일반기술

저유전재료 및 그 제조 방법

본 기술은 저유전재료 및 이를 이용한 초저유전박막 제조방법에 관한 것으로서, 정보전달, 정보처리 및 정보저장용 기기의 핵심부품에 사용되는 고성능 집적회로를 제조할 수 있는 저유전재료 및 이를 이용하여 초저유전박막을 제조하는 방법에 관한 것이다.최근 전자업계에는 다층구조를 갖는 집적회로의 밀도, 예들 들면 메모리와 논리칩들을 증가시켜, 회로의 수행능력을 증가시키고 비용을 절감하는 요구가 계속되고 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여, 칩크기를 계속적으로 줄이고 있으며, 이와 동시에 유전상수를 낮춤으로써, 크로스토크(cross talk)와 전기용량결합(capacitive coupling)을 증가시키지 않고 회로선들을 집적하는 것을 가능케 하는 새로운 저유전재료를 개발하려는 노력을 배가하고 있다. 그러나, 최근의 다층구조를 갖는 고성능 집적회로는 도체로서 전도성이 뛰어나고 값이 비교적 저렴한 구리를 선정하고 저유전물질로는 유전상수 2.5 이하를 만족할 수 있는 신소재를 필요로 하고 있다. 집적회로의 크기가 점차로 작아짐에 따라, 인터커넥트 커페시턴스(interconnect capacitance)와 저항에 의한 신호지연과 신호선(signal line)사이의 크로스토크 현상은 디바이스 성능향상에 있어 지대한 장애를 유발한다. 신호지연과 크로스토크 문제를 해결하기 위해 저유전 특성을 갖는 유전물질의 연구개발이 활발히 진행되고 있다.본 기술의 특징은 반도체 제조공정과 반도체 내구성에 요구되는 제반 특성이 우수하면서 낮은 유전율을 가지는 유전재료를 제공하는 것이다.세부적인 기술 특징은1)유기치환체를 갖는 실란화합물(organosilane)과 산화규소 에어로겔을 99:1 내지 1:99 중량비로 포함하는 것을 특징으로하는 저유전재료를 제공한다. 2)또한, 본 기술은 유전재료를 제조하는 방법을 제공하기 위하여, a) 유기치환체를 갖는 실란화합물과 에어로겔은 99:1 내지 1:99 중량비로 혼합하는 단계, b) 테트라알콕시실란을 a) 단계의 혼합물의 전체중량에 대해 0 내지 0.8 중량비로 혼합하는 단계, c) 전체 알콕시 농도에 대하여 0.1 내지 1.0 당량의 증류수를 가하여 용매속에서 반응시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 저유전물질을 제조한다.상기 c) 단계에서 사용한 증류수의 0.1-0.5 당량에 해당하는 염산 또는 암모니아를 각각 산 또는 염기촉매로써 첨가, 혼합하여 용매속에서 졸-겔 반응시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.상기 용매는 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 메틸에틸케톤(methylethylketone) 또는 메틸이소부틸케톤(methylisobutylketone)이 바람직하다.3)상기 유전재료는 a) 기질에 도포하는 단계, b) 상온에서부터 60oC 사이에서 건조하는 단계, c) 질소 분위기에서 250-500oC 에서 열처리하는 단계, d) 상온에서 서서히 냉각시키는 단계를 포함하여 초저유전박막의 제조에 이용될 수 있다.상기 저유전박막 제조방법에 의하여 집적회로칩세트(integrated circuit chip set) 디바이스를 제조할 수 있다.상기 유기치환체는 반응성 말단기를 가지는 것을 특징으로 하고 상기 에어로겔은 5-30nm 크기의 폐기공을 가지는 것을 특징으로한다. 또한 상기 중량비가 바람직한 이유는 이 중량비를 사용할 때 형성되는 폐기공이 균일하기 때문이다.4)본 기술에 의한 유전재료는 5-30nm의 폐기공을 가지는 것을 특징으로 하여 유전율 2.5이하를 구현하였다.