(57)【要約】  導電性フォトリソグラフィー膜及び当該導電性フォトリソグラフィー膜を用いたデバイスを形成する方法に関する。当該方法は、導電性フォトリソグラフィー膜を基板の上面に堆積させること；及びリソグラフィープロセスを用いて導電性フォトリソグラフィー膜をパターニングすることであって、それにより所望の回路パターンを創出する、パターニングすることを含む。導電性フォトリソグラフィー膜は、エポキシアクリレート、熱硬化剤及び導電性ポリマーの混合物を約５０％〜約６０％と、リソグラフィー反応性成分を約２０％〜約３０％と、光活性材料を約１０％〜約１５％と、導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率を高める添加剤を約３％〜約５％とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性フォトリソグラフィーポリマーであって、
エポキシアクリレート、熱硬化剤及び導電性ポリマーの混合物を約５０％〜約６０％；
リソグラフィー反応性成分を約２０％〜約３０％；
光活性材料を約１０％〜約１５％；及び
該導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率を高める添加剤を約３％〜約５％
含む、導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項２】
前記導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率が、約１×１０−１０〜約１×１０６ジーメンス／ｃｍの範囲である、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項３】
前記エポキシアクリレートが、酸官能性モノマー及び非酸官能性モノマーの混合物である、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項４】
前記エポキシアクリレートが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシエチルアクリロリル(acrylolyl)ホスフェート、２−ヒドロキシプロピルアクリロール(acrylol)ホスフェート、２−ヒドロキシ−α−アクリロイルホスフェート、アクリル酸メチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、及びアクリル酸ｔ−ブチルから成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項５】
前記リソグラフィー反応性成分が、モノマー、ダイマー、又はエチレン性不飽和を有する短鎖オリゴマーである、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項６】
前記リソグラフィー反応性成分が、スチレン無水マレイン酸コポリマー及び同類の無水物含有コポリマーから成る群より選択され、ここで、該スチレン無水マレイン酸コポリマー及び該同類の無水物含有コポリマーの各々は、ヒドロキシ官能性（メタ）アクリル酸エステルで部分的にエステル化されている、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項７】
前記ヒドロキシ官能性（メタ）アクリル酸エステルが、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、及びシトラコン酸官能性モノマーから成る群より選択される、請求項６に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項８】
前記光活性材料が、９−フェニルアクリジン、ｎ−フェニルグリシン、芳香族ケトン、Ｎ，Ｎ'−テトラエチル−４、４'−ジアミノベンゾフェノン、及び４−メトキシ−４'−ジメチルアミノベンゾフェノンから成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項９】
前記芳香族ケトンが、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ'−テトラメチル−４、及び４'−ジアミノベンゾフェノンを含む、請求項８に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項１０】
前記添加剤が、発色剤、界面活性剤、触媒、充填剤、可塑剤、及び金属粉末から成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項１１】
前記導電性ポリマーが、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、及びポリチオフェン誘導体、並びにナノコンポジットポリマーから成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項１２】
前記フォトリソグラフィーポリマーが、有機溶媒を含むインクから作製されたものであり、該有機溶媒が、ケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、芳香族炭化水素、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン、グリコールエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、エステル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ブチル酢酸セロソルブ、酢酸カルビトール、脂肪族炭化水素、オクタン、デカン、石油系溶媒、石油エーテル、石油ナフサ、及び溶媒ナフサから成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項１３】
前記熱硬化剤が、イミダゾール、イミダゾール誘導体、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、４−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、アミン、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、４−（ジメチルアミノ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、４−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、メラミン、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、及びクレゾールノボラック樹脂から成る群より選択される、請求項１に記載の導電性フォトリソグラフィーポリマー。
【請求項１４】
デバイスを製作する方法であって、
導電性フォトリソグラフィー膜を基板の上面に堆積させること；及び
リソグラフィープロセスを用いて該導電性フォトリソグラフィー膜をパターニングすることであって、それにより所望の回路パターンを創出する、パターニングすること
を含む、デバイスを製作する方法。
【請求項１５】
前記導電性フォトリソグラフィー膜を堆積させる前に、１つ又は複数のバイア(via)を基板上に有する誘電体層を形成することをさらに含み、該誘電体層が該基板を該導電性フォトリソグラフィー膜から絶縁し、該導電性フォトリソグラフィー膜が誘電体層の上面に形成される、請求項１４に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項１６】
前記基板が、内部に導電性素子が形成された１つ又は複数の造作部(feature)をさらに含み、前記バイアが該導電性素子との電気的相互接続を可能にする、請求項１５に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項１７】
前記導電性フォトリソグラフィー膜を前記導電性素子と相互接続させることをさらに含む、請求項１６に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項１８】
さらなる導電性膜を、前記フォトリソグラフィー膜の所望の回路パターン上に形成すること；及び
前記バイアにより、該さらなる導電性膜を前記導電性素子と相互接続させること
をさらに含む、請求項１７に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項１９】
前記さらなる導電性膜を形成することが、電解プロセスを使用することを含む、請求項１８に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２０】
第２の導電性フォトリソグラフィー膜を前記基板の底面上に堆積させること；及び
リソグラフィープロセスを用いて該第２の導電性フォトリソグラフィー膜をパターニングすることであって、それにより第２の所望の回路パターン創出する、パターニングすること
をさらに含む、請求項１６に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２１】
前記第２の導電性フォトリソグラフィー膜を堆積させる前に、前記基板の底面上に１つ又は複数のバイアを有する第２の誘電体層を形成することをさらに含み、該第２の誘電体層が該基板の底面を該第２の導電性フォトリソグラフィー膜から絶縁し、該第２の導電性フォトリソグラフィー膜が該第２の誘電体層の上面に形成される、請求項２０に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２２】
前記基板が、内部に導電性素子が形成された１つ又は複数の造作部をさらに含み、前記バイアが該導電性素子との電気的相互接続を可能にする、請求項２１に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２３】
前記第２の導電性フォトリソグラフィー膜を前記導電性素子と相互接続させることをさらに含む、請求項２２に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２４】
さらなる導電性膜を、前記第２のフォトリソグラフィー膜の所望の回路パターン上に形成すること；及び
前記バイアにより、該さらなる導電性膜を前記導電性素子と相互接続させること
をさらに含む、請求項２３に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２５】
前記さらなる導電性膜を形成することが、電解プロセスを使用することを含む、請求項２４に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項２６】
電子デバイスであって、
基板；
該基板上に形成される誘電体層；
該誘電体層の上面に形成される導電性フォトリソグラフィー膜
を備え、該導電性フォトリソグラフィー膜は、リソグラフィープロセスを用いて所望の回路パターンに従ってパターニングされる、
電子デバイス。
【請求項２７】
前記導電性フォトリソグラフィー膜が、
エポキシアクリレート、熱硬化剤及び導電性ポリマーの混合物を約５０％〜約６０％；
リソグラフィー反応性成分を約２０％〜約３０％；
光活性材料を約１０％〜約１５％；及び
導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率を高める添加剤を約３％〜約５％
さらに含む、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項２８】
前記基板が、内部に導電性素子が形成された１つ又は複数の造作部をさらに備え、前記誘電体層がそれを貫通するように創出されたバイアを有し、該バイアが該導電性素子との電気的相互接続を可能にし、前記導電性フォトリソグラフィー膜が該バイアを介して該導電性素子と電気的に相互接続される、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項２９】
前記導電性フォトリソグラフィー膜の所望の回路パターン上に形成されるさらなる導電性膜をさらに含み、該さらなる導電性膜が前記バイアを介して前記導電性素子と相互接続される、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項３０】
前記導電性フォトリソグラフィー膜が本質的に導電性のポリマーを含む、請求項２６に記載の電子デバイス。
【請求項３１】
デバイスを製作する方法であって、
導電性フォトリソグラフィー膜を、基板上に形成される絶縁層の上面に堆積させること；
所望の回路パターンに従って該導電性フォトリソグラフィー膜をマスキングすること；
該導電性フォトリソグラフィー膜を露光すること；及び
該導電性フォトリソグラフィー膜を現像すると共に、該導電性フォトリソグラフィー膜のマスキングされていない部分を除去すること
を含む、デバイスを製作する方法。
【請求項３２】
マスクキング、露光及び現像の後、前記基板上及び前記導電性フォトリソグラフィー膜上に第２の絶縁層を形成すること；
第２の導電性フォトリソグラフィー膜を該第２の絶縁層の上面に堆積させること；
所望の回路パターンに従って該第２の導電性フォトリソグラフィー膜をマスキングすること；
該第２の導電性フォトリソグラフィー膜を露光すること；及び
該第２の導電性フォトリソグラフィー膜を現像すると共に、該第２の導電性フォトリソグラフィー膜のマスキングされていない部分を除去すること
をさらに含む、請求項３１に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項３３】
マスキング、露光及び現像の後、前記導電性フォトリソグラフィー膜上に電解めっき膜を形成することをさらに含む、請求項３１に記載のデバイスを製作する方法。
【請求項３４】
前記基板上及び前記電解めっき膜上に第２の絶縁層を形成すること；
前記第２の導電性フォトリソグラフィー膜を該第２の絶縁層の上面に堆積させること；
所望の回路パターンに従って該第２の導電性フォトリソグラフィー膜をマスキングすること；
該第２の導電性フォトリソグラフィー膜を露光すること；及び
該第２の導電性フォトリソグラフィー膜を現像すると共に、該第２の導電性フォトリソグラフィー膜のマスキングされていない部分を除去すること
をさらに含む、請求項３３に記載のデバイスを製作する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、導電性リソグラフィーポリマー並びに導電性リソグラフィーポリマーが組み込まれたデバイスの相互接続及び導電性造作部の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、半導体材料内及び当該半導体の表面に重層される誘電性材料内に形成されたデバイスの相互接続集合体である。半導体内に形成され得るデバイスとしては、数例を挙げると、トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ダイオード及び拡散抵抗が挙げられる。誘電性材料内に形成され得るデバイスとしては、薄膜抵抗及びコンデンサが挙げられる。典型的には、シリコン又はシリコン含有材料がこれらのデバイスの基板として使用される。
【０００３】
典型的には、１００個より多い集積回路ダイ（ＩＣチップ）が、１つの２０．３２ｃｍ（８インチ）径シリコンウエハ上に構築される。これらのデバイスは、誘電性材料内に形成された導電経路（メタライゼーション層ともいう）によって相互接続されている。典型的には、誘電体層によって分離された連続するレベルで２つ以上のレベルの導電経路が、相互接続として用いられる。現時点における実施では、メタライゼーション層（典型的には、銅製）は誘電体層上に形成され、導電経路を確立する。メタライゼーション層を形成するための加工処理方法の例としては、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、物理気相蒸着（ＰＶＤ）及び電気化学的析出が挙げられる。銅の電気化学的析出は、銅メタライゼーション層を析出させる最も費用効率のよい方法を提供することが分かっている。商業的に実行可能であることに加え、このような析出技術は、相互接続構造に機械的及び電気的に適した実質的にコンフォーマルな銅膜を提供する。
【０００４】
電気化学的析出の一例を記載する（図１Ａ〜図１Ｅ）。まず、無電解銅めっき層１０２を基板１０６（これは、その上面に導電性造作部又はデバイス１０８を備え得る）の絶縁層１０４上に形成する（図１Ａ）。絶縁層１０４は、導電性造作部１０８への接続を可能にするためのスルーホール又はバイア１１０を備える。絶縁層１０４は、典型的には、導線パターン間の電気的絶縁を確実にする目的で、多層上に形成された導線パターン間に挟持される絶縁層である。
【０００５】
次に、図１Ｂに示すように、フォトレジスト層１１２の層を無電解銅めっき層１０２上にパターニングする。次に、図１Ｃに示すように、電解銅めっき層１１４を、露光される無電解銅めっき層１０２上に形成する。無電解銅めっき層１０２は、電解めっき層１１４のための電気供給体又はシード層として使用される。
【０００６】
次に、図１Ｄに示すように、フォトレジスト層１１２を除去する。次に、銅エッチング溶液を用い、図１Ｅに示すように露光された無電解銅めっき層１０２を除去する。典型的には、アルカリエッチング溶液がエッチング溶液として使用される。前述のことから、電解銅めっき層１１４が無電解銅めっき層１０２上に積層された導線パターン１１６が、絶縁層１０４上に形成され得る。このプロセスは、多層デバイスを形成するために、典型的には何度も繰り返される。
【０００７】
現時点における実施では、膜を積層して導電性層のパターニングを完了させるのに時間がかかるため、デバイス（例えば、プリント回路基板）の製作に長時間のプロセス処理時間を伴うことになる。各工程では、フォトレジストの層を使用する必要があり、無電解めっき層及び電解めっき層を使用しなければならず、除去しなければならない。また、種々の制御システムは、化学薬品溶液がライン安定性を維持するために必要とされ、例えば、無電解めっきプロセスにおいて、堆積量を正確に且つ注意深く制御する必要及び無電解めっきの厚さを制御する必要がある。したがって、デバイスの製作プロセスには時間及び費用がかかる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を限定としてではなく、例示として説明する。添付の図面の図中において、同様の参照符号は同類の構成要素を示す。本発明は、以下の記載及び本発明の実施形態を説明するために用いられる添付の図面を参照することにより最良に理解されよう。本開示における本発明の「一」又は「一例」の実施形態に対する言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、それらは少なくとも１つのものを意味することに注意されたい。
【０００９】
例示的な実施形態を、具体的な構成及び手法に関して記載する。当業者には、添付の特許請求の範囲内であれば、種々の変形及び修正がなされ得ることが認識されよう。さらに、既知の素子、デバイス、部品、回路、プロセス工程等は、詳細に述べていない。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態は、導電性リソグラフィーポリマー、並びに相互接続及び導電性リソグラフィーポリマーが組み込まれた導電性造作部を有するデバイス（例えば、プリント回路基板）を製作する方法に関する。導電配線及び導電経路は、デバイスの製作プロセス全体で使用される。例えば、デバイスは基板上に形成され、絶縁層及び導電経路又はメタライゼーション層を介して互いに相互接続される。前述のように、電気化学的析出は、このような導電経路を作製するために広く実施されている既知の方法の一例である。従来の方法は、一般に、半導体デバイスの導電経路の製作において、複数のエッチング及びリソグラフィー工程を要する。現時点における実施は、当該デバイスの作製に長時間のプロセス処理時間を要し、多大なコストを生じる。
【００１１】
本発明の例示的な実施形態では、半導体デバイスの導電経路、メタライゼーション層又は他の導電性造作部の製作に使用され得る導電性リソグラフィーポリマーを開示する。本明細書で用いる場合、導電性リソグラフィーポリマーは、本質的に導電性のポリマー及び光学特性を有するポリマーを含む合成材料であり得る。導電性リソグラフィーポリマーはまた、リソグラフィーポリマー及び非導電性ポリマーと導電性材料（例えば、金属又は炭素の粉末等）との物理的混合物を含む導電性ポリマーを含む材料であり得る。導電性リソグラフィーポリマーはまた、リソグラフィーポリマー及び導電性ポリマーと導電性ポリマーの導電率を高めるために混合物に添加されるさらなる導電性材料（例えば、金属又は炭素の粉末等）との物理的混合物を含む導電性ポリマーを含む材料であり得る。導電性リソグラフィーポリマーは、その光学特性により、フォトレジスト材料として使用され得る。導電性リソグラフィーポリマーのパターニングには、通常のリソグラフィープロセスが使用され得る。それから、導電性リソグラフィーポリマーを用いて形成される導線、配線又は経路が、その導電特性のため、導電配線若しくは導電経路又はメタライゼーション層として使用され得る。このように、導電性リソグラフィーポリマーは前述の通常のフォトレジスト層＋無電解めっき層に代用され得るか、又は前述の通常のフォトレジスト層、無電解めっき層及び電解めっき層に代用され得る。導電性リソグラフィーポリマーはまた、現在、銅等の金属を用いて形成される他の導電配線及び／又はメタライゼーション層を形成するために使用され得る。
【００１２】
一実施形態では、導電性フォトリソグラフィーポリマーは、（１）エポキシアクリレート、熱硬化剤及び導電性ポリマーの混合物約５０％〜約６０％（重量パーセント）と、（２）リソグラフィー反応性成分約２０％〜約３０％（重量パーセント）と、（３）光活性材料約１０％〜約１５％（重量パーセント）と、（４）導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率を高める添加剤約３％〜約５％（重量パーセント）とを含む混合物である。
【００１３】
エポキシアクリレート、熱硬化剤及び導電性ポリマーの比は、混合物に用いられる導電性リソグラフィーポリマーの導電率及び導電性ポリマーの導電率の所望のレベルに応じて異なり得る。
【００１４】
一実施形態では、エポキシアクリレートは酸官能性モノマー及び非酸官能性モノマーの混合物である。エポキシアクリレートは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシエチルアクリロリルホスフェート、２−ヒドロキシプロピルアクリロールホスフェート、２−ヒドロキシ−α−アクリロイルホスフェート、並びにアクリル酸メチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、及びアクリル酸ｔ−ブチルから成る群より選択され得る。
【００１５】
一実施形態では、前記熱硬化剤は、イミダゾール、イミダゾール誘導体、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、４−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、アミン、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、４−（ジメチルアミノ）−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、４−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、メラミン、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、及びクレゾールノボラック樹脂から成る群より選択される。
【００１６】
一実施形態では、導電性ポリマーは、本質的に又は必然的に導電性である。一実施形態では、導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリチオフェン誘導体、並びにナノコンポジットポリマーから成る群より選択される。また、導電性材料は、ヨウ素（ＡｓＦ５）、ポリアセチレン、又はドーパントを有するポリ窒化硫黄であり得る。
【００１７】
一実施形態では、リソグラフィー反応性成分は、モノマー、ダイマー、又はエチレン性不飽和を有する短鎖オリゴマーである。当該リソグラフィー反応性成分は、スチレン無水マレイン酸コポリマー及び同類の無水物含有コポリマーから成る群より選択されてもよく、ここで、当該スチレン無水マレイン酸コポリマー及び当該同類の無水物含有コポリマーの各々は、ヒドロキシ官能性（メタ）アクリル酸エステルで部分的にエステル化されている。一実施形態では、当該ヒドロキシ官能性（メタ）アクリル酸エステルは、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、及びシトラコン酸官能性モノマーから成る群より選択される。
【００１８】
一実施形態では、光活性材料は、９−フェニルアクリジン、ｎ−フェニルグリシン、芳香族ケトン、Ｎ，Ｎ'−テトラエチル−４、４'−ジアミノベンゾフェノン、及び４−メトキシ−４'−ジメチルアミノベンゾフェノンから成る群より選択される。当該芳香族ケトンが、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ'−テトラメチル−４、又は４'−ジアミノベンゾフェノンであり得る。
【００１９】
また、界面活性剤も添加剤に含まれ得る。一実施形態では、添加剤は、発色剤、界面活性剤、触媒、充填剤、可塑剤、及び金属粉末から成る群より選択される。添加剤は、当該ポリマーの導電率を高める成分であり得る。添加剤として使用され得る物質としてはまた、導電性の薬剤、金属、金属粉末、及びナノサイズの金属粉末が挙げられる。導電性材料は、銅、金、チタン、クロム、アルミニウム、鉄、ニッケル、コバルト、亜鉛、銅二亜鉛、ニッケル−鉄、コバルト−鉄、銀、グラファイト、又はカーボンブラック粉末等であり得る。
【００２０】
導電性リソグラフィーポリマーを構成する混合物には溶媒が含まれる。溶媒は、種々の型の適切な有機溶媒、例えば、炭化水素溶媒又はアルコールから選択され得る。また、有機溶媒は、ケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、芳香族炭化水素、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン、グリコールエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、エステル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カルビトール、脂肪族炭化水素、オクタン、デカン、石油系溶媒、石油エーテル、石油ナフサ、及び溶媒ナフサから成る群より選択され得る。
【００２１】
導電性フォトリソグラフィーポリマーは、銅、鉄、ニッケル、コバルト、亜鉛、銅二亜鉛、ニッケル−鉄、又はコバルト−鉄等の導電性金属と同等の導電率を有する。導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率は、添加剤又は金属粉末の濃度を変えることにより、これらの導電性金属の導電率まで上げることができる。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィーポリマーの導電率は、約１×１０−１０〜約１×１０６ジーメンス／ｃｍの範囲である。一般的に、銅は、約１×１０６ジーメンス／ｃｍの導電率レベルを有し、半導体材料は、約１×１０−８〜約１×１０２ジーメンス／ｃｍの導電率レベルを有する。
【００２２】
導電性リソグラフィーポリマーを用いて形成される膜、パターン又は導線は、デバイス製作において現在使用されているリソグラフィー技術を用いて得ることができる。標準的なリソグラフィー印刷技術を用いて、導電性リソグラフィーポリマーの膜、導線又はパターンが種々の基板上に製作され得る。製作後、これらの導電性リソグラフィーポリマーの膜、導線又はパターンは、種々の半導体又は電子デバイスの導電性造作部又はメタライゼーションを形成し得る。導電性リソグラフィーポリマーは、インク、溶液又は乾燥膜から基板上に、堆積(deposition)、印刷又は積層プロセスにより形成され得る。導電性リソグラフィーポリマーは、電子デバイス、マイクロ電子デバイス、マイクロプロセッサ、チップセット、電気制御装置、プリント回路基板、電化製品、光カプラー、光電子工学部品、ディスプレイ部品、液晶ディスプレイ、又はフラットパネルディスプレイ等の製作において使用することができ、これらはすべて、それらの回路構成に導電性リソグラフィーポリマーを使用し得る。
【００２３】
一実施形態では、プリント回路基板等の電子デバイスが、上記のもの等の導電性リソグラフィーポリマーを用いて形成される。上記の導電性リソグラフィーポリマーの例示的な混合物が、電子デバイスの作製に用いられる導電性リソグラフィーポリマーに使用され得る唯一の成分ではないことに注意されたい。導電性フォトリソグラフィーポリマーの恩恵を被り得る電子デバイスの製作を、図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら説明する。
【００２４】
まず、バイア又はスルーホールとしての開口２４０を有する絶縁層２５０を、コア基板２００の両方（上及び底）の表面上の各々に形成する（図２Ａ）。基板２００は任意の所望の基板、例えば、有機材料、セラミック、ガラス、又は半導体材料（例えば、シリコン、シリコン含有材料、絶縁材料上のシリコン、シリコンゲルマニウム材料）等であり得る。基板２００は、その上面又はその内部に形成されるトランジスタ又は集積回路（図示せず）等のマイクロ電子工学的構造を含むものであってもよい。
【００２５】
基板２００はまた、導電性造作部２０２を含む。導電性造作部２０２は、基板２００の上面、側面及び底面に形成され得る。導電性造作部２０２は、当該技術分野で既知の方法を用いてトランジスタ又は集積回路等の基板２００内に形成されているデバイス（図示せず）の導電コンタクト（単数又は複数）又はメタライゼーション層であり得る。導電コンタクトは、銅、チタン、アルミニウム、クロム、又は他の適切な導電性材料で作製され得る。
【００２６】
絶縁層２５０は、半導体デバイスに典型的に用いられる従来の誘電性材料又は絶縁材料である。絶縁層２５０は基板２００上に、当該技術分野で既知の従来の方法を用いて形成される。バイア又はスルーホール２４０は絶縁層２５０内に、導電性造作部２０２との電気的接続が確立され得るように創出される。絶縁層２５０は、適用用途及びデバイスに応じて、基板２００の上面及び底面上の両方に形成され得る。
【００２７】
次に、導電性フォトリソグラフィー膜２３０を絶縁層２５０の表面上に形成する（図２Ａ）。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜２３０を、絶縁層２５０の上面及び底面上の両方に形成する。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜２３０は、インク溶液から形成されたものであり、その場合、導電性フォトリソグラフィー材料は、絶縁層２５０の表面上に印刷又は配設される。次いで、印刷された導電性フォトリソグラフィー材料を乾燥又は硬化させ、導電性フォトリソグラフィー膜２３０を形成する。代替的には、導電性フォトリソグラフィー膜２３０は、乾燥膜を絶縁層２５０の表面上に押し付けて積層することにより形成される。導電性フォトリソグラフィー膜２３０がバイア又はスルーホール２４０内に流入して導電性造作部２０２と接続されるように、圧力及び温度を加えてもよい。
【００２８】
次に、導電性フォトリソグラフィー膜２３０を、フォトレジスト膜のマスキングと同様の当該技術分野で既知の方法を用い、膜２３０の所望の回路パターンに従ってマスク２４１でマスキングする（図２Ｂ）。次いで、導電性フォトリソグラフィー膜２３０を光２４５に、例えば、フォトレジスト膜の露光において典型的になされているように、約５０〜１５０ｍＪ／ｃｍ２で露光する。次いで、露光した導電性フォトリソグラフィー膜２３０を現像し、所望のパターンの導電性フォトリソグラフィー膜を創出する。導電性フォトリソグラフィー膜２３０のマスキングされていない部分は、膜２３０を現像すると除去され、図２Ｃに示すように、マスキングされた部分の導電性フォトリソグラフィー膜２３２が残る。現像液は、当該技術分野で既知のフォトレジスト膜を現像するために用いられる従来の現像液であってもよく、例えば、ナトリウムの０．７〜１．０％溶液である。
【００２９】
導電性フォトリソグラフィー膜２３２は、前述のような導電経路を形成するために従来の方法で使用される典型的な無電解めっき膜のものと同様の厚さを有し得る。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜２３２は、約０．５μｍ〜約１０μｍの厚さを有する。
【００３０】
また、導電性フォトリソグラフィー膜２３２の配線は、電解銅めっきのためにすべての配線が、外部ポール（図示せず）と接続されるように設計又は構成される。これらの接続配線は、後で、電解銅めっき後にエッチングにより除去される。
【００３１】
次に、電解めっき膜２３４を導電性フォトリソグラフィー膜２３２（図２Ｄ）上に、当該技術分野で既知の手法を用いて形成する。例えば、電解めっき膜２３４は、基板２００を電解めっき液中に浸漬させ、導電性フォトリソグラフィー膜２３２に電流を通すことにより形成され得る。電解めっき膜２３４は、導電性フォトリソグラフィー膜２３２上に形成される。電解めっき膜２３４は、約５〜３０μｍの厚さを有すものであり得る。電解めっき膜２３４は、典型的には、電解めっき銅膜である。一実施形態では、約１８０ｇ／Ｌの硫酸及び約８０ｇ／Ｌの硫酸銅を含む溶液が、電解めっき膜２３４を形成するための電解めっきプロセスに使用される。電解めっき膜２３４及び導電性フォトリソグラフィー膜２３２は、一緒になって、半導体デバイスの導電性パターン又は回路パターン２３６を形成する。導電性フォトリソグラフィー膜２３２が基板２００の上面及び底面上に形成される実施形態では、図２Ｄに示すように、電解めっき膜２３４もまた、基板２００の上面及び底面上の両方に形成され得る。電解めっき後、電解めっきに使用した外部ポールと接続された配線は、従来の方法を用い、エッチングにより除去される。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｄに示す方法は、多層半導体デバイスのための導電性パターンのさらなる層の形成に必要であれば多数回繰り返してもよい。例えば、図２Ｅに示すように、別の絶縁層２４７を基板２００の上面及び導電性パターン２３６上に形成し得る。バイア／ホール２４９を絶縁層の間に創出し、基板２００上の導電性パターン２３６又は他の導電性造作部との接続を可能にする。次いで、前述の導電性フォトリソグラフィー膜及び電解膜の形成で記載したプロセスを同様に繰り返し、別の所望の回路パターンを創出することもできる。
【００３３】
一実施形態では、上記に示した導電性造作部２０２はまた、導電性リソグラフィーポリマーから作製されたものであり得る。本発明の実施形態では、（インク又は乾燥膜の形態の）上記のもの等の導電性リソグラフィーポリマーを基板２００に成形、堆積又は積層し、導電性リソグラフィーポリマー膜を形成する。次いで、導電性造作部２０２の所望の回路パターンを形成するために前述したのと同様に、導電性リソグラフィーポリマー膜をマスキングし、露光し、現像する。導電性リソグラフィーポリマー膜をパターニングした後、導電性素子２０２を基板２５０上に形成する。導電性リソグラフィーポリマーが膜として配設される実施形態では、導電性リソグラフィーポリマー膜が、基板２００上のすき間(crevice)、開口、トレンチ又はバイア（図示せず）内に流入するように圧力及び温度を加えてもよい。
【００３４】
上記の実施形態では、導電性リソグラフィーポリマーを、導電性パターンを形成するために従来の方法で使用されている無電解銅プロセス及びフォトレジストプロセスにおいて代用している。他のいくつかの実施形態では、導電性リソグラフィーポリマーは、導電性パターンを形成するために従来の方法で使用されている無電解銅めっき、フォトレジスト並びに電解銅めっきにおいて代用される。図３Ａ〜図３Ｃは、このような実施形態を示す。これらの実施形態では、まず、導電性リソグラフィーポリマー膜を基板の表面上に形成する。次いで、導電性リソグラフィーポリマー膜をマスキングし、露光し、現像して導電性パターンを形成する。導電性リソグラフィーポリマー膜は、充分な厚さで形成され、充分な導電率を有するため、電解めっきは必要でない。
【００３５】
図３Ａでは、バイア又はスルーホールとしての開口３４０を有する絶縁層３５０が、コア基板３００の表面（図に示すように、上面及び底面の各々）上に形成されている。基板３００は、任意の所望の基板、例えば、有機材料、セラミック、ガラス、又は半導体材料（例えば、シリコン、シリコン含有材料、絶縁材料上のシリコン、シリコンゲルマニウム材料）等であり得る。基板３００は、その上面又はその内部に形成されるトランジスタ又は集積回路（図示せず）等のマイクロ電子工学的構造を含むものであってもよい。また、基板３００は導電性造作部３０２を含む。導電性造作部３０２は、基板３００の上面、側面及び底面上に形成され得る。導電性造作部３０２は、当該技術分野で既知の方法を用いてトランジスタ又は集積回路等の基板３００内に形成されているデバイス（図示せず）の導電コンタクト（単数又は複数）又はメタライゼーション層であり得る。導電コンタクトは、銅、チタン、アルミニウム、クロム、又は他の適切な導電性材料で作製され得る。
【００３６】
次に、導電性フォトリソグラフィー膜３３０を絶縁層３５０の表面上に形成する。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜３３０を、絶縁層３５０の上面及び底面上の両方に形成する。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜３３０は、インク溶液から形成されたものであり、その場合、導電性フォトリソグラフィー材料は、絶縁層３５０の表面上に印刷又は配設される。次いで、印刷された導電性フォトリソグラフィー材料を乾燥又は硬化させ、導電性フォトリソグラフィー膜３３０を形成する。代替的には、導電性フォトリソグラフィー膜３３０は、乾燥膜を絶縁層３５０の表面に押し付けて積層することにより形成される。導電性フォトリソグラフィー膜３３０がバイア又はスルーホール３４０内に流入して導電性造作部３０２と接続されるように、圧力及び温度を加えてもよい。導電性フォトリソグラフィー材料は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、絶縁層上に形成された後、開口、バイア、トレンチ又はすき間内に充填され得る。
【００３７】
次に、導電性フォトリソグラフィー膜３３０を、フォトレジスト膜のマスキングと同様の当該技術分野で既知の方法を用い、膜３３０の所望の回路パターンに従ってマスク３６２でマスキングする（図３Ｂ）。次いで、導電性フォトリソグラフィー膜３３０を光３６０に、フォトレジスト膜の露光において典型的になされるように、例えば、約５０〜１５０ｍＪ／ｃｍ２で露光する。次いで、露光した導電性フォトリソグラフィー膜３３０を現像し、所望のパターンの導電性フォトリソグラフィー膜を創出する。導電性フォトリソグラフィー膜３３０のマスキングされていない部分は、膜３３０を現像すると除去され、図３Ｃに示すように、マスキングされた部分の導電性フォトリソグラフィー膜３３２が残る。現像液は、当該技術分野で既知のフォトレジスト膜を現像するために用いられる従来の現像液であってもよく、例えば、ナトリウムの０．７〜１．０％溶液である。
【００３８】
導電性フォトリソグラフィー膜３３２は、前述のような導電経路を形成するために従来の方法で使用される典型的な無電解めっき膜＋典型的な電気めっき膜のものと同様の厚さを有し得る。一実施形態では、導電性フォトリソグラフィー膜３３２は、約１０μｍ〜約１００μｍの厚さを有する。
【００３９】
２３２図３Ａ〜図３Ｃに示す方法は、多層半導体デバイスのための導電性パターンのさらなる層の形成に必要であれば多数回繰り返してもよい。例えば、図３Ｄに示すように、別の絶縁層３４７を基板３００の上面及び導電性パターン３３２上に形成し得る。バイア／ホール３４９を絶縁層３４７の間に創出し、基板３００上の導電性パターン３３２又は他の導電性造作部との接続を可能にする。次いで、導電性フォトリソグラフィー膜の形成で記載したプロセスを同様に繰り返し、別の所望の回路パターンを創出することができる。
【００４０】
一実施形態では、上記に示した導電性造作部３０２は、導電性リソグラフィーポリマーから作製されたものである。本発明の実施形態では、（インク又は乾燥膜の形態の）上記のもの等の導電性リソグラフィーポリマーを基板３００に成形、堆積又は積層し、導電性リソグラフィーポリマー膜を形成する。次いで、導電性造作部３０２の所望の回路パターンを形成するために前述したのと同様に、導電性リソグラフィーポリマー膜をマスキングし、露光し、現像する。導電性リソグラフィーポリマー膜をパターニングした後、導電性素子３０２を基板３００上に形成する。導電性リソグラフィーポリマーが膜として配設される実施形態では、導電性リソグラフィーポリマー膜が、基板３００上のすき間、開口、トレンチ又はバイア（図示せず）内に流入するように圧力及び温度を加えてもよい。
【００４１】
本発明の実施形態は、無電解及び電解プロセスによって引き起こされる半導体デバイス製作の長時間のプロセス処理時間を縮小するために使用され得る。さらに、当該実施形態は、コーティング及びエッチングプロセスのために典型的に用いられる製作中間工程で使用される材料（例えば、フォトレジスト材料及び無電解めっき材料)の削減を可能にし得る。
【００４２】
本発明を、いくつかの実施形態に関して記載したが、当業者には本発明が記載の実施形態に限定されないことが認識されよう。しかしながら、本発明の方法及び装置は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内で、修正及び変更を伴って実施され得る。したがって、本記載は、限定的でなく例示的なものとみなされる。
【００４３】
例示的な実施形態を開示したが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神及び範囲内であれば、修正及び変形が、開示した実施形態に対してなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】電気化学的な方法を用いたデバイスの導電経路を形成する現時点における実施の一例を示す図である。
【図１Ｂ】電気化学的な方法を用いたデバイスの導電経路を形成する現時点における実施の一例を示す図である。
【図１Ｃ】電気化学的な方法を用いたデバイスの導電経路を形成する現時点における実施の一例を示す図である。
【図１Ｄ】電気化学的な方法を用いたデバイスの導電経路を形成する現時点における実施の一例を示す図である。
【図１Ｅ】電気化学的な方法を用いたデバイスの導電経路を形成する現時点における実施の一例を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による導電経路を形成する例示的な方法を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による導電経路を形成する例示的な方法を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による導電経路を形成する例示的な方法を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態による導電経路を形成する例示的な方法を示す図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態による導電経路を形成する例示的な方法を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による導電経路を形成する別の例示的な方法を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による導電経路を形成する別の例示的な方法を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による導電経路を形成する別の例示的な方法を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態による導電経路を形成する別の例示的な方法を示す図である。
【図１Ａ】
2008512721.tif 000002
【図１Ｂ】
2008512721.tif 000003
【図１Ｃ】
2008512721.tif 000004
【図１Ｄ】
2008512721.tif 000005
【図１Ｅ】
2008512721.tif 000006
【図２Ａ】
2008512721.tif 000007
【図２Ｂ】
2008512721.tif 000008
【図２Ｃ】
2008512721.tif 000009
【図２Ｄ】
2008512721.tif 000010
【図２Ｅ】
2008512721.tif 000011
【図３Ａ】
2008512721.tif 000012
【図３Ｂ】
2008512721.tif 000013
【図３Ｃ】
2008512721.tif 000014
【図３Ｄ】
2008512721.tif 000015
【国際調査報告】
2008512721.tif 000016
2008512721.tif 000017
2008512721.tif 000018
2008512721.tif 000019
2008512721.tif 000020