低誘電率、低誘電正接を有する次世代感光性有機層間絶縁膜の開発

新一代低介电常数、低介电损耗角正切感光有机层间绝缘薄膜的开发

基本信息

批准号：
04J04657
负责人：
土屋康佑
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコン超大規模集積回路(ULSI : Ultra-Large Scale Integrated Circuits)は21世紀の高度情報化社会、ユビキタス情報社会の実現のために情報通信分野で最も重要なコア部であり、今後さらに高集積化と高速化が要求されている。この高集積化と高速化の両立には配線間を取り巻く層間絶縁膜の低誘電率(lowk)化と低誘電正接化が必須である。そこで本研究では、材料の分極率を下げ、双極子分極が起こりにくい構造を有するポリマーを設計した。繰り返しのハンダ工程に耐えうる耐熱性も重要であるが、耐熱性向上のための芳香環の導入は低誘電率化に不利に働く。しかし、ナフチル基のカップリングで生じるビナフチルはナフタレン環がほぼ直行しているため嵩高く、高分子の骨格内に分子レベルのナノ空孔を形成でき、耐熱性や剛直性も同時に実現できると考えた。そこで酸化カップリング重合により種々のポリ(ナフチレンエーテル)を合成した。得られたポリマーは自己支持性のある強靭なフィルムが作成可能であり、高耐熱性(500℃以上)、低誘電性(ε=2.7-2.75)を示した。また、ビス(トリフルオロメチル)ビフェニルを有するポリマーは剛直な主鎖構造により高周波10GHzで0.0025という低誘電正接を達成した。さらに、同様な骨格を持つポリ(ナフチレンエーテル)をマトリックスとして用いて、架橋剤及び光酸発生剤と組み合わせることによりネガ型の感光性ポリマーの開発を行った。作成した感光性ポリマーは、感度(D_<0.5>)が6.0mJ/cm^2、コントラスト(γ_<0.5>)が5.2であり、化学増幅機構による高感度なレジストシステムであった。さらに、密着露光法により20μmの解像度を有するラインアンドスペースのパターンが作成可能であった。得られた感光性ポリマーフィルムは、高い耐熱性と低誘電性を示し、次世代感光性絶縁材料としての応用が期待される。

超大规模集成电路（ULSI）是实现21世纪先进信息社会和泛在信息社会的信息通信领域最重要的核心部分，未来集成度将继续加速发展。需要向上。为了实现高集成度和高速化，必须降低互连周围的层间绝缘膜的介电常数(lowk)和介电损耗角正切。因此，在这项研究中，我们降低了材料的极化率，并设计了一种具有不易发生偶极极化的结构的聚合物。能够承受重复焊接过程的耐热性也很重要，但引入芳香环来提高耐热性却存在降低介电常数的缺点。然而，由萘基偶联产生的联萘基由于萘环几乎正交而体积庞大，人们认为它可以在聚合物骨架内形成分子级纳米孔，从而可以实现耐热性和同时的刚性。因此，通过氧化偶联聚合合成了各种聚萘醚。所得聚合物可制成坚固的自支撑薄膜，并表现出高耐热性（超过500℃）和低介电性（ε=2.7-2.75）。此外，含有双(三氟甲基)联苯的聚合物由于其刚性的主链结构，在10GHz的高频下实现了0.0025的低介电损耗角正切。此外，我们以具有相似骨架的聚萘醚为基体，并与交联剂和光致产酸剂相结合，开发了一种负型光敏聚合物。我们创建的光敏聚合物的灵敏度（D_<0.5>）为6.0mJ/cm^2，对比度（γ_<0.5>）为5.2，使其成为基于化学放大机制的高灵敏度光刻胶系统。此外，可以使用接触曝光方法创建分辨率为 20 μm 的线和空间图案。所得光敏聚合物薄膜表现出高耐热性和低介电性，有望用作下一代光敏绝缘材料。