(57)【要約】【課題】信号の高速伝播に寄与し、半導体素子等の電子部品における多層回路配線の材料として好適な低誘電率絶縁材料の提供。【解決手段】４価以上の原子と、該原子と環状構造を形成する環状化合物を少なくとも２つとを有してなる低誘電率絶縁材料。４価以上の原子が炭素、ケイ素、窒素及び硫黄から選択される態様、４価以上の原子がスピロ原子である態様、４価以上の原子がｓｐ３原子価状態にある態様、環状化合物が４価以上の原子と結合する炭素原子を一部に有するベンゼン骨格を２つ有してなり、一のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子が、他のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子と結合してなる態様、環状化合物に、芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが結合した態様、芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかがｐ−フェニレン誘導体及びシリコーン樹脂から選択される態様等が好ましい。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４価以上の原子と、該原子と環状構造を形成する環状化合物を少なくとも２つとを有してなることを特徴とする低誘電率絶縁材料。
【請求項２】
４価以上の原子が、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、りん原子及び硫黄原子から選択される請求項１に記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項３】
４価以上の原子が、スピロ原子である請求項１又は２に記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項４】
４価以上の原子が、ｓｐ３原子価状態にある請求項１から３のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項５】
環状化合物が、４価以上の原子と結合する炭素原子を一部に有するベンゼン骨格を２つ有してなり、一のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子が、他のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子と結合してなる請求項１から４のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項６】
環状化合物が、下記構造式で表される骨格を有してなる請求項１から５のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【化１】
2004095265.tif 000012
前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【請求項７】
環状化合物に、芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが結合した請求項１から６のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項８】
芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが、ｐ−フェニレン誘導体及びシリコーン樹脂から選択される請求項７に記載の低誘電率絶縁材料。
【請求項９】
下記構造式で表され、４価以上の原子がスピロ炭素原子であり、ｐ−オリゴフェニレン誘導体である請求項１から８のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【化２】
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前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表す。Ｒ１〜Ｒ１２は、熱硬化性基を含む置換基を表す。ｌ、ｍ、ｎ及びｏは、０以上の整数を表す。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料を用いたことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の高速伝播に寄与し、半導体素子などの電子部品における多層回路配線の材料として好適な低誘電率絶縁材料及びそれを用いた電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータからハイパフォーマンスコンピュータまで各種のコンピュータにおいて使用される半導体素子は、近年、顕著に高速化されてきている。これらの半導体素子においては、基板配線部における伝送遅延が相対的にコンピュータの演算速度を左右するようになってきている。このため、各種のコンピュータのＣＰＵ用回路基板や層間絶縁膜の材料は、高密度かつ微細な多層配線の形成に適している樹脂薄配線が徐々に適用されるようになってきている。高速コンピュータを実現するためには、多層配線を高密度化かつ微細化し、かつ信号の高速伝播に好適な低誘電率絶縁材料を開発し、該低誘電率絶縁材料を層間絶縁膜として使用することが不可欠である。前記高速コンピュータにおける前記層間絶縁膜の材料としては、従来よりＳｉＯ２系無機材料が広く用いられていたが、最近、無機材料に比し本質的に誘電率が低い耐熱性有機材料が検討されるようになってきている。
【０００３】
一般に、凝縮系の比誘電率εは、局所電場を考慮して、次のクラウジウス−モソッティの式により表される。
ただし、上記式中、αは、材料分子の分極率を表し、Ｎは、単位体積当たりの分子数を表す。
図１は、αＮと比誘電率εとの関係を示すグラフであるが、図１に示すように、前記材料の分極率αが小さい程、あるいは前記単位体積中の分子数Ｎが小さい程、比誘電率εが小さくなる。
【０００４】
一方、前記材料の分極率αは、電場Ｅにより誘起した双極子モーメントをμとすると、次式で定義される。
前記式中、μ及びＥは、ベクトル量であり、αは、２階のテンソル量である。よって、αは、３×３＝９個の要素を持つが、一般には平均分極率αａｖを以下のように定義してスカラー量として用いる。
電場と誘起双極子との関係から、小さい電場で大きな双極子を生じる材料ほど、分極率が大きくなる。換言すれば、材料内に動き易い電子が存在するほど、分極率は大きくなる。
【０００５】
従来においては、前記誘電率を低く抑える目的で、フッ素樹脂を用い、前記分極率を低く抑えることが検討されてきた。前記フッ素系樹脂は、一般に、飽和結合が多く、電気陰性度が大きいフッ素原子を含有するため、動き易い電子が少なくなり、誘電率が小さくなる。しかしながら、これらフッ素樹脂の場合、前記誘電率は２を下回らないことが知られている。したがって、前記誘電率の点でも十分とは言えず、また、耐湿性、自己融着性、導体金属との密着性、層間のビア孔加工性などの点でも解決すべき点が多い。
【０００６】
一方、単位体積当たりの分子数を小さくすることにより、例えば、発泡材料を使用することにより、前記誘電率を低く抑える方法も提案されている。しかし、この場合、配線幅が数十から数百ｎｍオーダーの層間絶縁膜材料としてはもちろん、数十μｍオーダーの回路基板に関する微細配線の層間絶縁材料としても適さないという問題がある。
【０００７】
他方、分子レベルで空間乃至空隙を形成することにより、例えば、フラーレンやカーボンナノチューブなどを樹脂に混合して複合材料化することにより、前記誘電率を低く抑える方法も提案されている。しかし、フラーレンやカーボンナノチューブは、炭素のみから形成されており、溶解度の関係から、限られた溶媒に微量しか溶解せず、前記樹脂に混合しても、相分離し易く、複合材料化し難いという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、信号の高速伝播に寄与し、半導体素子などの電子部品における多層回路配線の材料として好適な低誘電率絶縁材料、及びそれを用いた電子部品を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段としては、後述する（付記１）から（付記１１）に記載した通りである。
本発明の低誘電率絶縁材料は、４価以上の原子と、該原子と環状構造を形成する環状化合物を少なくとも２つとを有してなる。該低誘電率絶縁材料においては、前記環状化合物が２つ存在するので、該２つの環状化合物により、前記４価以上の原子を中心としてその周りに４つの空間乃至空隙が形成されており、あるいは前記環状化合物に芳香族化合物、絶縁性樹脂等が結合して２つの分子鎖が形成されると、該２つの分子鎖により、前記４価以上の原子を中心としてその周りに４つの空間乃至空隙が形成されている。このため、該低誘電率絶縁材料においては、誘電率が低く抑えられる。また、該低誘電率絶縁材料における前記環状化合物に芳香族化合物、絶縁性樹脂等が結合した場合には、該低誘電率絶縁材料により形成された膜は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍａｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈ）に耐え得る強度を有し、耐熱性等に優れる。本発明の低誘電率絶縁材料は、半導体素子等の電子部品における層間絶縁膜の材料等として好適に使用される。
本発明の電子部品は、前記低誘電率絶縁材料を用いてなる。このため、信号の高速伝播性に優れ、極めて高性能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（低誘電率絶縁材料）
本発明の低誘電率絶縁材料は、４価以上の原子と、該原子と環状構造を形成する環状化合物を少なくとも２つとを有してなる。
【００１１】
前記４価以上の原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、りん原子、硫黄原子などが挙げられる。これらの中でも、図２に示すように、前記環状化合物の２つを直交させることができ、該原子（図２中「Ａ」で表示）の周りに空間を形成することができる点で、該原子に結合した原子との間で４面体構造を形成可能なものが好ましく、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子等のスピロ原子がより好ましく、ｓｐ３原子価状態にあるものが特に好ましく、具体的には炭素原子が特に好ましい。
【００１２】
前記環状化合物としては、前記４価以上の原子と環状構造を形成することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記４価以上の原子と結合する炭素原子を一部に有するベンゼン骨格を２つ有してなり、一のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子が、他のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子と結合してなるもの、などが好適に挙げられる。
【００１３】
前記４価以上の原子に結合する前記環状化合物は、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。これらの環状化合物の中でも、下記構造式で表される骨格を有してなるものが特に好ましい。
【００１４】
【化３】
2004095265.tif 000003
前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００１５】
前記構造式中、置換基Ｒが記載されていない４つの末端には、芳香族化合物、絶縁性樹脂、などが結合していてもよく、芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが結合しているのが好ましく、芳香族化合物が少なくとも結合し、更に絶縁性樹脂が結合しているのがより好ましい。
前記芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、機械的強度、耐熱性等に優れた膜等を形成可能な点で、芳香族化合物やシリコーン樹脂が好ましく、ｐ−フェニレン誘導体及びシリコーン樹脂（耐熱性シリコーン樹脂）から選択される少なくとも１種がより好ましく、ｐ−フェニレン誘導体にシリコーン樹脂を結合させたものが、耐熱性及び強度に優れる点で特に好ましい。
【００１６】
前記環状化合物の数は、前記４価以上の原子によって決まり、該原子が炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、りん原子などの場合には２となり、該原子が硫黄原子の場合には３となる。
【００１７】
前記低誘電率絶縁材料の具体例としては、２，２’，７，７’テトラキス−［ジフェニルアミノ］−９，９’−スピロビフルオレン、２，２’，７，７’テトラ−［Ｎ−カルバゾリル］−９，９’−スピロビフルオレン、２λ６−スピロ［［１，３，２］ベンゾジオキサチオール−２，２’’−（［１，２，３］ベンゾオキサジチオール）−２，５’’−ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン］、６−オキサ−２，２’−スピロビ［ビシクロ［２．２．１］ヘプタン］−５’−エン、ジスピロ［４．２．４．２］テトラデカン、トリスピロ［２．２．２．２９．２６．２３］ペンタデカン、ジスピロ［４．１．５．２］テトラデカン、トリスピロ［２．２．２６．２．２１１．２３］ペンタデカン、ペンタスピロ［２．０．２４．１．１．２１０．０．２１３．１８．２３］オクタデカン、１Ｈ，１’Ｈ−２，２’−スピロビ［ナフタレン］、１Ｈ，１’Ｈ−２，４’−スピロビ［キノリン］、１，１’−スピロビ［インデン］、スピロ［１Ｈ−インデン−１，２’−［２Ｈ］インデン］、３Ｈ，１’’Ｈ−ジスピロ［１−ベンゾフラン−２，２’−［１，３］ジチオラン−４’，２’’−キノリン］、　スピロ［フルオレン−９，２’−［３］チアビシクロ［２．２．２］オクタ［５］エン］、３Ｈ，３’Ｈ−１λ４，１’−スピロビ［［２，１］ベンゾオキサチオール］、３Ｈ−２λ５−スピロ［１，３，２−ベンゾオキサザホスホール−２，２’−［１，３，５，２］トリアザホスフィニン］、スピロ［４．５］デカン、トリス［１，２−ベンゼンジジオラト−（２−）］硫黄、１，４，６，９，１０，１３−ヘキサオキサ−５λ６−チアスピロ［４．４５．４５］トリデカン、５λ６−チアトリスピロ［２．１．１．２７．１５．２５．２３］テトラデカン、などが挙げられる。
【００１８】
本発明においては、前記低誘電率絶縁材料の中でも、下記構造式で表され、前記４価以上の原子がスピロ炭素原子であり、ｐ−オリゴフェニレン誘導体であるものが最も好ましい。
この化合物の場合、前記環状化合物の２つが互いに直交するため、前記スピロ炭素原子の周りに４つの空間が形成され易く、該化合物を用いて膜等を形成すると効果的に低誘電率化できる点で有利である。前記化合物において、前記スピロ炭素原子の周りに４つの空間が形成されていることについては、分子軌道計算（ＭＯＰＡＣ）によるシミュレーションにより、図３に示すように、例えば、下記構造式におけるＲ及びＲ１〜Ｒ１２が総て水素原子であり、ｌ＝ｍ＝ｎ＝ｏ＝１であり、ｐ−オリゴフェニルがスピロ炭素原子に結合してなるｐ−オリゴフェニレン誘導体の場合、該スピロ炭素原子の周りに大きな空間が４箇所形成されていることが判った。なお、図３において、大きな球は炭素原子を表し、小さな球は水素原子を表している。該ｐ−オリゴフェニレン誘導体においては、図３からも判るように、ｐ−フェニレン鎖が直角方向に伸びているため、該ｐ−フェニレン鎖間に空間が形成され、その結果、低密度化し低誘電率化する。
【００１９】
【化４】
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【００２０】
前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表し、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
前記置換基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ハロゲン原子、アルコキシル基、アリールオキシ基、シアノ基、アルキル基、アリール基、アリールアミノ基、シロキサン結合含有基などが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。前記アルコキシル基としては、そのアルキル部分が、環状アルキルであってもよいし、炭素数が１〜３０のものが好ましく、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、シクロブトキシ、シクロペントキシ、などが挙げられる。
前記アリールオキシ基又はアリールアミノ基としては、そのアリール部分が、ベンジル、トルイル、などであるものが挙げられる。
前記アルキル基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、シクロブトキシ、シクロペントキシ、などが挙げられる。
前記アリール基としては、例えば、ベンジル、トルイル、などが挙げられる。
【００２１】
前記構造式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、熱硬化性基を含む置換基を表す。前記置換基としては、特に制限はなく、上述のものが挙げられる。前記熱硬化性基は、熱により架橋する基であり、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アルデヒド基、などが挙げられる。なお、Ｒ１〜Ｒ１２は、前記熱硬化性基を含むのではなく、該熱硬化性基そのものであってもよい。
Ｒ１〜Ｒ１２が該熱硬化性基を含む場合、図４に示すように、該熱硬化性基の架橋により、容易に３次元ネットワーク化するため、耐熱性、機械的強度等を顕著に向上させることができる点で好ましい。
【００２２】
ｌ、ｍ、ｎ及びｏは、０以上の整数を表す。ｌ、ｍ、ｎ及びｏの値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ｌ、ｍ、ｎ及びｏの値が同じである場合には、図４に示すように、前記４価以上の炭素の周りに形成される空間の形状を、例えば正方形等の規則正しい形成にすることができる点で有利である。また、という利点がある。また、ｌ、ｍ、ｎ及びｏの値が互いに異なる場合には、前記４価以上の炭素の周りに形成される空間の形状乃至大きさを自由に変更することができ、誘電率等の物性を所望の程度に容易に調節することができる点で有利である。
【００２３】
本発明の低誘電率絶縁材料は、公知の方法に従って合成することができ、例えば、Ｙ．　Ｇｅｎｇ，　Ｄ．　Ｋａｔｓｉｓ，　Ｓ．　Ｗ．　Ｃｕｌｌｉｇａｎ，　Ｊ．　Ｊ．　Ｏｕ，　Ｓ．　Ｈ．　Ｃｈｅｎ，　Ｌ．　Ｊ．　Ｒｏｔｈｂｅｒｇ，　Ｃｈｅｍ．　Ｍａｔｅｒ．　１４，　４６３　（２００２），　Ｉ．　Ａ．　Ａｂｕ−Ｙｏｕｓｅｆ，　Ａ．　Ｓ．　Ｈａｙ，　Ｓｙｎｔｈ．　Ｃｏｍｍｕｎ．，２９，　２９１５　（１９９９），　Ｊ．　Ｇ．　Ｓｍｉｔｈ，　Ｒ．　Ｔ．　Ｗｉｋｍａｎ，　Ｔｅｔｒａｈｄｒｏｎ，　３０，　２６０３（１９７４），　Ｅ．　Ｂｕｃｈｔａ，　Ｇ　Ｌｏｅｗ，　Ｌｉｅｂｉｇｓ　Ａｎｎ．　５９７，　１２３　（１９５５），　Ｅ．　Ｆ．　Ｂｏｎｎｅｒ，　Ａ．　Ｇ．　Ｆｉｎｋｅｎｓｉｅｐｅｒ，　Ｅ．　Ｉ．　Ｂｅｃｋｅｒ，　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｍ．，　１８，　４２６　（１９５３），　Ｒ．　Ｌ．　Ｗｕ，　Ｊ．　Ｈ．　Ｓｃｈｕｍｍ，　Ｄ．　Ｌ．　Ｐｅａｒｓｏｎ，　Ｊ．　Ｍ．　Ｔｏｕｒ，　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｍ．　６１，　６９０６　（１９９６），　Ｆ．　Ｓｔｅｕｂｅｒ，　Ｊ．　Ｓｔａｕｄｉｇｅｌ，　Ｍ．　Ｓｔｏｅｓｓｅｌ，　Ｊ．　Ｓｉｍｍｅｒｅｒ，　Ａ．　Ｗｉｎｎａｃｋｅｒ，　Ｈ．　Ｓｐｒｅｉｔｚｅｒ，　Ｆ．　Ｗｅｉｓｓｏｅｒｔｅｌ，　Ｊ　Ｓａｌｂｅｋ，　Ａｄｖ．　Ｍａｔｅｒ，　１２，　１３０　（２０００），　Ｕ．　Ｂａｃｈ，　Ｋ．　Ｄｅ　Ｃｌｏｅｄｔ，　Ｈ．　Ｓｐｒｅｉｔｚｅｒ，　Ｍ．　Ｇｒａｔｚｅｌ，　Ａｄｖ．　Ｍａｔｅｒ，　１２，　１３０　（２０００）、これらの論文で参照されている論文、などに記載された方法に従って合成することができる。
【００２４】
本発明の低誘電率絶縁材料を用いて膜等を形成すると、該低誘電率絶縁材料における前記４価以上の原子の周りに形成される空間により、前記膜等を低密度化させ、低誘電率化させることができる一方、耐熱性、強度等を向上させることができる。このため、本発明の低誘電率絶縁材料は、高速で信頼性の要求される各種のデバイス、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の高集積度の半導体装置等の電子部品に好適に使用することができ、該電子部品における層間絶縁膜として特に好適に使用することができる。
【００２５】
（電子部品）
本発明の電子部品は、前記低誘電率絶縁材料を用いたこと以外は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した公知の部材等を有してなる。
前記電子部品が半導体素子である場合には、前記低誘電率絶縁材料を層間絶縁膜として用いるのが好ましい。
この場合、前記層間絶縁膜の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法、例えば、スピンコート法等の塗布法、ＣＶＤ法等の蒸着法、などが挙げられる。前記層間絶縁膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５〜５μｍ程度であるのが好ましい。
【００２６】
本発明の電子部品は、本発明の低誘電率絶縁材料を有するため、例えば該低誘電率絶縁材料を前記層間絶縁膜として有するため、各層の層間等の絶縁性に優れ、高速で信頼性が高く、各種分野において好適に使用可能な半導体素子、例えばフラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ、ＭＯＳトランジスタ等として使用することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１では、本発明の低誘電率絶縁材料として下記構造式ＩＩＩで表される化合物を、公知の鈴木カップリング反応に従って、以下の合成スキームにより合成した。具体的には、トルエンとＮａ２ＣＯ３水溶液（２モル）との６：４の混合物６０当量に、下記構造式Ｉで表される化合物（テトラブロモ−９，９’−スピロビフルオレン）と、下記構造式ＩＩで表される化合物とを、それぞれ１．６当量づつ添加し、更にＰｄ（ＰＰｈ３）４の５ｍｏｌ％を添加した。なお、「Ｐｈ」はフェニル基を表す。９０℃で２日間反応させた後、多量の塩化メチルを添加し、定法に従って有機溶液部を洗浄した。更に、無水ＭｇＳＯ４により水分を除去した後、加熱濃縮し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル）により精製した。なお、この合成の原料には市販品を用い、また、前記化合物Ｉと、鈴木カップリング反応に必要な前記化合物ＩＩとは、定法（Ｒ．　Ｌ．　Ｗｕ　　ｅｔ．ａｌ．，　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｍ．，　６１，　６９０６　（１９９６），　Ｍ　Ｇｒｅｌｌ，　ｅｌ．ａｌ．　Ａｄｖ．　Ｍａｔｅｒ，　１１，　６７１　（１９９９））に従って合成した。
【００２８】
【化５】
2004095265.tif 000005
【００２９】
以上により合成した前記構造式ＩＩＩで表される本発明の低誘電率絶縁材料のクロロホルム１質料％溶液を調製し、基板上に５０００ｒｐｍの条件でスピンコートし、乾燥させ、２２０℃で５分の条件でプレキュアさせた。更に、アフターキュアとして、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、２００℃で５時間放置し、絶縁膜を形成した。
形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は２．３であった。また、熱分解開始温度は３２０℃であった。
【００３０】
（実施例２）
実施例１において、上記構造式ＩＩで表される化合物の末端にアミノ基が置換されたものと、アルデヒド基が置換されたものとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、下記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料を合成した。
【００３１】
【化６】
2004095265.tif 000006
前記構造式中、Ｒは、水素原子を表す。Ｒ１及びＲ１１は、アミノ基（ＮＨ２）を表す。Ｒ５及びＲ８は、アルデヒド基（ＣＨＯ）を表す。Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１２は、水素原子を表す。ｌ＝ｍ＝ｎ＝ｏ＝３である。
【００３２】
以上により合成した前記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料のクロロホルム１質料％溶液を調製し、基板上に５０００ｒｐｍの条件でスピンコートし、乾燥させ、２２０℃で５分の条件でプレキュアさせた。更に、アフターキュアとして、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、２００℃で５時間放置し、絶縁膜を形成した。
形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は１．７であった。また、熱分解開始温度は４５０℃であった。
【００３３】
（実施例３）
実施例２において、ｌ＝ｍ＝ｎ＝ｏ＝５であること以外は実施例２と同様にして、本発明の低誘電率絶縁材料を合成し、絶縁膜を形成した。
形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は１．４であった。また、熱分解開始温度は４５０℃であった。
【００３４】
（実施例４）
実施例３において合成した本発明の低誘電率絶縁材料と、２官能シリコーン樹脂とを質量比１：１となるように混合し、該低誘電率絶縁材料に前記２官能シリコーン樹脂を結合させたこと以外は、実施例３と同様にし、絶縁膜を形成した。形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は１．５であった。また、熱分解開始温度は４６０℃であった。
【００３５】
（実施例５）
実施例１において、前記構造式ＩＩで表される化合物を、下記構造式の４隅に位置する構造のスピロ炭素原子を有する化合物に代えた以外は、実施例１と同様にして、下記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料を合成した。
【００３６】
【化７】
2004095265.tif 000007
2004095265.tif 000008
【００３７】
以上により合成した前記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料のクロロホルム１質料％溶液を調製し、基板上に５０００ｒｐｍの条件でスピンコートし、乾燥させ、２２０℃で５分の条件でプレキュアさせた。更に、アフターキュアとして、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、２００℃で５時間放置し、絶縁膜を形成した。
形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は２．５であった。また、熱分解開始温度は３６０℃であった。
【００３８】
（実施例６）
実施例５において、前記４隅に位置する構造のスピロ炭素原子を有する化合物の末端にアミノ基が置換されたものと、アルデヒド基が知かされたものとを用いたこと以外は、実施例５と同様にして、下記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料を合成した。
【００３９】
【化８】
2004095265.tif 000009
前記構造式中、Ｒ１及びＲ１１は、アミノ基（ＮＨ２）を表し、Ｒ５及びＲ８は、アルデヒド基（ＣＨＯ）を表す。
【００４０】
以上により合成した前記構造式で表される本発明の低誘電率絶縁材料のクロロホルム１質料％溶液を調製し、基板上に５０００ｒｐｍの条件でスピンコートし、乾燥させ、２２０℃で５分の条件でプレキュアさせた。更に、アフターキュアとして、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、２００℃で５時間放置し、絶縁膜を形成した。
形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は１．８であった。また、熱分解開始温度は４６０℃であった。
【００４１】
（実施例７）
実施例６において合成した本発明の低誘電率絶縁材料と、２官能シリコーン樹脂とを質量比１：１となるように混合し、該低誘電率絶縁材料に前記２官能シリコーン樹脂を結合させたこと以外は、実施例６と同様にし、絶縁膜を形成した。形成した絶縁膜に対し、金を蒸着し、１ＭＨｚで誘電率を測定した結果、この絶縁膜の誘電率は１．６であった。また、熱分解開始温度は４７０℃であった。
【００４２】
以上より、本発明の低誘電率絶縁材料を用いて形成した膜は、低誘電率で、しかも耐熱性に優れ、高強度であり、半導体素子等の電子部品における層間絶縁膜等として特に好適に使用することができることが判った。
【００４３】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）　４価以上の原子と、該原子と環状構造を形成する環状化合物を少なくとも２つとを有してなることを特徴とする低誘電率絶縁材料。
（付記２）　４価以上の原子が、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、りん原子及び硫黄原子から選択される付記１に記載の低誘電率絶縁材料。
（付記３）　４価以上の原子が、スピロ原子である付記１又は２に記載の低誘電率絶縁材料。
（付記４）　４価以上の原子が、ｓｐ３原子価状態にある付記１から３のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
（付記５）　環状化合物が、４価以上の原子と結合する炭素原子を一部に有するベンゼン骨格を２つ有してなり、一のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子が、他のベンゼン骨格における前記炭素原子と結合する他の炭素原子と結合してなる付記１から４のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
（付記６）　環状化合物が、下記構造式で表される骨格を有してなる付記１から５のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【化９】
2004095265.tif 000010
前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
（付記７）　環状化合物に、芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが結合した付記１から６のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
（付記８）　芳香族化合物及び絶縁性樹脂の少なくともいずれかが、ｐ−フェニレン誘導体及びシリコーン樹脂から選択される付記７に記載の低誘電率絶縁材料。
（付記９）　下記構造式で表され、４価以上の原子がスピロ炭素原子であり、ｐ−オリゴフェニレン誘導体である付記１から８のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料。
【化１０】
2004095265.tif 000011
前記構造式中、Ｒは、水素原子又は置換基を表す。Ｒ１〜Ｒ１２は、熱硬化性基を含む置換基を表す。ｌ、ｍ、ｎ及びｏは、０以上の整数を表す。
（付記１０）　付記１から９のいずれかに記載の低誘電率絶縁材料を用いたことを特徴とする電子部品。
（付記１１）　電子部品が半導体装置であり、低誘電率絶縁材料が層間絶縁膜として用いられた付記１０に記載の電子部品。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、信号の高速伝播に寄与し、半導体素子などの電子部品における多層回路配線の材料として好適な低誘電率絶縁材料、及びそれを用いた電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、クラウジウス−モソッティの式に基づく分極率α及び単位体積中の分子数Ｎの積であるαＮと、比誘電率εとの関係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明の低誘電率絶縁材料の分子構造の一例を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の低誘電率絶縁材料の３次元分子構造の一例を示す概念図である。
【図４】図４は、本発明の低誘電率絶縁材料を用いてネットワークを形成した一例を示す概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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