專利名稱：層狀介電納孔材料及其制備這種材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是納孔材料背景技術(shù)隨著集成電路中功能元件的尺寸減小，復(fù)雜性和互聯(lián)性增加。為了適應(yīng)現(xiàn)代集成電路中互聯(lián)性的增長(zhǎng)需求，已經(jīng)開發(fā)了芯片內(nèi)的相互連接。這種相互連接一般由埋置在低介電常數(shù)材料中的多層金屬導(dǎo)體線組成。在這種材料中，介電常數(shù)對(duì)集成電路的性能具有非常重要的影響。具有低介電常數(shù)(即，低于2.5)的材料是希望的，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S更快的信號(hào)速度和更短的循環(huán)時(shí)間。通常，低介電常數(shù)材料降低集成電路中的電容性效應(yīng)，這常常導(dǎo)致導(dǎo)線間較少的串?dāng)_，并允許較低的電壓驅(qū)動(dòng)集成電路。
低介電常數(shù)材料可以主要表現(xiàn)為無機(jī)的或有機(jī)的特征。無機(jī)氧化物通常具有2.5-4的介電常數(shù)，這在集成電路中裝置特征小于1μm時(shí)往往變得有問題。有機(jī)聚合物包含環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)、氰酸酯樹脂、聚亞芳基醚和聚酰亞胺。環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)常常表現(xiàn)出不利的高介電常數(shù)，約為3.8-4.5。氰酸酯樹脂具有較低的介電常數(shù)，大約在2.5-3.7之間，但總是較脆，因此限制了它們的使用。聚酰亞胺和聚亞芳基醚已經(jīng)表明許多有利的性質(zhì)，包含高熱穩(wěn)定性、加工容易、低應(yīng)力、低介電常數(shù)和高阻抗，這樣的聚合物因此總被用作可供選擇的低介電常數(shù)聚合物。
關(guān)于其它性質(zhì)，理想的介電體還應(yīng)該不含水分和除氣作用問題、應(yīng)該具有合適的粘合性和孔隙填充質(zhì)量、對(duì)于熱循環(huán)、刻蝕和CMP加工(即，化學(xué)、機(jī)械、拋光)具有合適的尺寸穩(wěn)定性。優(yōu)選的介電體還應(yīng)該具有至少300℃的Tg值(玻璃轉(zhuǎn)變溫度)，優(yōu)選為400℃或更高。
對(duì)于介電常數(shù)小于2.5的材料的需求已經(jīng)導(dǎo)致設(shè)計(jì)納孔介電材料的發(fā)展。因?yàn)榭諝獾慕殡姵?shù)約為1.0，所以主要目標(biāo)是使納孔材料的介電常數(shù)向著理論極限1降低。一些制備納孔材料的方法在本領(lǐng)域是已知的，包括Kamezaki的U.S.Pat.5,458,709和Yokouchi的U.S.Pat.5,593,526。共同未決申請(qǐng)序列號(hào)09/538,276；09/544,722；09/544,723；09/544,504和09/420611也提出制備納孔材料的方法。
在這些申請(qǐng)中，公開了納孔材料可以由以下物質(zhì)制備a)由含有帶交聯(lián)用反應(yīng)基團(tuán)的主鏈的聚合物制備；b)由含有利用環(huán)狀結(jié)構(gòu)交聯(lián)的主鏈的帶狀聚合物制備；以及c)由含有可以用來添加熱不穩(wěn)定基團(tuán)或用于交聯(lián)的反應(yīng)基團(tuán)的穩(wěn)定的聚合物模板帶制備；d)通過在器件的基板上沉積環(huán)狀低聚物制備，包含聚合物中的環(huán)狀低聚物，并使器件的聚合物交聯(lián)以便形成交聯(lián)聚合物；和e)通過使用可溶解相形成聚合物制備。
不考慮用來引入孔隙的方法，在制備和加工納孔材料時(shí)常常遇到結(jié)構(gòu)問題。其中，在超出臨界范圍(一般占已知納孔材料的約30％)以外，提高氣孔率往往引起多孔材料不耐用并且有時(shí)在單層介電體應(yīng)用時(shí)塌陷。在某種程度上通過向原料中添加交聯(lián)添加劑可以避免塌陷，該添加劑使熱穩(wěn)定部分與其它熱穩(wěn)定部分結(jié)合，由此產(chǎn)生更堅(jiān)固的單層介電體網(wǎng)絡(luò)。然而，隨著氣孔率增加，多孔材料即使在交聯(lián)之后也可能損失機(jī)械強(qiáng)度，并且在介電薄膜集成到電路中的過程中所述材料將經(jīng)受不住。此外，由于不含有由另外結(jié)合的納孔層支持的外部支持，所述多孔材料即使在交聯(lián)之后也可能損失機(jī)械強(qiáng)度。
Kondo等的美國(guó)專利5,635,301(1997年6月)(“Kondo”)描述了一種具有低介電常數(shù)的多層玻璃基板，其包含較致密結(jié)晶玻璃的第一層，其夾在兩個(gè)相對(duì)多孔玻璃的第二層之間。Kondo中的玻璃層的布置設(shè)計(jì)給各個(gè)多孔玻璃層提供附加的外部強(qiáng)度和支持。然而，Kondo提出對(duì)于每一個(gè)附加層而言，形成多層玻璃基板材料的化學(xué)組成必須是相同的。
因此，存在提供生產(chǎn)層狀介電材料的方法和組合物的需要，所述材料包含能夠使氣孔率與熱和結(jié)構(gòu)耐久性以及典型的填充孔隙性質(zhì)結(jié)合的各種多孔低介材料。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供生產(chǎn)一種多層低介電常數(shù)納孔材料的組合物和方法，其包含與基板毗鄰的第一層，其中所述第一層可以是連續(xù)的或納孔的；第二層與第一層毗鄰并且是納孔的；并且一個(gè)附加層部分地與第二層毗鄰。
本發(fā)明的層狀介電體使用納孔材料通過下列步驟形成a)在基板上沉積第一層；b)沉積與第一層毗鄰的第二層；c)處理第二層材料以便在該層中產(chǎn)生納孔；和d)沉積與第二層毗鄰的至少一個(gè)附加層。任選地處理所述第一層以便在所述層中產(chǎn)生納孔。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，這些層至少之一包含基本是有機(jī)的納孔材料。在其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，每一層包含納孔材料。
在其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，一層導(dǎo)線或其它電子元件位于基板層和第一層之間。
本發(fā)明的各種目的、特征、方式和優(yōu)點(diǎn)從本發(fā)明下列優(yōu)選的實(shí)施方案以及附圖中將變得更明顯，附圖中相同的數(shù)字代表相同的元件。


圖1表示一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的橫截面圖。
圖2表示一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的橫截面圖。
圖3表示一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的橫截面圖。
圖4表示一種生產(chǎn)層狀納孔介電材料的優(yōu)選方法的流程圖。
發(fā)明詳述在下面較詳細(xì)地描述的圖1和2中，層狀疊層100包含基板110、第一層120、第二納孔層130和附加層140。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在層狀疊層100中的第一層120包含非揮發(fā)性成分的連續(xù)層128(圖1)或孔隙125和非揮發(fā)性成分128(圖2)。層狀疊層100中的第二層130包含孔隙135和非揮發(fā)性成分138。層狀疊層100中的附加層140可以包含孔隙145和非揮發(fā)性成分148。
本文所使用的術(shù)語(yǔ)“納孔層”是指任何合適的低介電材料(即≤3.0)，其由許多孔隙和非揮發(fā)性成分組成。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“主要地”是指層中希望成分的重量百分比大于51％。
本文考慮的基板100可以包含任何理想的基本上是固體的材料。特別希望的基板層將包含薄膜、玻璃、陶瓷、塑料、金屬或涂敷金屬、或復(fù)合材料。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述基板包含硅或砷化鍺電路片或晶片表面；封裝的表面，例如發(fā)現(xiàn)于鍍銅、銀、鎳或金的引線框中的；銅表面，例如發(fā)現(xiàn)于電路板或封裝互連跡線(trace)中的；通孔壁或加強(qiáng)筋界面(“銅”包含考慮裸銅和氧化銅)；聚合物基封裝或板界面，例如發(fā)現(xiàn)于聚酰亞胺基電線封裝中的；鉛或其它金屬合金焊料球表面；玻璃和聚合物如聚酰亞胺(polymimide)；和BTFR4。在較優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述基板包含封裝與電路板工業(yè)中的通用材料，例如硅、銅、玻璃、或合適的聚合物。
第一層120的設(shè)計(jì)可以滿足若干設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如精加工和/或保護(hù)基板110、對(duì)第二納孔層130提供支持、圍繞布置在基板110上的導(dǎo)線或其它電子元件填充間隙(“孔隙填充”)并且提供附加的以及有時(shí)是不同的介電材料層。預(yù)期的是第一層120的非揮發(fā)性成分128可以選擇以便適應(yīng)第一層120的設(shè)計(jì)目標(biāo)。非揮發(fā)性成分128可以由有機(jī)、無機(jī)過有機(jī)金屬化合物組成。預(yù)期的有機(jī)化合物的實(shí)例是聚醚、聚亞芳基醚、聚酰亞胺或聚酯。預(yù)期的有機(jī)金屬化合物的實(shí)例包括聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基硅氧烷和聚三氟丙基硅氧烷。預(yù)期的無機(jī)化合物的實(shí)例包括耐火陶瓷材料，例如氮化硅、氮氧化硅和碳化硅。
非揮發(fā)性成分128還可以主要包含聚合材料、基本為單體的材料或聚合物與單體的混合物，這取決于希望的最終介電組成、希望的電性能和介電材料的希望用途。進(jìn)一步預(yù)期的是非揮發(fā)性成分128可以由無定形的、交聯(lián)的、結(jié)晶的、或支化聚合物組成。部分由于它們?nèi)菀撰@得和容易使用，非揮發(fā)性成分128的優(yōu)選成分是有機(jī)聚合物。由于上述性質(zhì)和增加的耐久性和聚合物強(qiáng)度，非揮發(fā)性成分128更優(yōu)選的成分是有機(jī)的交聯(lián)聚合物。
非揮發(fā)性成分128還可以包含“籠型結(jié)構(gòu)”或“籠型單體”，例如在美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/545058中涉及的那些，該專利在本文中全部引作參考。術(shù)語(yǔ)“籠型結(jié)構(gòu)”或“籠型單體”指具有至少10個(gè)原子的分子，10個(gè)原子的排列使得至少一個(gè)橋共價(jià)地連接環(huán)狀系統(tǒng)的兩個(gè)或多個(gè)原子。橋和/或環(huán)狀系統(tǒng)可以包含一個(gè)或多個(gè)雜原子并且可以是芳族的、部分飽和、或不飽和的。預(yù)期的籠結(jié)構(gòu)包含富勒烯和含有至少一個(gè)橋的冠醚。例如，金剛烷(或diamantane)被認(rèn)為具有籠結(jié)構(gòu)，而萘或芳香螺環(huán)化合物在本定義的范圍之下被認(rèn)為不具有籠結(jié)構(gòu)，因?yàn)檩粱蚍枷懵莪h(huán)化合物不具有一個(gè)或多個(gè)橋。
第一層120可以包含揮發(fā)性成分126及非揮發(fā)性成分128。由于若干原因，揮發(fā)性成分126可以存在在第一層128中，包括非揮發(fā)性成分128的溶劑化、孔隙125在固化時(shí)或熱處理時(shí)的產(chǎn)生、和/或幫助第一層在基板110上的分解。揮發(fā)性成分126可以包含在希望的溫度揮發(fā)的任何合適的有機(jī)的、有機(jī)金屬的或無機(jī)分子的純物質(zhì)或混合物并且還可以包含任何合適的極性和非極性化合物的純物質(zhì)或混合物。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分126包含水、乙醇、丙醇、丙酮、環(huán)氧乙烷、苯、環(huán)己酮和苯甲醚。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分126包含水、乙醇、丙醇、環(huán)己酮和丙酮。在甚至更優(yōu)選的實(shí)施方案中，由于可用性、低毒和使用容易，揮發(fā)性成分126包含水、乙醇、丙醇和丙酮的混合物。
關(guān)于本文中涉及的任何成分，術(shù)語(yǔ)“純”是指具有恒定組成的成分。例如，純水只由H2O組成。本文所用的術(shù)語(yǔ)“混合物”是指不純的成分，包括鹽水。術(shù)語(yǔ)“極性”是指特征為在分子或化合物的一點(diǎn)或沿著該分子或化合物產(chǎn)生不相等的電荷分布的分子或化合物。術(shù)語(yǔ)“非極性”是指特征為在分子或化合物的一點(diǎn)或沿著分子或化合物產(chǎn)生相等電荷分布的分子或化合物。
揮發(fā)性成分126可以占第一層120的任何適當(dāng)?shù)陌俜直龋涮峁┓菗]發(fā)性成分128以及揮發(fā)性成分126的希望粘度。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分126構(gòu)成第一層120的一部分，其略多于使非揮發(fā)性成分128溶劑化的必要量。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分126構(gòu)成第一層120的一部分，其是使非揮發(fā)性成分128溶劑化所必需的。
術(shù)語(yǔ)“交聯(lián)”涉及一個(gè)過程，其中，至少兩個(gè)分子或一個(gè)長(zhǎng)分子的兩部分通過化學(xué)作用結(jié)合在一起。這種相互作用可以以許多不同的方式產(chǎn)生，包括共價(jià)鍵的形成、氫鍵的形成、以及疏水、親水、離子或靜電相互作用。另外，分子相互作用的特征還在于分子及其本身之間或兩個(gè)分子或更多分子之間的暫時(shí)的物理結(jié)合。
術(shù)語(yǔ)“介電常數(shù)”指在1MHz-2GHz時(shí)計(jì)算的介電常數(shù)，除了另外與上下文不一致的。預(yù)期的是第一層120的介電常數(shù)值小于3.0。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該介電常數(shù)值小于2.5，并且在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，該介電常數(shù)值小于2.0。
本文所用的詞“孔隙”是指一個(gè)體積，其中，物質(zhì)被氣體取代。所述氣體的成分一般不是關(guān)鍵的并且合適的氣體包括較純的氣體及其混合物，包括空氣。預(yù)期的是第一層120可以包含許多孔隙125或者可以是連續(xù)的和無孔隙的?？紫?25一般是球形的，但是可以作為選擇地或另外具有任何合適的形狀，包含管狀的、薄片狀的、盤狀的、或其它形狀。還可以預(yù)期的是，至少一些孔隙125可以具有任何合適的致敬。還可以預(yù)期的是，至少一些孔隙125可以與相鄰孔隙125連接產(chǎn)生具有大量連接的或“開口”孔隙的結(jié)構(gòu)?？紫?25優(yōu)選的平均直徑小于1微米，更優(yōu)選的平均直徑小于100納米，仍然更優(yōu)選的平均直徑小于10納米。進(jìn)一步預(yù)期的是，孔隙125可以均勻地或隨機(jī)地分散于第一層120內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，孔隙125均勻地分散于第一層120內(nèi)。
納孔或孔隙，一般如本文所涉及的，可以通過加熱或以其它方式固化揮發(fā)性成分126和非揮發(fā)性成分128的組合以便除去或蒸發(fā)部分或全部揮發(fā)性成分126而產(chǎn)生。從希望產(chǎn)生孔隙的層中的有機(jī)成分中浸出無機(jī)成分也可產(chǎn)生納孔，所述無機(jī)成分例如那些含有硅(膠體二氧化硅、熔融石英、溶膠-凝膠衍生的單一尺寸的二氧化硅、硅氧烷、或倍半硅氧烷)或氟(HF、CF4、NF3、CHzF4-z和C2HxFy，其中x是0-5的整數(shù)，x+y是6，z是0-3的整數(shù))的成分。
同第一層120一樣，第二納孔層130的設(shè)計(jì)可以滿足若干設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如對(duì)第一層120和附加層140提供支撐，并保持高的孔隙度，但是其基本的目的是提供一種具有高孔隙度的結(jié)構(gòu)。第二層130的非揮發(fā)性成分138可以選擇以便適應(yīng)第二層130的前述設(shè)計(jì)目標(biāo)。非揮發(fā)性成分138還可以包含與那些用于非揮發(fā)性成分128的預(yù)期材料相似的材料，包括無機(jī)、有機(jī)、或金屬有機(jī)化合物以及這些材料與聚合物、單體和/或籠結(jié)構(gòu)的混合物。預(yù)期的無機(jī)化合物的實(shí)例是硅酸鹽、鋁酸鹽和含有過渡金屬的化合物。有機(jī)化合物的實(shí)例包括聚亞芳基醚、聚酰亞胺、金剛烷分子、支化金剛烷結(jié)構(gòu)和聚酯。預(yù)期的有機(jī)金屬化合物的實(shí)例包括聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基硅氧烷和聚三氟丙基硅氧烷。
第二層130可以包含許多孔隙135，在某些方面與第一層120類似?？紫?35一般是球形的，但是可以替代地或另外具有任何合適的形狀，包括管狀、薄片狀、盤狀或其它形狀。還可以預(yù)期的是，孔隙135可以具有任何合適的直徑。進(jìn)一步預(yù)期的是，至少一些孔隙135可以與相鄰的孔隙135相連產(chǎn)生具有大量連通或“開口”氣孔的結(jié)構(gòu)?？紫?35優(yōu)選的平均直徑小于1微米，更優(yōu)選的平均直徑小于100納米，仍然更優(yōu)選的平均直徑小于10納米。還可以考慮，孔隙135可以均勻地或隨機(jī)地分散于第二層130內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，孔隙135均勻地分散于第二層130內(nèi)。
同第一層和第二層的非揮發(fā)性成分一樣，附加層140的非揮發(fā)性成分148可以由所考慮和描述的材料組成，這取決于希望的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)目標(biāo)。所考慮的有機(jī)化合物的實(shí)例是聚醚、聚亞芳基醚、金剛烷分子、支化金剛烷結(jié)構(gòu)、聚酰亞胺或聚酯。預(yù)期的無機(jī)化合物的實(shí)例包括硅酸鹽或鋁酸鹽。預(yù)期的有機(jī)金屬化合物的實(shí)例包括聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基硅氧烷和聚三氟丙基硅氧烷。
非揮發(fā)性成分148還可以包括聚合物和單體。進(jìn)一步預(yù)期的是非揮發(fā)性成分148可以由無定形的、交聯(lián)的、晶體或支化的聚合物組成。非揮發(fā)性成分148的優(yōu)選成分是有機(jī)聚合物。非揮發(fā)性成分148的更優(yōu)選成分是有機(jī)的交聯(lián)聚合物。
與第一層120和特別是第二層130相同，附加層140可以包含大量的孔隙145。孔隙145優(yōu)選的平均直徑小于1微米，更優(yōu)選的平均直徑小于100納米，仍然更優(yōu)選的平均直徑小于10納米。進(jìn)一步預(yù)期的是孔隙145可以均勻地或隨機(jī)地分散于附加層140內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，孔隙145均勻地分散于附加層130內(nèi)。
附加層140還可以包含基本沒有孔隙145的非揮發(fā)性成分148。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，為了通過用非揮發(fā)性成分148的薄層涂敷含有孔隙的表面增強(qiáng)底層納孔材料的強(qiáng)度，使用形成無孔隙附加層140的方法以便滲入上次施加的納孔層。用這種方式施加滲入層的技術(shù)完全描述在美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/420042中，并在此全文引作參考。
本文所述的有機(jī)和無機(jī)材料在某些方面與描述在Burgoyne等的美國(guó)專利No.5,874,516(1999年2月)中的那些類似，該專利在本文引作參考，并且所述的有機(jī)和無機(jī)材料以與前述專利基本相同的方式使用。例如，預(yù)期的是本文所述的有機(jī)和無機(jī)材料可以用來制造電子芯片、芯片和多芯片組件、中間層電介質(zhì)、保護(hù)涂層，并作為電路板或印刷線路板中的基板。此外，本文所述的有機(jī)和無機(jī)材料薄膜或涂層可以通過溶液法形成，例如噴霧、旋涂或澆注，旋涂是優(yōu)選的。優(yōu)選的溶劑是2-乙氧基乙醚、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、甲苯、二甲苯、氯苯、N-甲基吡咯烷酮(pyrrolidinone)、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、甲基異丁基酮、2-甲氧基乙醚、5-甲基-2-己酮、γ-丁酯及其混合物。一般地，涂層的厚度為約0.1-約0.5微米。作為介電中間層，薄膜厚度一般小于2微米?？梢允褂锰砑觿┰鰪?qiáng)或給予目標(biāo)性質(zhì)，正如在聚合物技術(shù)中通常已知的，包括穩(wěn)定劑、阻燃劑、顏料、增塑劑、表面活性劑等等?？梢曰旌舷嗳菪跃酆衔锘虿幌嗳菪跃酆衔飦慝@得希望的性質(zhì)。也可以使用附著促進(jìn)劑。這樣的附著促進(jìn)劑以六甲基二硅氮烷(hexamethylidisilazane)為代表，其可用來與存在在表面上的可利用羥基官能性相合，例如暴露于濕氣或潮濕中的二氧化硅。用于微電子用途特別是用于介電中間層的聚合物希望的是含有低含量的離子雜質(zhì)(一般小于1ppm，優(yōu)選地小于10ppm)。
在圖3中，可以在基板110和第一層材料120之間設(shè)置導(dǎo)線或其它合適的導(dǎo)電裝置300。在種情況下，直接在導(dǎo)線層上的層中的材料將充當(dāng)導(dǎo)線之間的最小厚度的保護(hù)層并還用作任何附加層的支撐。此外，當(dāng)在基板110和第一層120之間有設(shè)置的導(dǎo)線或其它電子元件時(shí)，第一層120中的材料將是連續(xù)的且一般不是納孔的。
所述導(dǎo)線、導(dǎo)電裝置、或電子元件300可以由金屬或其它合適的導(dǎo)電材料制成。合適的金屬是元素周期表中d-區(qū)和f-區(qū)的那些元素，以及那些具有金屬性質(zhì)的元素，例如硅和鍺。本文所使用的短語(yǔ)“d-區(qū)”是指在其原子核周圍具有填充3d、4d、5d和6d軌道的電子的那些元素。本文所使用的短語(yǔ)“f-區(qū)”是指在其原子核周圍具有填充4f和5f軌道的電子的那些元素，包括鑭系和錒系元素。優(yōu)選的金屬包括鈦、硅、鈷、銅、鎳、鋅、釩、鋁、鉻、鉑、金、銀、鎢、鉬、鈰、钷和釷。更優(yōu)選的金屬包括鋁、鈦、硅、銅、鎳、鉑、金、銀和鎢。最優(yōu)選的金屬包括鋁、鈦、硅、銅和鎳。術(shù)語(yǔ)“金屬”還包括合金、金屬/金屬?gòu)?fù)合材料、金屬陶瓷復(fù)合材料、金屬聚合物復(fù)合材料以及其它的金屬?gòu)?fù)合材料。
在圖4中更詳細(xì)地描述了一種生產(chǎn)層狀納孔介電材料的優(yōu)選方法，其包括在基板110(10)上沉積第一層120；在第一層120(20)上沉積第二層130；處理層狀材料100產(chǎn)生孔隙(30)；和在第二層130(40)上沉積至少一個(gè)附加層140。
可以通過任何合適的方法使第一層120沉積到基板110上。預(yù)期的方法包括旋涂第一層120到基板110上、滾壓第一層120到基板110上、滴注第一層120到基板110上、或澆注第一層120到基板110上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一層120滾壓或旋涂到基板110上。預(yù)期的是第一層120可以以任何大小和形狀的沉淀物沉積。特別預(yù)期的沉積物是薄膜型的沉積物(＜1mm)；但是，還可以預(yù)期其它的沉積物包括厚膜(≥1mm)，或孤立的沉積物。
第二層130和附加層140可以通過任何合適的方法直接沉積到第二層120上，所述方法包含那些用于第一層120的所述方法。
附加層140的任何過量非揮發(fā)性成分148然后可以任選地、部分地、或完全地從層狀疊層100中通過任何合適的去除設(shè)備或方法除去。預(yù)期的是去除可以包括使用合適的溶劑旋出過量的非揮發(fā)性成分148、或沖洗掉過量的非揮發(fā)性成分148。合適的溶劑可以包括環(huán)己酮、苯甲醚、甲苯、醚或相容溶劑的混合物。進(jìn)一步預(yù)期的是可以不存在過量的非揮發(fā)性成分148，因此將不需要非揮發(fā)溶劑去除步驟。本文所用的短語(yǔ)“任何過量”不建議或不暗示必定存在任何過量的非揮發(fā)性成分148。
揮發(fā)性成分146可以采用任何合適的去除過程，包括加熱和/或加壓從附加層140中除去。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分146可以通過加熱附加層140或?qū)訝畀B層100除去。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分146在氣氛環(huán)境中在大氣壓下通過加熱附加層140或?qū)訝畀B層100去除。在其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，揮發(fā)性成分146在氣氛環(huán)境中在低壓下通過加熱附加層140或?qū)訝畀B層去除。本文所用的短語(yǔ)“低壓”指其值低于760大氣壓的壓力。本文所使用的短語(yǔ)“大氣壓”指壓力值為760大氣壓。本文所使用的短語(yǔ)“氣氛環(huán)境”指含有純氣體的環(huán)境，包括氮?dú)狻⒑?、或氬氣、或混合氣體，包括空氣。
任何過量的附加成分148在從附加層140中去除之前或之后，層狀疊層100可以固化到其最終的形式。雖然在優(yōu)選的實(shí)施方案中，層狀疊層100使用加熱固化，但是可以考慮許多其它方法，包括催化和非催化的方法。催化的方法可以包括一般的酸和堿催化、自由基催化、陽(yáng)離子和陰離子催化以及光催化。例如，可以通過UV-輻射、加入自由基引發(fā)劑，如過硫酸銨、和添加酸或堿形成聚合物結(jié)構(gòu)。非催化的方法包括施加壓力或在低壓、大氣壓或高壓時(shí)施加熱量。
實(shí)施例實(shí)施例1將環(huán)己酮中的4wt％聚亞芳基醚5ml分配到硅晶片上，然后以150RPM鋪展3秒、0PRM鋪展50秒和2000PRM鋪展60秒。然后第一薄膜層在80℃、150℃和250℃烘烤各1分鐘，繼之在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。重復(fù)這個(gè)過程制備三個(gè)涂敷的晶片A、B和C。
可以使用一種含有9.6wt％聚亞芳基醚、6.4wt％膠體二氧化硅和84wt％環(huán)己酮的旋涂溶液在第一薄膜層上形成低介電結(jié)構(gòu)層，其厚度約為8000埃并以薄膜的形式。然后在150/200/250℃烘烤此薄膜各1分鐘并在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。固化后的薄膜使用BOE 50∶1溶液腐蝕3分鐘以除去二氧化硅。腐蝕之后，＞98％的二氧化硅被除去，并且腐蝕后的薄膜是多孔聚亞芳基醚。腐蝕后薄膜的折射率約1.474，厚度約7800埃。所述結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)約為2.06。用這種方式如上所述制備三個(gè)晶片A、B和C。
使用Quad group制造的Sebastian Five雙頭螺栓(stud)拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)。首先加工固化、涂敷的晶片以便在結(jié)構(gòu)材料的表面上沉積致密的、1微米厚的鋁層。將所述層狀疊層切成每個(gè)約1厘米×1厘米的許多片。將帶有環(huán)氧樹脂涂層的陶瓷墊板附著到測(cè)試片的非滲入側(cè)。將雙頭螺栓附著到測(cè)試片的薄膜上，所述雙頭螺栓是在其尖上帶有環(huán)氧樹脂涂層的金屬釘。然后用金屬夾具將墊板、試驗(yàn)片和雙頭螺栓夾在一起。這個(gè)過程稱為雙頭螺栓裝配。將裝配的片在130℃烘箱中固化2小時(shí)。在環(huán)氧樹脂固化之后，雙頭螺栓、試驗(yàn)片和墊板被粘結(jié)在一起。然后將雙頭螺栓的尾端插入Quad group、Sebastian Five雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)。向雙頭螺栓施加拉伸力直到所組裝的片破壞。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中，記錄所獲得的最大強(qiáng)度(Kpsi)作為該片的薄膜的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度。通常，試驗(yàn)來自一個(gè)試樣的至少十個(gè)測(cè)試片。報(bào)告的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是測(cè)量的平均值。晶片A的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度約為2Kpsi。晶片A不被滲入。
將環(huán)己酮中的4wt％聚亞芳基醚溶液約5ml分配在上述晶片B的腐蝕后薄膜上[滲入但沒有頂層]。晶片以200RPM旋轉(zhuǎn)5秒，然后停止。當(dāng)聚亞芳基醚溶液在所述薄膜上停留15秒之后，以約2000PRM旋轉(zhuǎn)所述層狀疊層。旋轉(zhuǎn)步驟之后，將約9ml的環(huán)己酮分配到所述薄膜上，然后使用2000PRM的第二次旋轉(zhuǎn)以便洗去旋涂機(jī)操作中過量樹脂。然后將滲入和清洗過的層狀疊層在電爐上在150℃/200℃/250℃烘烤各1分鐘，以除去環(huán)己酮。然后將滲入的材料在400℃固化60分鐘，由此形成最終的滲入低介電結(jié)構(gòu)層。
滲入層的介電常數(shù)為2.12，折射率為1.494且薄膜厚度約為7800埃。掃描電子顯微鏡(SEM)表明在所述結(jié)構(gòu)層頂部上不存在滲入層。晶片B的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是6Kpsi。
用與晶片B相同的方式加工晶片C，但是省去環(huán)己酮清洗的步驟。該薄膜的介電常數(shù)為2.2，折射率為1.521。SEM分析表明在納孔層頂部上是約1500埃的連續(xù)無孔薄膜。晶片C的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是9Kpsi。
實(shí)施例2用與實(shí)施例1中晶片C相同的方式制備晶片D，但是不沉積第一薄膜層，連續(xù)聚亞芳基醚。完成后的結(jié)構(gòu)的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是8Kpsi。
實(shí)施例3以三種方式處理已經(jīng)分別加工以引入集成電路中常用的典型細(xì)鋁線結(jié)構(gòu)的三種硅晶片。用與加工實(shí)施例1的晶片C所用相同的過程加工晶片E。用與生產(chǎn)實(shí)施例2的晶片D所用相同的過程加工晶片F(xiàn)。用與晶片C所用相同的方式加工晶片G，但是沉積聚亞芳基醚層的第一步被采用CVD技術(shù)沉積500埃的氮化硅層取代。
晶片F(xiàn)的SEM分析表明細(xì)鋁線被嚴(yán)重地腐蝕，在所述薄膜結(jié)構(gòu)中留下大的孔隙。晶片E和G的SEM分析表明鋁線完整留下。
實(shí)施例4將環(huán)己酮中的4wt％金剛烷基化合物5ml分配到硅晶片上，然后以150PRM鋪展3秒、0PRM鋪展50秒和2000PRM鋪展60秒。然后第一薄膜層在80℃、150℃和250℃烘烤各1分鐘，繼之在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。重復(fù)這個(gè)過程制備三個(gè)涂敷的晶片H、I和J。
可以使用一種含有9.6wt％聚亞芳基醚、6.4wt％膠體二氧化硅和84wt％環(huán)己酮的旋涂溶液在第一薄膜層上形成低介電結(jié)構(gòu)層，第一薄膜層的厚度約為8000埃并且是薄膜形式的。然后在150/200/250℃烘烤此薄膜各1分鐘并在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。固化后的薄膜使用BOE 50∶1溶液腐蝕3分鐘以便除去二氧化硅。腐蝕之后，＞98％的二氧化硅被除去，并且腐蝕后薄膜是約7800埃厚的多孔聚亞芳基醚。所述結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)約為1.92。用這種方式處理晶片H、I和J。
使用Quad group制造的Sebastian Five雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)。首先加工固化、涂敷的晶片以便在所述結(jié)構(gòu)材料的表面上沉積致密的，1微米厚的鋁層。將所述層狀疊層切成每個(gè)約1厘米×1厘米的許多片。將帶有環(huán)氧樹脂涂層的陶瓷墊板附著到測(cè)試片的非滲入側(cè)。將雙頭螺栓附著到測(cè)試片的薄膜上，所述雙頭螺栓是在其尖上帶有環(huán)氧樹脂涂層的金屬釘。然后用金屬夾具將墊板、試驗(yàn)片和雙頭螺栓夾在一起。這個(gè)過程稱為雙頭螺栓裝配。將裝配的片在130℃烘箱中固化2小時(shí)。環(huán)氧樹脂固化之后，雙頭螺栓、試驗(yàn)片和墊板被粘結(jié)在一起。然后將雙頭螺栓的尾端插入Quad group、SebastianFive雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)。向雙頭螺栓施加拉伸力直到所組裝的片破壞。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中，記錄所獲得的最大強(qiáng)度(Kpsi)作為那個(gè)片的薄膜的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度。通常，試驗(yàn)來自一個(gè)試樣的至少十個(gè)片。報(bào)告的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是測(cè)量的平均值。晶片H的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度約為2Kpsi。晶片H不被滲入。
將環(huán)己酮中的4wt％聚亞芳基醚溶液約5ml分配在上述晶片I的腐蝕后薄膜上[滲入但沒有頂層]。晶片以200RPM旋轉(zhuǎn)5秒，然后停止。當(dāng)聚亞芳基醚溶液在所述薄膜上停留15秒之后，以約2000PRM旋轉(zhuǎn)所述層狀疊層。旋轉(zhuǎn)步驟之后，將約9ml的環(huán)己酮分配到所述薄膜上，然后使用2000PRM的第二次旋轉(zhuǎn)以洗去旋涂機(jī)操作中過量樹脂。然后將滲入和清洗過的層狀疊層在電爐上在150℃/200℃/250℃烘烤各1分鐘，以除去環(huán)己酮。然后將滲入的材料在400℃固化60分鐘，由此形成最終的滲入低介電結(jié)構(gòu)層。
該滲入層的介電常數(shù)為2.12，折射率為1.494且薄膜厚度約為7800埃。掃描電子顯微鏡(SEM)表明在所述結(jié)構(gòu)層頂部上不存在滲入層。晶片I的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是6Kpsi。
用與晶片I相同的方式加工晶片J，但是省去環(huán)己酮清洗的步驟。該薄膜的介電常數(shù)為2.2，折射率為1.521。SEM分析表明在納孔層頂部上是約1500埃的連續(xù)無孔薄膜。晶片J的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是9Kpsi。
實(shí)施例5用與實(shí)施例4中晶片J相同的方式制備晶片K，但是不沉積第一薄膜層，連續(xù)的金剛烷化合物。完成后的結(jié)構(gòu)的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是8Kpsi。
實(shí)施例6分別加工兩個(gè)硅晶片L和M以便引入在集成電路中所用的典型細(xì)鋁線結(jié)構(gòu)。相鄰鋁線/線之間的距離，通常稱為間隙，約為0.1-＞1.0微米。鋁結(jié)構(gòu)的高度約為0.7微米。
用與實(shí)施例3相同的方式加工晶片L。用與晶片L相同的方式加工晶片M，但是在形成第二層和附加層中使用金剛烷基化合物替代聚亞芳基醚。
通過SEM測(cè)試兩個(gè)晶片以便確定是否第二層的納孔聚合物填充鋁線/線之間的間隙。晶片M表明所有的間隙，包括那些小于0.1微米的間隙完全被填充。另一方面，引入聚亞芳基醚材料的晶片L未填充小于約0.25微米的間隙。
實(shí)施例7將環(huán)己酮中的4wt％金剛烷基化合物5ml分配到硅晶片上，然后以150PRM鋪展3秒鐘、0PRM鋪展50秒和2000PRM鋪展60秒。然后第一薄膜層在80℃、150℃和250℃烘烤各1分鐘，繼之在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。重復(fù)這個(gè)過程制備三個(gè)涂敷的晶片N、O和P。
可以使用一種含有9.6wt％金剛烷基化合物、6.4wt％膠體二氧化硅和84wt％環(huán)己酮的旋涂溶液在第一薄膜層上形成低介電結(jié)構(gòu)層，第一薄膜層的厚度約為8000埃并且是薄膜形式的。然后在150/200/250℃烘烤此薄膜各1分鐘并在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。固化后的薄膜使用BOE 50∶1溶液腐蝕3分鐘以除去二氧化硅。腐蝕之后，＞98％的二氧化硅被除去，并且腐蝕后薄膜是約7800埃厚的多孔金剛烷基化合物。所述結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)約為1.92。制備三個(gè)晶片并命名為N、O和P。
使用Quad group制造的Sebastian Five雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)。首先加工固化、涂敷的晶片以便在所述結(jié)構(gòu)材料的表面上沉積致密的1微米厚的鋁層。將所述層狀疊層切成每個(gè)約1厘米×1厘米的許多片。將帶有環(huán)氧樹脂涂層的陶瓷墊板附著到測(cè)試片的非滲入側(cè)。將雙頭螺栓附著到測(cè)試片的薄膜上，所述雙頭螺栓是在其尖上帶有環(huán)氧樹脂涂層的金屬釘。然后用金屬夾具將墊板、測(cè)試片和雙頭螺栓夾在一起。這個(gè)過程稱為雙頭螺栓裝配。將裝配的片在130℃烘箱中固化2小時(shí)。環(huán)氧樹脂固化之后，雙頭螺栓、測(cè)試片和墊板被粘結(jié)在一起。然后將雙頭螺栓的尾端插入Quad group、SebastianFive雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)。向雙頭螺栓施加拉伸力直到所組裝的片破壞。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中，記錄所獲得的最大強(qiáng)度(Kpsi)作為那個(gè)片的薄膜的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度。通常，試驗(yàn)來自一個(gè)試樣的至少十個(gè)片。報(bào)告的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是測(cè)量的平均值。晶片N的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度約為2Kpsi。晶片N不被滲入。
將環(huán)己酮中的4wt％聚亞芳基醚溶液約5ml分配在上述晶片O的腐蝕后薄膜上[滲入但沒有頂層]。晶片以200RPM旋轉(zhuǎn)5秒，然后停止。當(dāng)聚亞芳基醚溶液在所述薄膜上停留15秒之后，以約2000PRM旋轉(zhuǎn)所述層狀疊層。旋轉(zhuǎn)步驟之后，將約9ml的環(huán)己酮分配到所述薄膜上，然后使用2000PRM的第二次旋轉(zhuǎn)洗去旋涂機(jī)操作中過量樹脂。然后將滲入和清洗過的層狀疊層在電爐上在150℃/200℃/250℃烘烤各1分鐘，以除去環(huán)己酮。然后將滲入的材料在400℃固化60分鐘，由此形成最終的滲入低介電結(jié)構(gòu)層。
滲入層的介電常數(shù)為1.97且薄膜厚度約為7800埃。掃描電子顯微鏡(SEM)表明在所述結(jié)構(gòu)層頂部上不存在滲入層。晶片O的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是6Kpsi。
用與晶片O相同的方式加工晶片P，但是省去環(huán)己酮清洗的步驟。該薄膜的介電常數(shù)為2.05。SEM分析表明在納孔層頂部上是約1500埃的連續(xù)無孔薄膜。晶片P的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是9Kpsi。
實(shí)施例8將環(huán)己酮中的4wt％金剛烷基化合物5ml分配到硅晶片上，然后以150PRM鋪展3秒鐘、0PRM鋪展5 0秒和2000 PRM鋪展60秒。然后第一薄膜層在80℃、150℃和250℃烘烤各1分鐘，繼之在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。重復(fù)這個(gè)過程制備三個(gè)涂敷的晶片Q、R和S。
可以使用一種含有9.6wt％金剛烷基化合物、6.4wt％膠體二氧化硅和84wt％環(huán)己酮的旋涂溶液在第一薄膜層上形成低介電結(jié)構(gòu)層，第一薄膜層的厚度約為8000埃并是薄膜形式的。然后在150/200/250℃烘烤此薄膜各1分鐘并在400℃在氮?dú)庵泄袒?0分鐘。固化后的薄膜使用BOE50∶1溶液腐蝕3分鐘以除去二氧化硅。腐蝕之后，＞98％的二氧化硅被除去，并且腐蝕后薄膜多孔的金剛烷基化合物層。富時(shí)候的薄膜厚度為約7800埃。所述結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)約為1.92。制備三個(gè)晶片Q、R和S。
使用Quad group制造的Sebastian Five雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)。首先加工固化、涂敷的晶片以便在所述結(jié)構(gòu)材料的表面上沉積致密的1微米厚的鋁層。將所述層狀疊層切成每個(gè)約1厘米×1厘米的許多片。將帶有環(huán)氧樹脂涂層的陶瓷墊板附著到測(cè)試片的非滲入側(cè)。將雙頭螺栓附著到測(cè)試片的薄膜上，所述雙頭螺栓是在其尖上帶有環(huán)氧樹脂涂層的金屬釘。然后用金屬夾具將墊板、測(cè)試片和雙頭螺栓夾在一起。這個(gè)過程稱為雙頭螺栓裝配。將裝配的片在130℃烘箱中固化2小時(shí)。環(huán)氧樹脂固化之后，雙頭螺栓、測(cè)試片和墊板被粘結(jié)在一起。然后將雙頭螺栓的尾端插入Quad group、SebastianFive雙頭螺栓拉伸試驗(yàn)機(jī)。向雙頭螺栓施加拉伸力直到所組裝的片破壞。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中，記錄所獲得的最大強(qiáng)度(Kpsi)作為那個(gè)片的薄膜的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度。通常，試驗(yàn)來自一個(gè)試樣的至少十個(gè)片。報(bào)告的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是測(cè)量的平均值。晶片Q的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度約為2Kpsi。晶片Q不被滲入。
將環(huán)己酮中的4wt％金剛烷基化合物溶液約5ml分配在上述晶片R的腐蝕后薄膜上[滲入但沒有頂層]。晶片以200RPM旋轉(zhuǎn)5秒，然后停止。當(dāng)金剛烷基化合物溶液在所述薄膜上停留15秒之后，以約2000PRM旋轉(zhuǎn)所述層狀疊層。旋轉(zhuǎn)步驟之后，將約9ml的環(huán)己酮分配到所述薄膜上，然后使用2000PRM的第二次旋轉(zhuǎn)洗去旋涂機(jī)操作中過量樹脂。然后將滲入和清洗過的層狀疊層在電爐上在150℃/200℃/250℃烘烤各1分鐘，以除去環(huán)己酮。然后將滲入的材料在400℃固化60分鐘，由此形成最終的滲入低介電結(jié)構(gòu)層。
滲入層的介電常數(shù)為1.96，折射率為1.494且薄膜厚度約為7800埃。掃描電子顯微鏡(SEM)表明在所述結(jié)構(gòu)層頂部上不存在滲入層。晶片R的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是6Kpsi。
用與晶片R相同的方式加工晶片S，但是省去環(huán)己酮清洗的步驟。該薄膜的介電常數(shù)為2.0。SEM分析表明在納孔層頂部上是約1500埃的連續(xù)無孔薄膜。晶片S的雙頭螺栓拉伸強(qiáng)度是9Kpsi。
因此，已經(jīng)公開了具體的實(shí)施方案和層狀納孔材料的應(yīng)用。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，除了已經(jīng)描述的那些以外，許多改進(jìn)是顯而易見的而不脫離本發(fā)明的概念。因此，只要在附加的權(quán)利要求的精神中，本發(fā)明的主要內(nèi)容將不受限制。而且，在解釋說明書和權(quán)利要求中，所有的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被認(rèn)為以最大可能的方式與上下文一致。特別地，術(shù)語(yǔ)“包括”和“含有”應(yīng)該以非排它性的方式被理解為關(guān)于元素、成分或步驟，其表明提及的元素、成分或步驟可以存在、或利用、或與其它沒有明顯提及參考的元素、成分或步驟結(jié)合。
權(quán)利要求
1. 一種層狀低介電常數(shù)納孔材料，包含與基板毗鄰的第一層；第二層，其是納孔的并與第一層毗鄰；和一個(gè)附加層，其部分地與第二層毗鄰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，低介電常數(shù)材料的介電常數(shù)不大于2.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，第一層主要包含連續(xù)的非多孔聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的材料，其中，所述聚合物是有機(jī)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的材料，其中，所述聚合物包含聚亞芳基醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，第一層主要包含耐火陶瓷材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的材料，其中，所述耐火陶瓷材料選自氮化硅、氮氧化硅和碳化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，第一層主要包含納孔材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，第一層主要包含一種金剛烷基化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，第二層主要包含納孔聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的材料，其中，所述聚合物包含聚亞芳基醚或金剛烷基化合物的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，所述附加層包含有機(jī)化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的材料，其中，所述有機(jī)化合物主要包含聚亞芳基醚或金剛烷基化合物的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中，所述納孔材料包含平均直徑小于100納米的孔隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其在基板和第一層之間還包含一層金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的材料，其中，所述第一層是連續(xù)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的材料，其中，所述金屬導(dǎo)線是鋁或銅。
18.一種制備層狀低介電常數(shù)納孔材料的方法，其包括在基板上沉積第一層；在第一層上沉積至少一部分第二層；處理第二層產(chǎn)生納孔；和在第二層上沉積至少一部分附加層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，所述基板是硅晶片。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，處理第一層在該層中產(chǎn)生納孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含聚合物、第二層包含有機(jī)聚合物以及所述附加層主要包含有機(jī)聚合物，該聚合物包含平均直徑小于100納米的孔隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含聚亞芳基醚、第二層包含孔隙平均直徑小于100納米的聚亞芳基醚并且所述附加層包含聚亞芳基醚。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含金剛烷基化合物、第二層包含孔隙平均直徑小于100納米的聚亞芳基醚并且所述附加層包含聚亞芳基醚或金剛烷基化合物的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含耐火陶瓷材料、第二層包含孔隙平均直徑小于100納米的有機(jī)聚合物并且所述附加層主要包含有機(jī)聚合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含氮化硅、第二層包含孔隙平均直徑小于100納米的聚亞芳基醚、并且所述附加層包含聚亞芳基醚或金剛烷基化合物的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，低介電常數(shù)結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)不大于2.5、第一層包含氮化硅、第二層包含孔隙平均直徑小于100納米孔隙的金剛烷基化合物、并且所述附加層包含聚亞芳基醚或金剛烷基化合物的至少一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，通過從第二層的有機(jī)成分中浸出無機(jī)成分產(chǎn)生納孔。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述無機(jī)成分包含硅。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述無機(jī)成分選自膠體二氧化硅、熔融石英、溶膠-凝膠衍生的單尺寸二氧化硅、硅氧烷和倍半硅氧烷。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，無機(jī)成分包含氟。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，所述無機(jī)成分選自HF、CF4、NF3、CHzF4-z和C2HxFy，其中x是0-5的整數(shù)，x+y是6，z是0-3的整數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，附加層由含有揮發(fā)性成分和無機(jī)聚合物的溶液形成，其在第二層上沉積，允許至少部分滲入第二層，并且加熱除去揮發(fā)性成分并使該聚合物固化。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中附加層包含聚亞芳基醚溶解在環(huán)己酮中的溶液。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供了生產(chǎn)層狀低介電常數(shù)納孔材料的組合物和方法，其包含與基板毗鄰的第一層、與第一層毗鄰的第二納孔層、和與第二層毗鄰的附加層。本發(fā)明的層狀介電體使用納孔材料制備，通過(a)在基板上沉積第一層；(b)沉積第二層，其是納孔的并且與第一層毗鄰；(c)處理第二層材料產(chǎn)生納孔；和(d)沉積至少一個(gè)附加層，其部分與第二層毗鄰。也可以在基板層和第一層之間設(shè)置導(dǎo)線層或其它電子元件層。
文檔編號(hào)H05K1/03GK1555575SQ01822726
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者J·G·西科尼亞, J G 西科尼亞 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司