專利名稱：生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物、使用該涂料組合物制備絕緣膜的方法、由其得到的用于半導(dǎo)體 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物、使用該涂料組合物制備低電介絕緣膜的方法、用于制備半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜及包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件，更特別的，涉及生產(chǎn)具有低電介常數(shù)而且能夠生產(chǎn)具有優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度(彈性)的絕緣膜的涂料組合物、使用該涂料組合物制備低電介絕緣膜的方法、用于制備半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜和包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
最近，隨著半導(dǎo)體器件集成增強(qiáng)，配線密度增加，配線間距減少。這引起金屬配線寄生電容的增加，這導(dǎo)致諸如RC延遲、交叉通訊并增加功率消耗這樣的問(wèn)題。結(jié)果，迫切的是需要開(kāi)發(fā)一種用于配線的低電介材料。
對(duì)于常規(guī)的IC和LSI半導(dǎo)體器件的絕緣材料，主要使用介電常數(shù)為4.0的SiO2。另外，在一些器件中使用一種摻雜氟的硅酸鹽低電介材料。然而，當(dāng)氟摻雜量增加時(shí)F-SiO2變得熱不穩(wěn)定，因此難以將介電常數(shù)降低到低于3.5。因此，各種各樣的熱穩(wěn)定的低極性有機(jī)和無(wú)機(jī)聚合物正在開(kāi)發(fā)中。
聚酰亞胺樹(shù)脂、聚亞芳基醚類樹(shù)脂、芳烴樹(shù)脂等等被認(rèn)為是具有低電介常數(shù)的有機(jī)聚合物。這些的有機(jī)聚合物的介電常數(shù)為3.2～2.6。由于它們的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，它們比SiO2具有明顯的較弱的機(jī)械強(qiáng)度并具有非常高的線性膨脹系數(shù)。這樣的低熱穩(wěn)定性、彈性和高線性膨脹系數(shù)可損害器件或電路板的可靠性。
為了解決有機(jī)聚合物熱穩(wěn)定性的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)使用烷氧基硅烷基化合物的有機(jī)硅酸鹽聚合物正在進(jìn)行中。有機(jī)硅酸鹽聚合物通過(guò)在有機(jī)溶劑中水解烷氧基硅烷化合物并使其縮合而制備。烷氧基硅烷基化合物比如聚甲基倍半硅氧烷和聚氫倍半硅氧烷具有相對(duì)低的電介常數(shù)3.0或者更低，在450℃熱穩(wěn)定。然而，聚倍半硅氧烷由于在硬化過(guò)程中施加收縮應(yīng)力可破裂，它不具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。另外，目前大多數(shù)使用烷氧基硅烷基絕緣材料的介電常數(shù)為2.7或者更高，將介電常數(shù)減少到2.5或者更低并改進(jìn)機(jī)械性能是長(zhǎng)期的目標(biāo)。
作為制備介電常數(shù)為2.5或者更低的絕緣膜的方法，已經(jīng)提出一種方法(日本專利出版物No.2001-354903)，使用堿性催化劑通過(guò)水解和縮合制備大分子量的有機(jī)硅酸鹽納米微粒，使它們硬化以制備多孔絕緣膜的方法。
同樣，已經(jīng)提出一種生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，包括使用酸催化劑制備的有機(jī)硅酸鹽聚合體和使用堿催化劑制備的有機(jī)硅酸鹽聚合體以改進(jìn)多孔絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度。
然而，當(dāng)小分子量的酸催化劑反應(yīng)物與堿大分子量的催化劑反應(yīng)物混合時(shí)，介電常數(shù)增加驟然。具體地說(shuō)，因?yàn)閴A催化劑也是反應(yīng)性，只有加入酸催化劑才可改進(jìn)儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。然而，當(dāng)酸催化劑加入到用于水解縮合的堿催化劑反應(yīng)物中時(shí)，可能是生成鹽，這導(dǎo)致在長(zhǎng)期存儲(chǔ)過(guò)程中產(chǎn)生雜質(zhì)。為解決這個(gè)問(wèn)題，將少量水加入到生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中以增加該鹽雜質(zhì)的溶解性。這樣，改進(jìn)了儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，但是該絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度根本沒(méi)有改進(jìn)。
如上所述，進(jìn)行了許多努力以制備具有低電介常數(shù)和優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和彈性的絕緣膜。然而，還沒(méi)有獲得半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜或者優(yōu)異低電介多孔絕緣膜的電介性和機(jī)械強(qiáng)度兩者的令人滿意的改進(jìn)。


圖1顯示通過(guò)1H-NMR光譜測(cè)定的實(shí)施例1制備的有機(jī)聚硅氧烷前體羥基的摩爾比。
公開(kāi)技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種用于生產(chǎn)具有低介電性和改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度(彈性)絕緣膜的涂料組合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備能夠顯著改進(jìn)半導(dǎo)體器件低介電性和機(jī)械強(qiáng)度的低電介絕緣膜的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供用于半導(dǎo)體器件的具有低介電性和顯著改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度的絕緣膜。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供包括具有低介電性和優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
技術(shù)方案為達(dá)到該目的，本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，包括a)重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體；b)有機(jī)溶劑；和c)水。
本發(fā)明同樣提供一種制備低電介絕緣膜的方法，包括如下步驟a)制備重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體；b)通過(guò)混合i)制備的有機(jī)聚硅氧烷前體，ii)有機(jī)溶劑和iii)水制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物；c)將生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物涂敷在半導(dǎo)體器件的基材上；及d)干燥和烘焙生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物以形成絕緣膜。
本發(fā)明同樣提供一種用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜，所述的絕緣膜通過(guò)以上所述方法制備，包括具有一個(gè)或多個(gè)選自以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其制備的二聚物或者低聚物作為水解和縮合重復(fù)單元的硅烷化合物的有機(jī)聚硅氧烷聚合體。
化學(xué)式1SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)。
化學(xué)式2R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r其中，每個(gè)R3和R5是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；每個(gè)R4和R6是線性的支鏈C1～C4烷氧基；M是C1～C6亞烷基或者亞苯基；和每一個(gè)q和r是0～2的整數(shù)。
化學(xué)式3 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH 2 )a-SiR9R10(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和每一個(gè)間m和n是3～7的整數(shù)。
本發(fā)明同樣提供一種包括用于半導(dǎo)體器件的這樣制備的絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，所述的絕緣膜具有低電介常數(shù)和顯著改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度，及提供一種通過(guò)涂敷和硬化該組合物制備的用于半導(dǎo)體器件的絕緣膜，及提供一種包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明發(fā)明人努力開(kāi)發(fā)一種能夠改進(jìn)介電性和機(jī)械強(qiáng)度兩者的用于制備絕緣膜的組合物。如此努力后，他們發(fā)現(xiàn)從包括在酸催化劑存在下制備的特定小分子量有機(jī)聚硅氧烷前體和特定量水的組合物制備的絕緣膜，與從不包括水或者痕量水的組合物制備的絕緣膜相比，具有更好的機(jī)械強(qiáng)度同時(shí)具有低介電性。然而，如果含水量太大，不可能改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度和物理性質(zhì)比如儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，而且涂布性能變差。
用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜是通過(guò)將包含有機(jī)聚硅氧烷前體的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物涂敷在基材上，并進(jìn)行烘焙制備的。在烘烤過(guò)程中，有機(jī)聚硅氧烷的硅烷醇基縮合以形成Si-O-Si鍵。在組合物含有水的情況下，該硅醇官能團(tuán)和水形成氫鍵，所述的氫鍵改進(jìn)在烘烤過(guò)程中分子間的縮合以形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并增加反應(yīng)速率、增加交聯(lián)密度和改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物包括重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體、有機(jī)溶劑和水。
為了有效地改進(jìn)低介電性和機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)選有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量為500～30,000，更優(yōu)選為500～10,000。
如果該有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量低于500，涂布性能變差。否則，如果重均分子量超過(guò)30,000，官能團(tuán)數(shù)量顯著降低，因此機(jī)械強(qiáng)度的改進(jìn)是微小的。同樣，當(dāng)混合物中使用重均分子量小于30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體和使用重均分子量超過(guò)30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體時(shí)，較小分子量的有機(jī)聚硅氧烷前體阻止較大分子量有機(jī)聚硅氧烷前體孔的形成，因此難以獲得低介電性。
優(yōu)選，在整個(gè)可縮合官能團(tuán)中以摩爾比計(jì)，該有機(jī)聚硅氧烷前體具有80％或以上、優(yōu)選90％或以上羥基。如果該羥基的摩爾比低于80％，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械性能改進(jìn)，因?yàn)榕c水相互作用的官能團(tuán)數(shù)量少，交聯(lián)密度變低。
同樣，優(yōu)選，用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體的硅烷化合物不水解的官能團(tuán)與硅原子(官能團(tuán)/Si)的摩爾比為0.35～0.75，因此得到的絕緣膜具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣特征。如果官能團(tuán)/Si比例低于0.35，雖然機(jī)械強(qiáng)度良好但低介電性變差。否則，如果超過(guò)0.75，由于缺乏可縮合的官能團(tuán)機(jī)械強(qiáng)度的改進(jìn)可能很微小，由于交聯(lián)密度低因此機(jī)械強(qiáng)度不好。
對(duì)于有機(jī)聚硅氧烷前體，可使用任何的包含硅、氧、碳和氫原子的有機(jī)聚硅氧烷前體。優(yōu)選，有機(jī)聚硅氧烷前體具有一個(gè)或多個(gè)選自以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或者低聚物作為水解和縮合重復(fù)單元的硅烷化合物。
化學(xué)式1SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)。
化學(xué)式2R3qR43-aSi-M-SiR5rR63-r其中，每個(gè)R3和R5是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；每一個(gè)R4和R6是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；M是C1～C6亞烷基或者亞苯基；和每一個(gè)q和R是0～2的整數(shù)。
化學(xué)式3 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH2)a-SiR9R10(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和每一個(gè)m和n是3～7的整數(shù)。
對(duì)于用于本發(fā)明生產(chǎn)絕緣膜涂料組合物的有機(jī)溶劑而言，可以使用不對(duì)絕緣膜涂布性能產(chǎn)生負(fù)面影響的任一有機(jī)溶劑。優(yōu)選，使用醚基溶劑或者酯基溶劑。
例如，醚基溶劑比如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇-n-丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚和丙二醇二丙醚；酯基溶劑比如碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、n-乙酸丙酯、i-乙酸丙酯、n-醋酸丁酯、乳酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇二乙酸酯和丙二醇二乙酸酯，可以單獨(dú)使用或者組合使用。
優(yōu)選，使用不包含端羥基的非醇醚基溶劑或者非醇酯基溶劑以改進(jìn)機(jī)械強(qiáng)度。
優(yōu)選，對(duì)于100重量份有機(jī)聚硅氧烷前體包含200～2000重量份該有機(jī)溶劑。如果有機(jī)溶劑含量低于200重量份，絕緣膜的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和涂布性能會(huì)變差。否則，如果超過(guò)2000重量份，不可能得到具有理想厚度的絕緣膜。
在本發(fā)明生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中，使用水水解該硅烷化合物。該涂料組合物包含特定量的水。優(yōu)選，對(duì)于100重量份有機(jī)聚硅氧烷前體，包含4～60重量份、更優(yōu)選10～40重量份的水。如果含水量低于4重量份，機(jī)械強(qiáng)度和低介電性的改進(jìn)微小。否則，如果超過(guò)60重量份，機(jī)械強(qiáng)度不會(huì)進(jìn)一步地改進(jìn)，涂布性能和溶液儲(chǔ)藏穩(wěn)定性變差。
本發(fā)明生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物可進(jìn)一步地包括成孔材料以得到均勻的孔隙分布，制備具有介電常數(shù)2.5或者更低的絕緣膜。
對(duì)于該成孔材料，任何與有機(jī)聚硅氧烷前體和有機(jī)溶劑相容，而且在200～450℃溫度范圍熱可分解的材料都可使用。優(yōu)選，使用線性的有機(jī)分子或者聚合體、交聯(lián)有機(jī)分子或者聚合體、多支鏈有機(jī)分子或者聚合體或者樹(shù)枝狀有機(jī)分子或者聚合體。
成孔材料優(yōu)選的例子是脂族醚、聚醚、脂族酯、聚酯、脂肪族的碳酸酯、聚碳酸酯、脂肪族的丙烯酸脂、具有2～12個(gè)碳原子重復(fù)單元的聚丙烯酸酯。優(yōu)選，成孔材料的重均分子量為500～100,000(聚苯乙烯折算的分子量)，更優(yōu)選為500～50,000。
同樣，成孔材料可包含一種硅烷化合物以改進(jìn)與有機(jī)聚硅氧烷前體的相容性。該成孔材料包括一種硅烷化合物，其可在制備用于共聚的有機(jī)聚硅氧烷前體中加入。
優(yōu)選，對(duì)于100重量份的有機(jī)聚硅氧烷前體，包含100或更少重量份、更優(yōu)選5～100重量份的成孔材料。如果成孔材料含量超過(guò)100重量份，絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度變差。
生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物通過(guò)制備重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷步驟，及將如此制備的有機(jī)聚硅氧烷前體與有機(jī)溶劑和水混合的步驟進(jìn)行制備。
有機(jī)聚硅氧烷前體在酸性條件pH4或更少、優(yōu)選pH1～4下，通過(guò)混合硅烷化合物、酸催化劑和水或者水和有機(jī)溶劑的混合物，經(jīng)水解和縮合制備。
對(duì)于該硅烷化合物，可以使用包括硅、氧、碳和氫原子任何的硅烷化合物。優(yōu)選，使用選自化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或者低聚物的一個(gè)或多個(gè)硅烷化合物。
用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體的酸催化劑可促進(jìn)硅烷化合物的水解和縮合。該酸催化劑不特別限制。優(yōu)選，使用鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、氟酸、蟻酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、一氯醋酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、草酸、丙二酸、磺酸、酞酸、富馬酸、檸檬酸、馬來(lái)酸、油酸、甲基丙二酸、己二酸、對(duì)氨基苯甲酸、或者對(duì)甲苯磺酸。催化劑可以同時(shí)或者連續(xù)不斷的單獨(dú)使用或者組合使用。
根據(jù)反應(yīng)條件確定催化劑含量。優(yōu)選，對(duì)于1摩爾量的用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體的硅烷化合物，使用小于2摩爾的量，更優(yōu)選為0.000001～2摩爾量。如果對(duì)于1摩爾量的硅烷化合物催化劑含量超過(guò)2摩爾量，甚至在低濃度反應(yīng)進(jìn)行太快，因此難以控制分子量，也太容易發(fā)生膠凝作用。
該有機(jī)聚硅氧烷可在水和有機(jī)溶劑存在下進(jìn)行反應(yīng)得到，可在沒(méi)有有機(jī)溶劑的情況下在水中進(jìn)行本體反應(yīng)得到，或者從兩者相結(jié)合的方法得到。
優(yōu)選，對(duì)于1摩爾量的硅烷化合物包含3～40摩爾量的水。如果含水量低于3摩爾量，官能團(tuán)的水解變得不充分，因此物理性質(zhì)會(huì)受到負(fù)面的影響。否則，如果超過(guò)40摩爾量，反應(yīng)溶液變得不均一。
對(duì)于用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體的有機(jī)溶劑，可以使用不阻止硅烷化合物水解和縮合的任一有機(jī)溶劑。優(yōu)選，脂肪族烴基溶劑例如n-戊烷、i-戊烷、n-己烷、i-己烷、2，2，4-三甲基戊烷、環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷；芳烴基溶劑比如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、和甲基乙基苯；酮基溶劑比如丙酮、甲基乙基酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-5-壬酮、甲基-i-5-壬酮、二乙基甲酮、環(huán)己酮、甲基環(huán)己酮和乙酰丙柄；醚基溶劑比如四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、乙醚、n-丙醚、i-丙醚、n-丁基醚、二甘醇二甲醚、二惡英、二甲基二惡英、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇-n-丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚和丙二醇二丙醚；酯基溶劑比如碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、n-乙酸丙酯、i-乙酸丙酯、n-醋酸丁酯、乳酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙基乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇乙酰乙酸酯和丙二醇二乙酸酯；或者酰胺基溶劑比如n-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、n-甲基甲酰胺、n-乙基甲酰胺、n-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、n-甲基乙酰胺、n-乙基礎(chǔ)乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N，N-二乙基乙酰胺，可以單獨(dú)使用或者組合使用。
制備有機(jī)聚硅氧烷前體的水解和縮合反應(yīng)溫度不特別限制。優(yōu)選，反應(yīng)在0～100℃溫度范圍進(jìn)行。在反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)溫度保持不變，或者在反應(yīng)過(guò)程中間歇地或者連續(xù)不斷地進(jìn)行控制。
在反應(yīng)過(guò)程中，低級(jí)醇作為副產(chǎn)品產(chǎn)生。這樣的低級(jí)醇可能損害絕緣膜的涂布性能和機(jī)械強(qiáng)度。另外，如果在其中包含高沸點(diǎn)醇溶劑，有機(jī)聚硅氧烷前體的官能團(tuán)可能經(jīng)歷置換，這負(fù)面影響機(jī)械強(qiáng)度。因此，優(yōu)選醇含量盡可能低。
得到的有機(jī)聚硅氧烷前體包括一個(gè)或多個(gè)選自化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或者低聚物作為水解和縮合重復(fù)單元的硅烷化合物。優(yōu)選，其重均分子量為500～30,000。
在制備本發(fā)明的包括有機(jī)聚硅氧烷前體的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中，用于制備該有機(jī)聚硅氧烷前體的有機(jī)溶劑可以照樣使用。或者，可從用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體的有機(jī)溶劑中除去特定的有機(jī)溶劑，和加入一種新的溶劑。或者，可除去用于制備有機(jī)聚硅氧烷前體所有的有機(jī)溶劑，加入具有優(yōu)異涂布性能的有機(jī)溶劑代替。
具有優(yōu)異涂布性能的有機(jī)溶劑優(yōu)選的例子有，醚基溶劑比如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇-n-丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚和丙二醇二丙醚；酯基溶劑比如碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、n-乙酸丙酯、i-乙酸丙酯、n-醋酸丁酯、乳酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇二乙酸酯和丙二醇二乙酸酯，選自上述的一種或多種溶劑可以單獨(dú)使用或者組合使用。
另外，就機(jī)械強(qiáng)度而言，更優(yōu)選使用不含有端羥基的非醇醚基溶劑或者非醇酯基溶劑。
優(yōu)選，得到的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物包括i)100重量份的有機(jī)聚硅氧烷前體，ii)200～2000重量份的有機(jī)溶劑，和iii)4～60重量份的水。
同樣，該組合物進(jìn)一步地包含成孔材料以制備介電常數(shù)為2.5或更少的絕緣膜。
對(duì)于該成孔材料，任何與有機(jī)聚硅氧烷前體和有機(jī)溶劑相容，而且在200～450℃溫度范圍熱可分解的材料都可使用。優(yōu)選，使用線性的有機(jī)分子或者聚合體、交聯(lián)有機(jī)分子或者聚合體、多支鏈有機(jī)分子或者聚合體或者樹(shù)枝狀有機(jī)分子或者聚合體。
本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜，所述的絕緣膜通過(guò)將生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物涂敷在基材上并進(jìn)行干燥和烘焙而制備。
對(duì)于基材，可以使用硅片、SiO2晶片、SiN晶片或者化合物半導(dǎo)體。
通過(guò)一般的涂敷法涂敷生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。優(yōu)選，通過(guò)旋涂、浸涂、輥式涂布或者噴涂進(jìn)行涂敷以形成均一的厚度。更優(yōu)選，當(dāng)制備用于多層線路半導(dǎo)體器件的中間層絕緣膜時(shí)，使用旋涂。
通過(guò)改變涂料組合物的粘度和旋涂器的轉(zhuǎn)速可控制絕緣膜的厚度。對(duì)于用于多層線路半導(dǎo)體器件的中間層絕緣膜，優(yōu)選絕緣膜的厚度為0.05～2μm。
通過(guò)涂敷涂料組合物并進(jìn)行干燥和烘焙形成具有三維結(jié)構(gòu)的低電介絕緣膜。通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行干燥，也可包括預(yù)烘焙和溫和的烘烤過(guò)程。在預(yù)烘烤過(guò)程過(guò)程中，有機(jī)溶劑緩慢蒸發(fā)，在溫和的烘烤過(guò)程中，特定數(shù)量的官能團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)。在烘烤過(guò)程中剩余官能團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步地反應(yīng)。
優(yōu)選，在50～250℃溫度范圍進(jìn)行干燥。如果溫度低于50℃，干燥可能是不完全的。否則，如果超過(guò)250℃，在充分的干燥之前會(huì)發(fā)生硬化，因此難以得到均一的絕緣膜。
同樣，優(yōu)選在300℃或更高的溫度下進(jìn)行烘焙，更優(yōu)選在300～500℃下進(jìn)行。如果焙烘溫度低于300℃，有機(jī)聚硅氧烷聚合體剩余官能團(tuán)的縮合是不完全的，因此絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度和介電性可能變差。取決于本發(fā)明低電介絕緣膜及使用該絕緣膜制備的半導(dǎo)體器件的熱穩(wěn)定性，適當(dāng)調(diào)整焙烘溫度的上限。
干燥和烘烤過(guò)程可連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)逐漸或者間歇增加溫度。在間歇地進(jìn)行該方法的情況下，最好每個(gè)過(guò)程進(jìn)行1分鐘～5小時(shí)。使用加熱板、烘箱或者加熱爐在氮、氬或者氦的惰性氣體氣氛中；在含氧氣體(例如空氣)氧氣氛中；在真空；或者在含氨或者氫的氣氛中進(jìn)行加熱。加熱方法可與干燥和烘烤過(guò)程的相同或者不同。
同樣本發(fā)明提供如此制備的絕緣膜和包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件。因?yàn)榈玫降慕^緣膜具有優(yōu)異的介電性和機(jī)械強(qiáng)度，因此可用于半導(dǎo)體器件比如大規(guī)模集成電路(LSIs)、系統(tǒng)LSIs、DRAMs、SDRAMs、RDRAMs、DRDRAMs、中間層覆蓋層、硬遮蓋層、蝕刻停止層等等的中間層絕緣膜。另外，其可用于各種目的的保護(hù)膜或者絕緣膜，包括半導(dǎo)體器件表面涂層的保護(hù)膜、多層配線底物的中間層絕緣膜、液晶器件的保護(hù)膜和絕緣防護(hù)膜。
本發(fā)明生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，半導(dǎo)體器件的絕緣膜，其中在半導(dǎo)體器件上的該組合物被涂敷和硬化，包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件提供顯著的低介電性和機(jī)械強(qiáng)度改進(jìn)。
以下，通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，以下實(shí)施例僅僅在于理解本發(fā)明，本發(fā)明不是被以下實(shí)施例所限制。
實(shí)施例1(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)100.0g甲基三甲氧基硅烷和111.75g四甲氧基硅烷加入到490g四氫呋喃溶劑中。然后，185g 0.01N的硝酸水溶液緩慢加入其中。在室溫下反應(yīng)進(jìn)行30分鐘，緩慢增加溫度，在回流下反應(yīng)過(guò)夜(約16小時(shí))。反應(yīng)完成后，用二乙醚溶劑稀釋反應(yīng)溶液，用水洗滌直到pH變成中性。將硫酸鎂加入到有機(jī)層以完全除去水。在真空烘箱中完全除去有機(jī)層中的剩余溶劑以得到有機(jī)聚硅氧烷前體。得到的有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量為2500，相對(duì)可縮合的官能團(tuán)90％摩爾比是羥基。有機(jī)聚硅氧烷前體溶解在丙二醇單甲醚乙酸酯溶劑中形成20wt％溶液以制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(絕緣膜的制備)
1.0g水加入到制備的20g生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中，在硅片上旋轉(zhuǎn)涂敷得到薄膜。在加熱板上分別在80℃和150℃預(yù)烘焙1分鐘。在加熱爐中加熱到430℃后，硬化1小時(shí)得到絕緣膜。
制備的絕緣膜的介電常數(shù)為2.98、彈性(模量)為16.2GPa和硬度為2.45GPa。
實(shí)施例2(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)以與實(shí)施例1同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于將1.0g水和8.6g包含分子量為5000、而且具有30wt％聚環(huán)氧乙烷(PEO)的聚環(huán)氧乙烷(PEO)-聚環(huán)氧丙烷(PPO)-聚環(huán)氧乙烷(PEO)三嵌段共聚物的20wt％丙二醇單甲醚醋酸酯溶液加入到20g生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為2.26、彈性為5.6GPa和硬度為0.72GPa。
比較實(shí)施例1(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)以與實(shí)施例1同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于不加入水。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為3.16、彈性為14.6GPa和硬度為2.1GPa。
比較實(shí)施例2(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)以與實(shí)施例1同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于加入0.05g的水。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為3.14、彈性為14.4GPa和硬度為2.09GPa。
比較實(shí)施例3(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)100.0g甲基三甲氧基硅烷和111.75g四甲氧基硅烷加入到490g四氫呋喃溶劑中。然后，46.0g 0.01N的硝酸水溶液緩慢加入其中。在室溫下反應(yīng)進(jìn)行30分鐘后，緩慢增加溫度，反應(yīng)在回流下過(guò)夜(約16小時(shí))。反應(yīng)完成后，用二乙醚溶劑稀釋反應(yīng)溶液，用水洗滌直到pH變成中性。將硫酸鎂加入到該有機(jī)層中以完全除去水。在真空烘箱中完全除去該有機(jī)層剩余的溶劑以得到有機(jī)聚硅氧烷前體。得到的有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量為3300，相對(duì)可縮合的官能團(tuán)，60％摩爾比是羥基。將有機(jī)聚硅氧烷前體溶解在丙二醇單甲醚乙酸酯溶劑中形成20wt％的溶液以制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于加入0.5g的水。
制備的絕緣膜的介電常數(shù)為3.10、彈性為12.4GPa和硬度為1.83GPa。
比較實(shí)施例4(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)
以與實(shí)施例1同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例2制備絕緣膜，不同之處在于不加入水。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為2.33、彈性為4.9GPa和硬度為0.60GPa。
比較實(shí)施例5(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)7.5g甲基三甲氧基硅烷和11.46g四乙氧基甲硅烷加入到104.1g蒸餾水和266.4g乙醇的混合物溶液中。在加入3.0g 40％甲胺水溶液后，在60℃下反應(yīng)2小時(shí)。然后，加入120g丙二醇單丙醚，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)溶劑直到總?cè)芤褐亓孔兂?0g。制備的有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量為890,000。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于1.0g水加入到20g生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物中。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為2.21、彈性為4.41GPa和硬度為0.60GPa。
比較實(shí)施例6(生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物的制備)以與比較實(shí)施例5同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于不加入水。
制備的絕緣膜介電常數(shù)為2.20、彈性為4.31GPa和硬度為0.59GPa。
比較實(shí)施例7(制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物(堿催化劑反應(yīng)))以與比較實(shí)施例5同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備生產(chǎn)絕緣膜II的涂料組合物II(酸催化劑反應(yīng)))100.0g甲基三甲氧基硅烷和44.7g四乙氧基甲硅烷加入到300g四氫呋喃溶劑中。然后，它與262.2g的蒸餾水混合，然后緩慢向其中加入29.1g的0.1N硝酸。在室溫下反應(yīng)進(jìn)行30分鐘，緩慢增加溫度，在回流下反應(yīng)過(guò)夜(約24小時(shí))。反應(yīng)完成后，用二乙醚溶劑稀釋反應(yīng)溶液，用水洗滌直到pH變成中性。將硫酸鎂加入到有機(jī)層以完全除去水。在真空烘箱中完全除去有機(jī)層中的剩余溶劑以得到有機(jī)聚硅氧烷前體。得到的有機(jī)聚硅氧烷前體的重均分子量為1680。將有機(jī)聚硅氧烷前體溶解在丙二醇單甲醚乙酸酯溶劑中形成20wt％的溶液以制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于將3.0g的水加入60g生產(chǎn)絕緣膜涂料組合物I和20g生產(chǎn)絕緣膜涂料組合物II的混合物溶液中。
制備的絕緣膜的介電常數(shù)為2.49、彈性為6.8GPa和硬度為1.0GPa。
比較實(shí)施例8(制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物(堿催化劑反應(yīng)))以與比較實(shí)施例5同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備生產(chǎn)絕緣膜II的涂料組合物II(酸催化劑反應(yīng)))以與比較實(shí)施例7同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如比較實(shí)施例7制備絕緣膜，不同之處在于不加入水。
制備的絕緣膜的介電常數(shù)為2.48、彈性為6.7GPa和硬度為1.0GPa。
比較實(shí)施例9(制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物(堿催化劑反應(yīng)))以與比較實(shí)施例5同樣地方式制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物。
(制備絕緣膜)如實(shí)施例1制備絕緣膜，不同之處在于將0.3g 20wt％(丙二醇單甲醚醋酸酯溶液)的分子量為5000、而且含有30wt％聚環(huán)氧乙烷(PEO)的聚環(huán)氧乙烷(PEO)-聚環(huán)氧丙烷(PPO)-聚環(huán)氧乙烷(PEO)三嵌段共聚物加入20g生產(chǎn)絕緣膜涂料組合物中。
制備的絕緣膜的介電常數(shù)為2.33、彈性為4.8GPa和硬度為0.56。
通過(guò)以下方法測(cè)定實(shí)施例1和2，及對(duì)比例1～9制備的絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度和介電常數(shù)。該結(jié)果顯示于以下表1中。
a)機(jī)械強(qiáng)度-絕緣膜被旋轉(zhuǎn)涂敷在硅片上并硬化。然后，使用NanoIndenter測(cè)定機(jī)械強(qiáng)度。
b)介電常數(shù)-通過(guò)MIS(金屬絕緣體半導(dǎo)體)方法將絕緣膜旋轉(zhuǎn)涂敷在硅片上并硬化。然后，將Al(鋁)沉積在絕緣膜上，在1MHz下測(cè)量介電常數(shù)。
c)通過(guò)1H-核磁共振譜測(cè)定實(shí)施例1制備的有機(jī)聚硅氧烷前體中的羥基與可縮合的官能團(tuán)的摩爾比。結(jié)果顯示于圖1中。
表1

如表1所示，實(shí)施例1的絕緣膜是從包括小分子量的有機(jī)聚硅氧烷前體和特定量水的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物制備的，比不含水或者含痕量水的對(duì)比例1～4制備的絕緣膜具有更低的介電常數(shù)和較好的彈性。
同樣，當(dāng)加入成孔材料形式孔時(shí)，實(shí)施例2的絕緣膜比比較實(shí)施例4得到的絕緣膜具有更低的介電常數(shù)和較好的彈性。
如對(duì)比例5～9所示，當(dāng)通過(guò)堿催化劑反應(yīng)制備大分子量的有機(jī)聚硅氧烷時(shí)，由于水很少可改進(jìn)介電性和機(jī)械強(qiáng)度。同樣，如對(duì)比例5～9所示，當(dāng)絕緣膜包含具有大分子量的有機(jī)聚硅氧烷前體時(shí)，可以有效地減少介電常數(shù)。然而，少量的小分子量有機(jī)聚硅氧烷阻止孔的產(chǎn)生，因此增加了介電常數(shù)。
在比較實(shí)施例9中，當(dāng)大分子量的有機(jī)聚硅氧烷前體與成孔材料與一起使用時(shí)，孔隙產(chǎn)生沒(méi)有效果，增加了介電常數(shù)。
如表1所示，本發(fā)明的生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物提供具有低電介常數(shù)和優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的絕緣膜。
如上所述，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，所述的絕緣膜具有低電介常數(shù)和顯著改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度，及提供一種通過(guò)涂敷和硬化該組合物制備的用于半導(dǎo)體器件的絕緣膜，及提供一種包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
盡管參考優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地描述了本發(fā)明，本領(lǐng)領(lǐng)的普通技術(shù)人員預(yù)期在不背離所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明精神和范圍的前提下，會(huì)有各種各樣的改變和替換。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，包括a)重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體；b)有機(jī)溶劑；和c)水。
2.權(quán)利要求1的涂料組合物，包括a)100重量份所述的有機(jī)聚硅氧烷前體；b)200～2000重量份所述的有機(jī)溶劑；和c)5～60重量份的水。
3.權(quán)利要求1的涂料組合物，所述的有機(jī)聚硅氧烷前體的羥基摩爾比占可縮合官能團(tuán)總數(shù)的80％或以上。
4.權(quán)利要求1的涂料組合物，所述的有機(jī)聚硅氧烷前體的不能水解的官能團(tuán)與硅原子(官能團(tuán)/Si)的摩爾比為0.35～0.75。
5.權(quán)利要求1的涂料組合物，所述的有機(jī)溶劑是非醇醚基溶劑或者非醇酯基溶劑。
6.權(quán)利要求1的涂料組合物，所述的有機(jī)聚硅氧烷前體包括一個(gè)或多個(gè)選自以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或者低聚物作為水解和縮合重復(fù)單元的硅烷化合物。[化學(xué)式1]SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)，[化學(xué)式2]R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r其中每一個(gè)R3和R5獨(dú)立地是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基、線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基，每一個(gè)R4和R6獨(dú)立地是線性的或者支鏈的C1～C4烷氧基，M是C4～C6亞烷基或者亞苯基，及每一個(gè)q和r是0～2的整數(shù)， 和[化學(xué)式3] 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH2)a-SiR9R100(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈的C1～C4烷氧基；和每一個(gè)間m和n是3～7的整數(shù)。
7.權(quán)利要求1的涂料組合物，進(jìn)一步包括d)一種成孔材料。
8.權(quán)利要求7的涂料組合物，包括d)相對(duì)100重量份所述的有機(jī)聚硅氧烷前體，5～100重量份所述的成孔材料。
9.權(quán)利要求7的涂料組合物，所述的成孔材料選自在200～450℃溫度范圍內(nèi)可熱分解的線性的有機(jī)分子、線性的有機(jī)聚合物、交聯(lián)的有機(jī)分子、交聯(lián)的有機(jī)聚合物、多支鏈有機(jī)分子、多支化聚合物、樹(shù)枝狀有機(jī)分子和樹(shù)枝狀有機(jī)聚合物中的一種材料。
10.一種制備低電介絕緣膜的方法，包括如下的步驟a)制備重均分子量為500～30,000的有機(jī)聚硅氧烷前體；b)通過(guò)混合i)所述的有機(jī)聚硅氧烷前體，ii)有機(jī)溶劑和iii)水制備生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物；c)將所述的涂料組合物涂敷在半導(dǎo)體器件的基材上；及d)干燥和烘焙所述的涂料組合物以生產(chǎn)絕緣膜。
11.權(quán)利要求10的制備方法，所述的有機(jī)聚硅氧烷前體通過(guò)混合i)以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或低聚物的一種或多種硅烷化合物；ii)酸催化劑；和iii)水或者水和有機(jī)溶劑的混合物，并水解和縮合該有機(jī)聚硅氧烷前體，化學(xué)式1SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)，[化學(xué)式2]R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r其中，每個(gè)R3和R5是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；每一個(gè)R4和R6是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；M是C1～C6亞烷基或者亞苯基；和每一個(gè)q和r是0～2的整數(shù)，化學(xué)式3 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH2)a-SiR9R10(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和每一個(gè)間m和n是3～7的整數(shù)。
12.權(quán)利要求10的制備方法，所述的有機(jī)聚硅氧烷前體包括選自以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或低聚物的一種或多種硅烷化合物作為水解和縮合重復(fù)單元化學(xué)式1SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)，化學(xué)式2R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r其中每一個(gè)R3和R5是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基、線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基，每一個(gè)R4和R6是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；M是C1～C6亞烷基或者亞苯基；和每一個(gè)q和R是0～2的整數(shù)，和化學(xué)式3 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH2)a-SiR9R10(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和每一個(gè)間m和n是3～7的整數(shù)。
13.權(quán)利要求10的制備方法，所述的組合物包括i)100重量份的有機(jī)聚硅氧烷前體；ii)200～2000重量份的有機(jī)溶劑，和iii)4～60重量份的水。
14.權(quán)利要求10的制備方法，所述的組合物進(jìn)一步包括iv)一種成孔材料。
15.權(quán)利要求14的制備方法，所述的組合物包括iv)相對(duì)100重量份所述的有機(jī)聚硅氧烷前體，5～100重量份所述的成孔材料。
16.權(quán)利要求14的制備方法，所述的成孔材料選自在200～450℃溫度范圍內(nèi)可熱分解的線性的有機(jī)分子、線性的有機(jī)聚合物、交聯(lián)的有機(jī)分子、交聯(lián)的有機(jī)聚合物、多支鏈有機(jī)分子、多支化聚合物、樹(shù)枝狀有機(jī)分子和樹(shù)枝狀有機(jī)聚合物中的一種材料。
17.一種如權(quán)利要求10的方法制備的用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜，包括以下化學(xué)式1～3代表的硅烷化合物、由其得到的二聚物或者低聚物作為水解和縮合重復(fù)單元的一種或多種硅烷化合物化學(xué)式1SiR1pR24-p其中R1是氫、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R2是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和p是1或者2的整數(shù)。[化學(xué)式2]R3qR43-qSi-M-SiR5rR63-r其中，每個(gè)R3和R5是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；每一個(gè)R4和R6是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；M是C1～C6亞烷基或者亞苯基；和每一個(gè)q和r是0～2的整數(shù)，和化學(xué)式3 其中，R7是氫、氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R8是氫、羥基或者線性的或者支鏈C1～C4烷氧基或者-(CH2)a-SiR9R10(其中a是2或者3)；R9是氟、芳基、乙烯基、烯丙基或者線性的或者支鏈C1～C4氟取代的烷基或者未取代的烷基；R10是線性的或者支鏈C1～C4烷氧基；和每一個(gè)間m和n是3～7的整數(shù)。
18.一種包括權(quán)利要求17的低電介絕緣膜的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)絕緣膜的涂料組合物，一種使用該涂料組合物制備低電介絕緣膜的方法，由其得到的用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜和包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)具有低電介常數(shù)絕緣膜而且能夠生產(chǎn)優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度(彈性)絕緣膜的涂料組合物，使用該涂料組合物制備低電介絕緣膜的方法，由其得到的用于半導(dǎo)體器件的低電介絕緣膜，和包括該絕緣膜的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的涂料組合物包括小分子量的有機(jī)硅氧烷樹(shù)脂和水，可顯著改進(jìn)絕緣膜的低介電性和機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H01L21/312GK1697865SQ200480000330
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者文明善, 高敏鎮(zhèn), 南惠映, 姜晶元, 崔笵圭, 金秉魯, 姜貴權(quán), 金永得, 樸相敃 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社