性聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物是聚芳撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑是聚合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑是與可交聯(lián)聚合物反應(yīng)的單體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物是聚芳撐并且玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑是低分子量聚苯乙烯。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物包括二烯烴和親雙烯體反應(yīng)性基團(tuán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑是含有至少兩個(gè)選自二烯烴和親雙烯體的單體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括如下步驟采用包含溶劑、未固化的可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的組合物涂敷襯底以形成由組合物涂敷的襯底；(b)從組合物中蒸發(fā)溶劑，以形成由包含未固化的可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的層涂敷的襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中可交聯(lián)聚合物是二烯烴和親雙烯官能化合物反應(yīng)生成的一種有機(jī)熱固性低聚物，其中至少一部分這種親雙烯官能化合物具有三種或更多的反應(yīng)性官能團(tuán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中低聚物包括一種或多種含兩個(gè)和多個(gè)環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的多官能化合物和至少一種含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔的多官能化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中多官能化合物中的至少一個(gè)含有三個(gè)或多個(gè)選自乙炔官能團(tuán)和環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的官能團(tuán)，并且其中的玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑包含一種聚合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物在加熱步驟期間從可交聯(lián)聚合物介電層中蒸發(fā)出來(lái)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中低聚物包括一種或多種含兩個(gè)和多個(gè)環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的多官能化合物和至少一種含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔的多官能化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中多官能化合物中的至少一個(gè)含有三個(gè)或多個(gè)選自乙炔官能團(tuán)和環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的官能團(tuán)，并且其中的玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑包含熱固性聚合物的一個(gè)單體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述單體是1，3，5-三(苯基乙炔基)苯。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的存在量為1％-50％，按照固體的總重量計(jì)算。
20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物的存在量為5％-40％，按照固體的總重量計(jì)算。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體的存在量為1％-50％，按照單體和可交聯(lián)聚合物的重量計(jì)算。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體的存在量為5％-40％，按照單體和可交聯(lián)聚合物的重量計(jì)算。
23.一種物質(zhì)組合物，包括一種基本上不含溶劑的組合物，該組合物包括一種未固化可交聯(lián)聚合物和一種玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑，該組合物具有比未固化組合物的固化溫度足夠小的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使得如果將未固化組合物加熱到它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在其固化溫度以下的溫度，未固化組合物會(huì)流動(dòng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的組合物，其中組合物包括有機(jī)熱固性聚合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的組合物，其中組合物包括無(wú)機(jī)熱固性聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的組合物，其中有機(jī)熱固性聚合物包括二烯烴和親雙烯體官能化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中至少一部分這種化合物具有三種或多種反應(yīng)官能團(tuán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中熱固性聚合物組合物包括一種或多種含兩個(gè)和多個(gè)環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的多官能化合物和至少一種含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔的多官能化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中多官能化合物中的至少一個(gè)含有三個(gè)或多個(gè)選自乙炔官能團(tuán)和環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的官能團(tuán)，以及一種玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制聚合物是聚苯乙烯。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中熱固性聚合物組合物包括一種或多種含兩個(gè)和多個(gè)環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的多官能化合物和至少一種含兩個(gè)或多個(gè)芳族乙炔的多官能化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中多官能化合物中的至少一個(gè)含有三個(gè)或多個(gè)選自乙炔官能團(tuán)和環(huán)戊二烯酮官能團(tuán)的官能團(tuán)，以及一種玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中玻璃化轉(zhuǎn)變抑制單體是1，3，5-三(苯基乙炔基)苯。
31.利用包含權(quán)利要求1-22所述方法的方法制備的微電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種采用交聯(lián)聚合物介電層平面化微電子襯底的方法，該方法包括如下步驟(a)將涂有包含未固化可交聯(lián)聚合物和玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑的薄層的襯底加熱到大于該層玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度，此溫度同時(shí)小于未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度以形成由熱流動(dòng)層涂敷的襯底；和(b)加熱涂有熱流動(dòng)層的襯底到受熱層中未固化可交聯(lián)聚合物的固化溫度，以固化未固化的可交聯(lián)聚合物，形成平面化襯底，其中在100微米處的平面化百分比大于50％。本發(fā)明是使用上述方法制備的微電子器件。本發(fā)明是一種物質(zhì)組合物，該物質(zhì)組合物包括一種基本上不含溶劑的組合物，其中包括一種未固化可交聯(lián)聚合物和一種玻璃化轉(zhuǎn)變抑制改性劑，組合物具有比未固化組合物的固化溫度足夠低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使得如果將未固化組合物加熱到它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上但在其固化溫度以下的溫度，未固化組合物會(huì)流動(dòng)。
文檔編號(hào)H01B3/44GK1606582SQ02825734
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者K·L·福斯特, M·J·拉德勒爾 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司