CN101479664A - 光敏材料及其应用 - Google Patents

光敏材料及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN101479664A
CN101479664A CNA2006800551506A CN200680055150A CN101479664A CN 101479664 A CN101479664 A CN 101479664A CN A2006800551506 A CNA2006800551506 A CN A2006800551506A CN 200680055150 A CN200680055150 A CN 200680055150A CN 101479664 A CN101479664 A CN 101479664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composition
combination
alkyl
film
monosilane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800551506A
Other languages
English (en)
Inventor
刘亚群
丁喆
杨睦
夏庆玲
P·史密斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of CN101479664A publication Critical patent/CN101479664A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • C09D183/06Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C09D4/06Organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond in combination with a macromolecular compound other than an unsaturated polymer of groups C09D159/00 - C09D187/00
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0755Non-macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02214Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
    • H01L21/02216Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H01L21/02348Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1248Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition or shape of the interlayer dielectric specially adapted to the circuit arrangement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

描述了光敏组合物,其包括a)至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)至少一种光引发剂;和c)至少一种溶剂。光敏组合物还由a)至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)至少一种光引发剂;和c)至少一种溶剂的结合形成。描述了该光敏组合物的制备方法,其包括a)提供至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)提供至少一种光引发剂;c)提供至少一种溶剂;和d)将该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合、该至少一种光引发剂和该至少一种溶剂相结合以形成该光敏组合物。

Description

光敏材料及其应用
发明领域
此处描述了用于各种应用的光敏材料、化合物和组合物。此外,还预期了包括这些光敏材料、化合物和组合物的膜、层和介电材料。
背景技术
在微电子工业中的某些应用的制造中,具有图案化介电材料或层是必须的和/或有用的。集成电路、插入机构(interposer)、平板显示器、多芯片模件、缓冲再分布(bumping redistribution)、钝化应力缓冲器和印刷电路板上的薄膜累积层都是其中图案化的介电材料或层是有用的且有时是必须的应用实例。目前,由于其与干法蚀刻相比较高的蚀刻速度和较低的成本,使用湿法蚀刻在介电材料和层中形成这些图案。
通常,在该湿法蚀刻工艺中使用由对蚀刻工艺有抵抗作用的材料构成的光致抗蚀剂。将该光致抗蚀剂施加在该介电材料上,并曝光于图案化且活化性的辐射。该辐射可以通过图案或以图案化曝光施加于该光致抗蚀剂材料。然后在显影步骤中(通常用碱性水溶液)通常以相应的图像方式除去该光致抗蚀剂和该介电材料。然后除去剩余的光致抗蚀剂材料,留下该介电材料的图像方式分布。
当该介电材料或介电前体是光敏性的时,可以避免前述提及的蚀刻方法的一些成本和复杂性。特别地,不需要光致抗蚀剂,因此不需要涂覆、成像和去除该光致抗蚀剂。在正片系统中,在显影过程中将曝光于活化辐射的所述部分介电材料或其前体除去。(参见例如美国授权专利6361926和美国公开2003/0193624)。在负片光敏系统中,在显影过程中将未曝光于活化辐射的所述部分介电材料或其前体除去。
通常使用有机和混合材料(例如聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、聚降冰片烯(PNB)和聚硅氧烷)作为介电材料。主要使用可以视为由二氧化硅和有机部分组成的混合材料的聚硅氧烷,因为其具有良好的热稳定性、优良的透射率、杰出的粘合性、良好的平面化和良好的机械性质。
B.R.Harkness等,“Photopatternable Thin Films from Silyl HydrideContaining Silicone Resins and Photobase Generators”,Polymers forAdvanced Technologies,10,669-677(1999)和“Demonstration of aDirectly photopatternable Spin-On-Glass Based on HydrogenSilsesquioxane and Photobase Generators”,Macromolecules,31,4798-4805(1998)公开了使用含甲硅烷基氢化物的聚硅氧烷作为光敏介电材料。然而,其厚度太低,而且该材料不能满足用于平板显示器的钝化层的需求。
美国授权专利6974970公开了可以使用不饱和碳-碳基团和具有芳香族取代基的聚硅氧烷作为光活性介电材料。不幸的是,Si原子上的芳基的空间位阻性限制了Si-OH(硅烷醇)基团的有利交联的可能性。相信该空间位阻性和缺乏Si-OH交联将不利地降低其电性质。
Y.Lyu等,“Photo Patternable Porous Siloxane Thin Films UsingCyclodextrines as Template Materials”,Thin Solid Films,496,526-532(2006)教导了使用包含致孔基团(也称作porogen)的聚硅氧烷作为介电材料。然而,相应的显影剂并不是烷烃水溶液,这是FPD工业不接受的。
因此,制备和使用如下光敏材料、化合物和组合物会是理想的:其a)可以在不使用层叠在介电材料上的单独光致抗蚀剂材料的情况下形成图案,b)可以用平板显示器(FPD)工业和制备和使用微电子的其他工业中通常接受的材料和方法制备和使用,c)可以在应用之前或原位制备,和d)可以用于制备显示器,例如FPD、发光二极管、光电应用、集成电路应用、层间绝缘件、钝化膜和平坦化膜,例如制备薄膜晶体管(TFT)中所用的那些。
发明内容
公开了光敏组合物,其包括a)至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)至少一种光引发剂;和c)至少一种溶剂。光敏组合物还由a)至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)至少一种光引发剂;和c)至少一种溶剂的组合形成。
公开了光敏组合物的制备方法,其包括a)提供至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;b)提供至少一种光引发剂;c)提供至少一种溶剂;和d)将该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合、该至少一种光引发剂和该至少一种溶剂相结合以形成该光敏组合物。
附图简述
图1:预期实施方案的工艺流程图。
图2显示了使用预期光敏材料的工艺流程图的实例。
图3显示了传统有源矩阵型液晶显示器(LCD)装置的截面图。
图4显示了另一类型的传统显示器装置。
图5显示了用于计算平坦化数据的预期方法。
发明详述
已经开发并在此描述了光敏材料,其a)可以在不使用层叠在介电材料上的单独光致抗蚀剂材料的情况下形成图案,b)可以用平板显示器(FPD)工业和制备和使用微电子的其他工业中通常接受的材料和方法制备和使用,c)可以在应用之前或原位制备,和d)可以用于制备显示器,例如FPD、发光二极管、光电应用、集成电路应用、层间绝缘件、钝化膜和平坦化膜,例如制备薄膜晶体管(TFT)中所用的那些。这些光敏材料是由至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合制备而成,和/或包括至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合。还预期所述单体化合物和聚合化合物是可交联的。
预期的光敏材料(也可以称作介电前体)是由包含至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合、至少一种光引发剂(其可以是自由基光引发剂或阳离子光引发剂)和非必要的水的组合物制成。此外,也可以包括至少一种溶剂和/或其他组分。将该光敏材料通过已知方法施加到适合的表面或基体(例如用于制备装置,例如半导体装置、集成电路(“IC”)、显示器装置、薄膜晶体管等)上以形成膜。然后将该材料曝光、显影和固化以制备图案化的含硅(例如二氧化硅)膜。
此处所用的术语“单体化合物”用于描述可以用于所公开的预期组合物和材料中的该类单体和预聚物。单体通常描述那些包含碳和具有较低分子量的分子或化合物。(参见Hawley’s Condensed ChemicalDictionary,12th版,Richard J.Lewis,Sr.(编辑)。)预聚物描述通常不认为是单体的分子或化合物的类,例如自由基化合物或基团、较大分子量的化合物和分子、杂环和杂分子、非碳基分子等。
此处所用的术语“聚合化合物”用于描述可以用于所公开的预期组合物和材料中的该类低聚物和聚合物。低聚物通常描述那些金包含仅仅一些单体单元的聚合物分子或化合物,例如二聚物、三聚物或四聚物。(参见Hawley’s Condensed Chemical Dictionary,12th版,Richard J.Lewis,Sr.(编辑)。)聚合物通常描述那些包含单体、预聚物、低聚物或其组合的高分子量的大分子化合物。
如上所述,预期的光敏材料是由至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合制备而成,和/或包括至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合。还预期所述单体化合物和聚合化合物是可交联的。在一些实施方式中,预期的单体化合物和聚合化合物应当具有至少两种可水解的活性基团。这些活性基团包括那些可水解的基团,例如烷氧基(RO)、乙酰氧基(AcO)等。不由任何假设所限制,相信水使硅基单体化合物和聚合化合物上的活性基团水解以形成Si-OH基团(硅烷醇)。然后这些硅烷醇基团将与其他硅烷醇或其他活性基团进行缩合反应(交联),如下式所示:
Si—OH+HO—Si→Si--O—Si+H2O
Si—OH+RO—Si→Si--O—Si+ROH
Si—OH+AcO—Si→Si--O—Si+AcOH
Si—OAc+AcO—Si→Si--O—Si+Ac2O
其中:
R包括烷基或芳基,Ac表示酰基,代表为CH3CO。
这些预期的缩合反应导致形成含硅聚合化合物。在一种实施方式中,该至少一种单体化合物包括至少一种如式1所示的化合物:
RxFy-Si-Lz    (式1)
其中x为0~3,y为0~3,z为1~4,
R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合,
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团,例如:
a)乙烯基
H2C=CH——,
b)(甲基)丙烯酰基(其中R0为H或CH3或其他烷基):
Figure A200680055150D00111
c)N-乙烯基吡咯烷酮基
d)二氢吡喃酮(dihydropyrandone)基
Figure A200680055150D00113
L包括至少一种电负性基团,例如羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基或其组合。
预期的单体化合物的实例由式1所示,当x小于3,y小于3,z为1~4;R包括烷基、芳基或H;F为不饱和的和L包括电负性基团。适合化合物的其他实例包括:
Si(OCH2CH3)4四乙氧基甲硅烷、
Si(OCH3)4四甲氧基甲硅烷、
Si(OCH2CF3)4四(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷、
Si(OCOCF3)4四(三氟乙酰氧基)甲硅烷、
Si(OCN)4四异氰酸根合甲硅烷、
CH3Si(OCH2CH3)3三(乙氧基)甲基甲硅烷、
CH3Si(OCH2CF3)3三(2,2,2-三氟乙氧基)甲基甲硅烷、
CH3Si(OCOCF3)3三(三氟乙酰氧基)甲基甲硅烷*
CH3Si(OCN)3甲基三异氰酸根合甲硅烷、
CH3CH2Si(OCH2CH3)3三(乙氧基)乙基硅烷、
CH2=CH(CH3)COOCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2 3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基甲硅烷、
CH2=CH(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷、
CH2=CH(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3 3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基甲硅烷、
CH2=CH(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3 3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基甲硅烷、
CH3(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3 3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷、
CH2=CHSi(OCH2CH3)3乙烯基三乙氧基甲硅烷、
CH2=CHSi(OCH3)3乙烯基三甲氧基甲硅烷、
CH2=CHSiCl3乙烯基三氯甲硅烷、
PhCH=CHCOOCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3 3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基肉桂酸酯。
*一旦暴露于水生成酸催化剂。
上述单体化合物的组合也可以用于该组合物中以形成此处公开的膜。此外,在此处公开的组合物和膜中也可以使用甲基丙烯酰氧基(烷基)n烷氧基硅烷,其中n为1~100。应当理解对于这些在化合物中具有多于一个烷基的化合物,烷基或烷氧基可以相同或不同。例如,预期了3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基甲硅烷、以及3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三乙氧基甲硅烷和3-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷。
在另一实施方式中,此处预期的组合物包括使用式1所示的这些化合物并使这些化合物在一起反应(例如水解和缩合)合成的聚合化合物,其中数均分子量(MWn)小于约300000。在一些实施方式中,MWn在约150~约300000原子质量单位范围内,在另一些实施方式中,MWn在约150~约10000原子质量单位范围内。
在其他实施方式中,硅基单体化合物也可以包含有机硅烷,包括例如依照式2的烷氧基甲硅烷:
Figure A200680055150D00131
式2
式2是式1的变体,其中x和y都为0。在这种实施方式中,式2表示了烷氧基甲硅烷,其中R1、R2、R3和R4基团独立为C1~C4的烷氧基,剩余部分如果需要包括氢、烷基、苯基、卤素、取代苯基或其组合。此处所用的术语“烷氧基”包括在接近室温的温度通过水解可以容易地与硅分离的任何其他有机基团。在式2中,Rx(x=1、2、3、4)基团可以包括2-羟基乙氧基(ethylene glycoxy)、2,3-二羟基丙氧基(propylene glycoxy)等,在一些实施方式中,所有四个Rx(x=1、2、3、4)基团包括甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基。在其他实施方式中,依照式2的烷氧基甲硅烷包括四乙氧基甲硅烷(TEOS)和四甲氧基甲硅烷。
在另外的实施方式中,预期的单体化合物也可以包括式2所述的烷基烷氧基硅烷,其中至少两个R基团独立为C1~C4烷基烷氧基,其中该烷基部分为C1~C4烷基,该烷氧基部分为C1~C6烷氧基或醚-烷氧基;剩余部分如果需要包括氢、烷基、苯基、卤素、取代苯基或其组合。在一种实施方式中,各Rx包括甲氧基、乙氧基或丙氧基。在另一实施方式中,至少两个Rx基团为烷基烷氧基,其中该烷基部分为C1~C4烷基,该烷氧基部分为C1~C6烷氧基。在用于气相前体的另一实施方式中,至少两个Rx基团为式(C1~C6烷氧基)n的醚-烷氧基,其中n为2~6。
预期的硅基单体化合物包括例如至少一种烷氧基硅烷,例如四乙氧基甲硅烷、四丙氧基甲硅烷、四异丙氧基甲硅烷、四(甲氧基乙氧基)甲硅烷、四(甲氧基乙氧基乙氧基)甲硅烷,所有这些都具有四个可以水解且然后缩合以制备烷基烷氧基甲硅烷(例如甲基三乙氧基甲硅烷和芳基烷氧基甲硅烷,例如苯基三乙氧基甲硅烷)和聚合物前体(例如三乙氧基甲硅烷)的基团,所有这些都为该膜提供了Si-H官能团。预期四(甲氧基乙氧基乙氧基)甲硅烷、四烷氧基甲硅烷、三(三氟乙酰氧基)烷基甲硅烷、烷基三异氰酸根合甲硅烷、四(乙氧基乙氧基)甲硅烷、四(丁氧基乙氧基乙氧基)甲硅烷、3-丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、四(2-ethylthoxy)甲硅烷、四(甲氧基乙氧基)甲硅烷、乙烯基三烷氧基甲硅烷和四(甲氧基丙氧基)甲硅烷也单独或与其他单体化合物和/或聚合化合物相结合适用于此处所述的组合物和膜中。
在其他实施方式中,单体化合物包括乙酰氧基甲硅烷、乙氧基甲硅烷、甲氧基甲硅烷或其组合。在一些实施方式中,该单体化合物包括四乙酰氧基甲硅烷、C1~约C6烷基或芳基-三乙酰氧基甲硅烷或其组合。在其他实施方式中,该单体化合物包括三乙酰氧基甲硅烷,例如甲基三乙酰氧基甲硅烷。在其他实施方式中,该单体化合物包括至少一种四烷氧基甲硅烷和一种基于硅的丙烯酰基。在其他实施方式中,该单体化合物包括至少一种四烷氧基甲硅烷、一种烷基烷氧基甲硅烷和一种基于硅的丙烯酰基。
该至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合可以以任意适合量存在,只要该组合物满足前述的目的即可。预期该至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合的含量小于约80重量百分比(wt%)以形成该光敏组合物。在其他实施方式中,该至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合的含量小于60重量百分比。在其他实施方式中,该至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合的含量在10~80重量百分比范围内。在其他实施方式中,该至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合的含量在20~60重量百分比范围内。
此处所述的光敏材料可以包括至少一种单体化合物、至少一种聚合化合物或其组合、至少一种光引发剂和至少一种溶剂。该预期的聚合化合物可以由式1和/或式2所示的单体化合物通过例如水解和缩合的反应形成。在某个实施方式中,这种聚合化合物的数均分子量(MWn)小于约1000000。在一些实施方式中,MWn在约150~约100000原子质量单位范围内,在另一些实施方式中,MWn在约500~约10000原子质量单位范围内。由此处所述的单体化合物形成的预期的聚合化合物的典型结构由式3所示:
(RxSiO2-x/2)a(FySiO2-y/2)b(LzSiO2-z/2)c    式3
其中x为0~4,y为0~4,z为0~4,a为0~10000,b为0~10000,c为0~10000;R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合;F包括至少一种烷基,其用至少一种不饱和官能团(例如乙烯基、(甲基)丙烯酰基、N-乙烯基吡咯烷酮基、二氢吡喃酮基或其组合)封端或结合有所述至少一种不饱和官能团;L包括电负性基团,例如羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基或其组合。
如前所述,此处所述的组合物可以包括至少一种光引发剂,其经设计以产生自由基。预期的光引发剂包括I型光引发剂和II型光引发剂。此处所用的短语“I型光引发剂”是指一旦经过辐照就会发生单分子键裂反应由此产生自由基的那些光引发剂。适合的I型光引发剂包括安息香醚、苯甲基缩酮、α-二烷氧基-苯乙酮、α-羟基烷基苯基酮和酰基-氧化膦。此处所用的术语“II型光引发剂”是指在该光引发剂在激发状态下与作为共引发剂的第二化合物相互作用的情况下发生双分子反应的那些光引发剂。适合的II型光引发剂包括二苯甲酮、噻吨酮和二茂钛(titanocene)。适合的共引发剂包括胺官能单体、低聚物或聚合物。可以使用伯胺、仲胺和叔胺。在一些预期的实施方式中,在此处所述的组合物中使用叔胺。
I型和II型光引发剂都是在市场上可以获得的,例如作为获自Ciba-Geigy Corp.,Tarrytown,N.Y.的IRGACURETM 184(1-羟基环己基苯基酮)、IRGACURETM 907(2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮)、IRGACURETM 369(2-苯甲基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮)、IRGACURETM 819(双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)、IRGACURETM 500(50wt%的1-羟基环己基苯基酮和50wt%的苯甲酮的组合)、Irgacure 651(2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮)、IRGACURETM1700(25wt%的双(2,6-二甲氧基苯甲酰基-2,4,4-三甲基戊基)氧化膦和75wt%的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的组合)、IRGACURETM 1800(25%的双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基氧化膦和75%的1-羟基-环己基-苯基酮)、IRGACURETM 379(2-二甲基氨基-2-(4-甲基-苯甲基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮)、IRGACURETM 2959(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮)、IRGACURETM 127(2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯甲基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮)、IRGACURETM 784(双(η-5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛)、IRGACURETM OXE01(1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)苯基]-、2-(O-苯甲酰肟))、IRGACURETM OXE02(乙酮(ethanone)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-、1-(O-乙酰肟))、DAROCURTMITX(2-异丙基噻吨酮)、DAROCURTM 1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)和DAROCURTM 4265(50wt%的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基-氧化膦和50wt%的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的组合)、获自LambertiSpa,Gallarate,Italy的ESACURETM KIP 100和ESACURETM TZT、获自Aldrich Co.,Milwaukee,Wis.,U.SA.的2-或3-甲基苯甲酮、或获自RahnRadiation Curing的GENOCURETM CQ、GENOCURETM BOK和GENOCURETM M.F.。在此也可以使用这些材料的组合。
该至少一种光引发剂组分的含量可以为小于组合物总重量的约20%。在一些实施方式中,该至少一种光引发剂组分的含量可以为组合物总重量的约0.01%~约20%。在其他实施方式中,该至少一种光引发剂组分的含量可以为约0.02%~约15%,在另一些实施方式中,为约0.05%~约10%。
此处预期的组合物还可以包括聚合抑制剂或光稳定剂。这些材料根据所需的特别用途或应用以不同量使用。当包括时,其含量将足以提供提高的储存稳定性,同时对于该组合物仍获得足够的光敏感性。适合的抑制剂包括苯醌、萘醌、氢醌衍生物及其混合物。适合的光稳定剂包括羟基苯甲酮、苯并三唑、氰基丙烯酸酯、三嗪、N,N’-草酰二苯胺衍生物、聚(萘酸乙二醇酯)、受阻酚、甲脒、肉桂酸酯、丙二酸酯衍生物及其组合。
预期的光敏组合物可以任选地包括至少一种溶剂。预期的溶剂包括任何在所需温度(例如临界温度)下挥发,或可以有助于任何上述设计的目的或需求的适合的纯的分子或分子混合物。该溶剂也可以包括任意适合的纯的极性和非极性化合物或其混合物。此处所用的术语“纯的”是指具有恒定组成的组分。例如,纯水仅由H2O组成。此处所用的术语“混合物”是指不纯的组分,包括盐水。此处所用的术语“极性”是指在分子或化合物的一点或顺着该分子或化合物产生不相等的电荷、部分电荷或自发电荷分布的分子或化合物的性质。此处所用的术语“非极性”是指在分子或化合物的一点或顺着该分子或化合物产生相等的电荷、部分电荷或自发电荷分布的该分子或化合物的性质。在该组合物中可以任选地包括溶剂以降低其粘度并有助于通过本领域标准方法均匀涂覆到基体上。
预期的溶剂是在此次所公开的应用的情况下容易除去的那些。例如,预期的溶剂与该前体组分的沸点相比,具有较低的沸点。在一些实施方式中,预期的溶剂具有小于约250℃的沸点。在其他实施方式中,预期的溶剂具有在约50℃~约250℃范围内的沸点,以使该溶剂能够从施加的膜中蒸发掉并将该光敏组合物的活性部分保留下来。为了满足各种安全性和环境需求,该至少一种溶剂具有高的闪点(通常高于约40℃)和较低的毒性水平。
适合的溶剂包括任何在所需温度下挥发的单独的有机、有机金属或无机分子或其混合物。在一些预期的实施方式中,该溶剂或溶剂混合物(包含至少两种溶剂)包括被认为是烃族溶剂的部分的那些溶剂。烃溶剂是包括碳和氢的那些溶剂。应当理解多数烃溶剂是非极性的;然而,有一些烃溶剂可以被认为是极性的。烃溶剂通常分为三种:脂肪族、环状的和芳香族的。脂肪族烃溶剂可以包括直链化合物和具有支链且可能交联的化合物,然而,脂肪族烃溶剂并不认为是环状的。环状烃溶剂是包括在环结构中取向的至少三个碳原子且具有与脂肪族烃溶剂相似性质的那些溶剂。芳香族烃溶剂是包括通常三个或更多个不饱和键且具有由共同键连接的单一环或多环和/或稠合在一起的多个环的那些溶剂。预期的烃溶剂包括甲苯、二甲苯、p-二甲苯、m-二甲苯、均三甲苯、溶剂石脑油H、溶剂石脑油A、烷烃(例如戊烷、己烷、异己烷、庚烷、壬烷、辛烷、十二烷、2-甲基丁烷、十六烷、十三烷、十五烷、环戊烷、2,2,4-三甲基戊烷)、石油醚、卤代烃(例如氯化烃)、硝化烃、苯、1,2-二甲基苯、1,2,4-三甲基苯、矿油精、煤油、异丁基苯、甲基萘、乙基甲苯、挥发油。
在其他预期的实施方式中,该溶剂或溶剂混合物可以包括那些并不认为是烃溶剂族化合物部分的那些溶剂,例如酮(例如丙酮、二乙基酮、甲基乙基酮等)、醇、酯、醚、酰胺和胺。在其他预期实施方式中,该溶剂或溶剂混合物可以包括此处所述溶剂的任意组合。预期的溶剂还可以包括非质子溶剂,例如环酮(例如环戊酮、环己酮、环庚酮和环辛酮)、环酰胺(例如N-烷基吡咯烷酮,其中该烷基具有约1~4个碳原子、N-环己基吡咯烷酮及其混合物。
只要其能够有助于增粘剂(如果使用)的溶解且同时有效控制作为涂覆溶液的所得到的溶液的粘度,此处也可以使用其他有机溶剂。预期可以使用各种方法(例如搅拌和/或加热)以帮助其溶解。其他适合的溶剂包括甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二丁基醚、环状二甲基聚硅氧烷、丁内酯、γ-丁内酯、2-庚酮、3-乙氧基丙酸乙酯、1-甲基-2-吡咯烷酮、丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、烃溶剂,例如均三甲苯、二甲苯、苯、甲苯、二正丁基醚、苯甲醚、丙酮、3-戊酮、2-庚酮、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、乙醇、2-丙醇、二甲基乙酰胺、丙二醇甲基醚乙酸酯和/或其组合。预期和优选该溶剂不与该含硅单体或预聚物组分反应。
至少一种溶剂可以以任意适合的含量存在于此处预期的组合物和涂料中。在一些实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以小于组合物总重量的约95%。在其他实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以小于组合物总重量的约75%。在其他实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以小于组合物总重量的约60%。在另一预期实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以为组合物总重量的约10%~约95%。在另一预期实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以为组合物总重量的约20%~约75%。在其他预期实施方式中,该至少一种溶剂的含量可以为组合物总重量的约20%~约60%。应当理解所用的溶剂百分比越大,所得到的膜越薄。
如前所述,该组合物也可以任选地包括水,以液态水或水蒸气形式。例如,此处公开的组合物可以施加到基体上,然后暴露于在标准温度和标准大气压力下包括水蒸汽的环境气氛中。该组合物也可以在施加到基体之前用水制备。水的添加量应当适于及时引发该前体组合物的老化。换言之,水在该组合物或涂层中的含量应当不会导致该组合物在其可以施加到所需基体之前老化或凝胶化。此处所称的术语“凝胶化”是指沉积之后在该基体上的所述结合的二氧化硅基前体组合物的凝聚或聚合。在一些实施方式中,在该硅基组合物中水与Si原子的适合摩尔比在约0.1:1~约50:1的范围内。在其他实施方式中,水:Si原子在约0.1:1~约10:1的范围内,在另一些实施方式中,水:Si原子在约0.5:1~约1.5:1的范围内。
此处预期的组合物和涂料也可以包括其他组分,例如至少一种聚合抑制剂、至少一种光稳定剂、至少一种增粘剂、至少一种消泡剂、至少一种清洁剂、至少一种阻燃剂、至少一种颜料、至少一种增塑剂、至少一种表面活性剂或其组合。在一些实施方式中,预期的组合物和涂料进一步包括磷和/或硼掺杂。在这些包括磷和/硼的实施方式中,这些组分的含量小于该组合物的约10wt%。在其他实施方式中,这些组分的含量为该组合物的约10ppm~10wt%。
光敏组合物的预期形成方法包括:a)提供至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,b)提供至少一种光引发剂,c)提供至少一种溶剂,和d)将该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合、该至少一种光引发剂和该至少一种溶剂相结合以形成该光敏组合物。该方法(100)也示为图1中的预期实施方式。在图1中所示的实施方式(100)中,将适当量的至少一种单体化合物(如式1和/或2所示)添加到反应器中(110),将该至少一种单体化合物与适当量的溶剂(一种或多种)、和/或水、和/或酸相混合(120)。然后在适当温度下将该溶液搅拌并混合适当时间(130)。任选地,在该溶液中添加一种和/或多种单体化合物(140),并在适当温度下将溶液再次搅拌/混合适当时间(150)。可以根据需要重复这两个步骤(155)。在该溶液中添加至少一种光引发剂和/或其他化合物/组分,并将其搅拌/混合(160)。然后在适当温度下将上述溶液搅拌/混合适当时间(170)。在这些组合物中,在另外的方法步骤中可以将至少一种其他组分与该组合物相结合。在一些实施方式中,将至少一种单体化合物和至少一种光引发剂和至少一种溶剂相结合以原位形成光敏组合物。一旦混合,该至少一种单体化合物可以水解以生成聚合化合物。在其他实施方式中,至少一种单体化合物经水解或缩合以生成至少一种聚合化合物,然后将其与该至少一种光引发剂和该至少一种溶剂相结合以形成光敏组合物。
由图2中所示的实施方式所验证的光敏介电膜的制备方法(200)包括:a)提供此处公开的组合物,b)将该组合物施加到表面上(210),c)将该组合物形成图案(包括曝光和显影)以形成图案化膜(230),和d)固化该图案化膜(260)。预期的用于制备图案化介电膜的方法包括:a)制备至少一种单体化合物组合物,b)用该至少一种硅基单体化合物组合物、至少一种溶剂和任选的至少一种添加剂配成光敏组合物溶液,c)将该溶液施加到基体上以在该基体上形成薄涂层,任选地然后将所得到的涂覆膜预烘焙(210)和(220),d)将该涂料或层通过掩模曝光于来自光源的光,例如紫外(UV)辐射、g线、i线、h线或其他波长,或上述波长的混合,或全波长(230),e)用碱性水溶液显影剂由经曝光的层形成图案(250),和f)固化该图案化层,以形成图案化且交联的聚合物膜(260)。在这些实施方式中预烘焙(220)和曝光后烘焙(240)是任选的。
在使用前,可以在环境条件下通过本领域中任何公知的过滤装置对预期的光敏组合物和涂料过滤。通常优选使用具有小于约1微米的孔尺寸的过滤装置。在其他实施方式中,过滤装置的预期孔尺寸小于约0.1微米。在其他实施方式中,过滤装置的预期孔尺寸小于约0.02微米。
如此处所预期的,将该溶液施加到基体上以形成薄层包括任何适合的方法,例如旋涂、窄缝涂覆、流延涂覆、浸涂、刷涂、辊涂、喷涂和/或喷墨印刷。在施加该光敏组合物之前,可以通过标准和适当的清洁方法制备用于涂覆的表面或基体。然后施加该溶液,并将其处理以实现所需类型和稠度的涂层。尽管上述列出了一般的方法,当应当理解可以对这些步骤进行调节以适应选定的前体和所需的最终产物。
此处所用的术语“基体”包括任何适合施加和/或形成此处所述的化合物和/或组合物的表面。例如,基体可以是适用于制备集成电路的硅晶片,将预期的材料通过常规方法施加到该基体上。在另一实例中,该基体可以不仅包括硅晶片,而且包括经设计以位于该预期的光敏组合物之下的其他层。
适合的基体包括膜、玻璃、陶瓷、塑料、金属、复合材料、硅和包含硅的组合物、例如晶体硅、多晶硅、无定形硅、外延硅、二氧化硅(“SiO2”)、氮化硅、氧化硅、碳氧化硅、碳化硅、氮氧化硅、有机硅氧烷、有机硅玻璃、氟化硅玻璃、氧化铟锡(ITO)玻璃、涂覆有ITO的塑料、和半导体材料(例如砷化镓(“GaAs”))及其混合物。在其他实施方式中,适合的基体包括在包装和电路板工业中通用的至少一种材料,例如硅、玻璃和聚合物。由此处描述的组合物制成的电路板可以包括用于各种电导体电路的表面图案。该电路板也可以包括各种增强件,例如织造的非导电性纤维或玻璃布。预期的电路板也可以是单面或双面的。
该表面或基体可以包括凸起线的任选图案,例如氧化物、氮化物、氮氧化物;或由公知的平版印刷技术形成的金属线。适用于该线的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、ITO、铝、铜、银、铬、钽、钛、钴、镍、金、钨或其组合。适合基体的表面的其他任选的特征包括氧化层,例如由在空气中加热硅晶片制备的氧化物层,或者更优选地,由这种现有技术中已知的材料(例如等离子体增强四乙氧基甲硅烷氧化物(“PETEOS”)、等离子体增强硅烷氧化物(“PE硅烷”)及其组合)的化学气相沉积形成的SiO2氧化物层,以及一种或多种前述形成的二氧化硅介电膜。
如此处所预期的,将该图案化层固化以形成有图案且交联的光敏膜包括通过在足够的温度和时间下加热该组合物以确保该膜充分交联来使该膜交联。例如,可以在300℃或更低的温度下加热该组合物1小时或更短时间。该固化步骤产生包括硅基介电聚合物的图案化硅基介电膜。在一些实施方式中,这些介电聚合物膜可以具有至少0.1微米的厚度,有机基团:SiO基团的重量比至少为约0.15:1,场击穿电压至少为约2.0MV/cm,对范围为约400nm~约800nm的光的透射率为至少约80%。此外,与传统膜相比,这些膜可以是基本无裂缝和无孔隙的,表现出卓越的裂缝填充性,且可以承受制备电子装置所需的进一步处理步骤。
此处预期的膜可以用于微电子应用中,例如平板显示器、薄膜晶体管(TFT)或适合的显示器装置。其也可以用于光电应用、层间绝缘件、栅绝缘件、钝化膜、平坦化膜(例如在TFT或薄膜晶体管的制备中所用的那些)和集成电路应用。有源矩阵类型的液晶显示器(LCD)是在此预期的微电子应用,示于图3中。如图3中所示,在基板(基体)1上形成金属栅电极2,该基体包括任何适合的材料,例如玻璃。形成栅绝缘膜3以涂覆该栅电极2。在该栅绝缘膜3上,形成无定形(非晶态)半导体薄膜4A,其用作薄膜晶体管的活性层。在该半导体薄膜4A的一端,形成具有半导体薄膜4A(n+)的漏电极5D,所述薄膜4A(n+)具有高杂质浓度且经设计以在该漏电极5D和半导体薄膜4A之间提供低电阻。在该半导体薄膜4A的另一端,形成具有另一半导体薄膜4A(n+)的源电极5S,所述薄膜4A(n+)也经设计以在该源电极5S和该半导体薄膜4A之间提供低电阻。均化膜(levelling film)9覆盖该漏电极5D和该源电极5S。在该均化膜9上,形成包括透明导电膜的像素电极10,以通过接触孔CON与该漏电极5D电连接。预期的透明导电膜包括氧化铟锡作为其主要成分。
图4中显示了另一传统显示器,其中在该玻璃基板1上形成栅电极2。栅绝缘膜3覆盖该栅电极2。然后在该栅绝缘膜3上形成多晶半导体薄膜4P。该多晶半导体薄膜4P的一部分形成作为沟道区,一部分该沟道区在两侧形成作为源区S和漏区D,在此处杂质以高浓度形成沟道化。该半导体薄膜4P覆盖有层间绝缘膜7。将该绝缘膜形成图案并蚀刻,以形成漏电极5D和源电极5S。这些电极(5D和5S)覆盖有保护膜8。
在这两个实施例中,存在在此处可以使用预期材料和膜的层。此处所述的预期材料和膜可以用作栅绝缘膜3、层间绝缘膜7、保护膜8或均化膜9。此处所述的硅基介电膜可以经施加以覆盖和/或位于任选的、可以在之前已经形成该基体的特征的电子表面特征(例如电路元件和/或传导通道)之间。这种任选的基体特征也可以在至少一个其他层中施加到预期硅基介电膜的顶部,使得该低介电膜用于使所得到的集成电路的一个或多个或许多电和/电子功能层绝缘。因此,在多层和/或多部件集成电路的制备过程中,预期的基体包括在预期的硅基介电膜之上或其附近形成的硅材料。在另一选择中,承载一个或多个预期的硅基介电膜的基体可以进一步覆盖有本领域已知的任何无孔绝缘层,例如玻璃保护层。
预期的组合物也具有在非微电子应用中的应用,例如热绝缘、封装、用于聚合物和陶瓷复合材料的基质材料、轻质复合材料、隔音材料、防腐涂料、用于陶瓷粉末的粘结剂、和耐火涂料。
实施例
实施例1:丙烯酸类接枝聚硅氧烷(下文称作“聚合化合物”)的制备
将3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基甲硅烷(AcTMOS,0.2mol,获自Shin-Etsu的KBM-5103)和四乙基原硅酸酯(TEOS,0.2mol,获自Honeywell的ULSI等级)溶解在包括异丙醇(IPA,118.1g,获自Honeywell的ULSI等级)和丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA,59.0g,获自Honeywell的ULSI等级)的溶剂混合物中。
将该溶液转移到500ml的装备有温度计、搅拌器和冷凝器的三颈烧瓶中,室温下搅拌1小时。在该混合物中(在剧烈搅拌下)缓慢并稳定地添加预混合的稀硝酸(1.4ml的0.1N硝酸,获自Aldrich的分析纯等级,和1.1ml去离子水)。然后将该混合物加热。当该系统加热到80℃时,在搅拌下将25.2ml去离子水逐滴并缓慢添加到该烧瓶中。将该溶液搅拌并回流6小时。然后停止加热,在环境温度下将该溶液继续搅拌15小时。此时,反应基本完成。所得到的聚合化合物的Mw约为1200~5200。
实施例2:光敏组合物的制备
添加剂溶液的制备:
添加剂溶液A:将10重量份BYK307(聚醚改性的基于聚二甲基硅氧烷的表面活性剂,可获自BYK-Chemie GmbH)和5重量份IRGACURETM 369(2-苯甲基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮,可获自Ciba-Geigy Corp)溶解到90重量份PGMEA中。
添加剂溶液B:将10重量份BYK307和10重量份IRGACURETM 369溶解到90重量份PGMEA中。
聚合化合物:
用旋转蒸发器将实施例1中制成的聚合化合物浓缩到60wt%。
配方I:
将20重量份浓缩的聚合化合物、2重量份PGMEA和2.8重量份添加剂溶液A在一起混合,并优选储存在低于5℃的致冷器中,以形成在实施例3中用于形成图案化膜的光敏组合物。
配方II:
将20重量份浓缩的聚合化合物、2重量份PGMEA和2.8重量份添加剂溶液B在一起混合,并优选储存在低于5℃的致冷器中。
实施例3
下面示出了使用预期的光敏组合物形成图案化介电膜的示例性方法。
涂覆步骤:
将来自实施例2的光敏组合物施加到基体的表面,通过进行预烘焙去除溶剂,由此形成用于形成光敏介电膜的涂层。
本领域已知的用于施加该介电前体组合物的方法包括但不局限于:旋涂、窄缝涂覆、流延涂覆、浸涂、刷涂、辊涂、喷涂和/或喷墨印刷。在施加该基础材料以形成介电膜之前,任选地通过标准的本领域已知的清洁方法准备用于涂覆的基体表面。
将该光敏组合物通过适合的旋涂工艺分布到基体(例如晶片)上。在一些实施方式中,在该分布循环过程中该晶片保持静止,而在其他实施方式中,该晶片将以较低的速度(典型小于约400转每分钟(rpm))转动或旋转。该分布循环之后是短时间的低旋转速度(典型小于800rpm)和然后较高速度旋转(此处称作“厚度旋转”,通常为约800~3000rpm),但是如果适当也可以使用其他旋转速度。
一旦完成该涂覆工艺,将该经涂覆的基体(涂覆有该光敏组合物溶液的基体)加热以实现预烘焙工艺,在此称作“软烘焙”。该软烘焙工艺有效地从该基体上的光敏组合物溶液中除去了溶剂,使所得到的聚合物流动,并开始将该涂层转化为不粘的膜。可以使用任何本领域中已知的常规装置用于这些工艺。
在一些预期的实施方式中,该旋涂装置也包括用于对该组合物进行烘焙处理的装置。然而,在其他预期的实施方式中,该旋涂装置和固化装置可以是分开的,且在不同位置执行。该烘焙工艺可以在惰性气氛中进行,例如惰性气体的气氛(氮气或氮气/空气混合物)。一种通常采用的加热装置使用一个或多个“热板”来从下面加热该经涂覆的晶片。典型地在依次更高温度的几个热板的每个上将该经涂覆的晶片加热不超过约120秒。典型地,该热板的温度为约60℃~150℃。一种典型的工艺使用具有三个热板的加热装置。
在其他实施方式中,该软烘焙工艺可以使用热板固化模件,其具有氧气密度控制环境。例如,用约10~约30升/min的氮气流速实现适合的气氛。
此处所述的烘焙和固化工艺不应当认为是限定性的,而应当理解在合适的情况下可以使用其他温度、时间和烘焙循环的数量。
在基体上的预期的介电膜的厚度取决于一些变量。该变量包括:a)聚硅氧烷树脂的有机含量,b)该树脂的取代基类型,c)溶剂性质,d)光敏组合物分子量,e)光敏组合物固体在溶液中的百分比,f)分布在该基体上的光敏组合物溶液的量,和g)厚度旋转的速度。光敏组合物固体在溶液中的百分比越高,所得到的介电膜越厚。相反,厚度旋转的速度越高,所得介电膜越薄。此外,该介电膜的厚度可以取决于该光敏组合物中有机组分的性质和含量。典型地,该介电膜的厚度在约0.01~约100μm范围内变化。在一种实施方式中,该膜厚度为约0.1~约20μm。在另一实施方式中,该膜厚度为约0.1~约10μm。在另一实施方式中,该膜厚度为约1.0~5.0μm。
在一些实施方式中,提供了由光敏组合物溶液通过旋涂方法形成的介电膜。该介电膜是由光敏组合物的溶液形成的,该光敏组合物的溶液可以具有在约30mol%~约80mol%范围(但不限于此)内的有机组分的摩尔百分比。
曝光步骤:
然后用活化辐射以常规方式通过掩模使该光敏介电层成像。该曝光能量足以使该光敏层的光活性组分有效活化以在介电涂层上产生图案化图像。典型地,该曝光能量在约3~2000mJ/cm2范围内,部分取决于曝光工具、具体的光活性组分和使用的曝光工艺。
该曝光工艺可以使用紫外线(UV)、深紫外光(DUV)或电子束平版印刷术。预期和有用的曝光波长在约190nm~约450nm范围内。在一些实施方式中,预期的波长在约320~约450nm范围内。在其他实施方式中,预期的波长在约350nm~约440nm范围内。在其他实施方式中,可以使用全波长范围。
在一种实施方式中,该平版印刷步骤使用365nm波长UV辐射(下文称作“i线”)用于曝光,在另一实施方式中,使用436nm波长UV辐射(下文称作“g线”)用于曝光。在一些实施方式中,该曝光工艺可以在氧气密度控制环境中进行,这样可以提高膜的光敏感性。
该经曝光的介电层可以经过曝光后烘焙(PEB)以产生或提高涂层的曝光和未曝光区域之间的溶解度差。典型的曝光后烘焙条件包括至少约50℃的温度。在一些实施方式中,该温度可以在约50℃~约160℃范围内。
显影步骤:
在将该涂覆膜通过预期图案的掩模曝光之后,用显影溶液进行显影处理以形成规定的图案。曝光区域和未曝光区域在显影溶液中有不同的蚀刻速率。如果曝光区域比未曝光区域蚀刻快得多,那么将除去曝光区域,而将未曝光区域保留,这是正片影调工艺(positive tone process)。如果曝光区域比未曝光区域蚀刻慢得多,那么将除去未曝光区域,而将曝光区域保留,这是负片影调工艺(negative tone process)。在一种实施方式中,该涂层的未曝光区域通过显影溶液除去(负片影调工艺)。通常,显影是依照现有技术公知的程序进行的。
用于使曝光的涂膜显影的常规方法包括但不局限于:液体堆积(liquid banking)方法、浸渍方法和淋浴方法。显影时间为约5~300秒,在一些实施方式中为15~120秒。
预期的显影剂可以包括碱的水溶液,例如碱,其实例为氢氧化四甲基铵(TMAH,获自Greenda Chemical的电子等级)、氢氧化四丁基铵、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、或氨水等。该水溶液的浓度可以根据显影的材料变化,本领域的技术人员应当理解这些溶液如何变化。该显影剂的浓度越高,显影时间越短。预期的pH值为约12~约14。在一些实施方式中,使用2.38%的TMAH水溶液作为显影剂。
固化步骤:
在该表面/组合物组合上进行最终的固化工艺以形成最终的膜。预期的固化步骤可以使用炉子来完成该膜的固化。在预期实施方式中,该固化步骤是在惰性气氛中进行的,如上对于烘焙工艺所述。该最终的固化工艺可以使用传统热固化装置,例如温度范围为约200℃~约250℃(在一些实施方式中为约375℃~约425℃)的卧式炉。在典型的炉固化工艺中,将经烘焙的晶片在200℃在4升/min~20升/min的氮气流速下固化30分钟~2小时。
可替代地,该固化工艺可以使用高温热板,其具有氧气密度控制环境。在该工艺中,将该经烘焙的晶片在氧气密度小于约100ppm的氮气或惰性气氛中在约200℃~250℃的温度在热板上固化约1~约30分钟。例如,用约10~约30升/min的氮气流速实现适合的固化气氛。
本领域的技术人员将认识到用于使该介电膜交联的特定条件将取决于选择的材料、基体和所需结构,这很容易通过对这些参数的常规处理来确定。通常,使该经涂覆的基体经过处理,例如加热、UV或电子束,以实现基体上的该组合物的交联,以制备足够无裂缝的且足够无孔隙的硅基介电膜。在一些实施方式中,该光活性硅基介电聚合物和膜具有一种或多种以下特征:SiC:SiO键之比至少为约0.015;介电常数小于约6.0;场击穿电压(FBD)至少约2.5MV/cm;在ITO蚀刻剂(95.7:4.3重量比的水和草酸的混合物)中或在Al蚀刻剂(H3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH=16:2:1:1(体积比)的混合物)中,湿蚀刻阻抗小于10埃/分钟;对范围为约400nm~约700nm的光的透射率至少约90%或95%。在一种实施方式中,该膜具有对范围为约400nm~约800nm的光的透射率为约100%。在一种实施方式中,该硅基介电聚合物和膜具有有机基团:SiO基团重量比为至少约0.15:1。
该组合物可以用于电子装置中,更特别地用作与单一集成电路(“IC”)芯片相关的互连中的层间绝缘件。集成电路芯片通常在其表面上具有多个本发明的组合物的层和多个金属导体层。还可以在集成电路的同一层或水平中的离散金属导体或导体区域之间包括本发明的组合物的区域。
实施例4
使用光敏组合物作为用于绝缘件的材料,特别地形成层间介电(ILD)膜、平坦化膜或TFT上的钝化层,如下四个步骤中所示。
涂覆步骤
使用旋涂方法将实施例2中得到的光敏组合物施加到4英寸硅晶片上,在100℃的温度在热板上软烘焙15秒,以形成具有约1.3微米的膜厚度的涂层。该组合物溶液的施加条件使得将旋转速度控制到1200rpm以进行15秒的旋转。
曝光步骤
然后用紫外(UV)分档器(i线,365nm)使该涂层通过掩模曝光,以形成图案。曝光处理的剂量控制到50~150mJ/cm2
显影步骤
然后使用液体堆积方法,用2.38%氢氧化四甲基铵(TMAH)水溶液在室温下进行显影处理约30~60秒,用纯净水进行水流清洁处理60秒,然后通过旋转干燥方法进行干燥处理。
固化步骤
在显影后,使该图案化膜用氮气流在200℃进行炉固化1小时。该图案化介电膜的最终厚度为约1.25微米。
实施例5
收集实施例2中制备的预期组合物的光谱数据。这些膜是由以下方法形成和处理的:a)将该组合物旋涂到表面上,例如4”晶片,b)烘焙该组合物,c)将该经烘焙的组合物曝光于光源,d)使该表面上的材料显影,和e)固化该材料以形成最终的图案化膜。在该旋涂步骤中,例如,通过静态分布方法将1mL的该组合物以300RPM分布到该晶片上3秒,然后在1200RPM分布30秒。在烘焙步骤中,将该组合物在100℃烘焙15秒。然后可以通过使用UV光源以施加200mW/cm2能量1秒,对该经烘焙的组合物进行曝光。例如通过在静态条件下用2.38wt%的TMAH将该材料显影45秒。最后将该材料在200℃固化约20分钟。表1显示了由该组合物形成的该膜的性质总结。
 
性质 组合物结果
正片/负片影调 负片
光敏性 50~200MJ/cm2(i线)
透射率(400nm) >95%
折射率(633nm) 1.47
图案分辨率 5μm
显影剂 TMAH 2.38wt%
热平衡 在200~250℃固化
热稳定性(5wt%损失) 250~300℃
厚度 1.2~1.3μm
膜均匀性 总厚度的1~3%
平坦化 >90%(在0.5、0.75、1.0μm线高度上)
化学抵抗性 抗ITO蚀刻剂
粘附性 通过在Si晶片上的3M带测试
介电常数 5.3
FBD 3.5MV/cm
表2显示了由UV-Vis分光光度计(UV-VIS Cary 4000,VARIAN,Australia)测定的由该膜收集的膜透射率数据。为了本实施例,由椭圆计(GES-5,SOPRA SA,France)测定,该膜厚度为1.2μm。
表2
Figure A200680055150D00281
Figure A200680055150D00291
该光谱数据显示此处所述的组合物和膜可以用于液晶显示器(LCD)的设计和制备中,而不需要对膜的色彩进行补偿。令人惊奇的是,该光谱数据显示在整个可见光谱上的“平坦的”或相对无变化的透射。
收集对于实施例2得到的预期组合物的平坦化数据。将组合物涂层施加到晶片上,并以稠密图案和“均匀图案(iso-pattern)”形式形成图案。表3显示了对于收集的数据的平坦化和表面粗糙度的总结。使用原子力显微镜(AFM,XE-100TM,PSIA Corp,Korea)进行表面测定。该平坦化数据计算如下,如图5中所示。
表3
该实施例中制备的膜所显示的平面结构导致更均匀的LCD或OLED(有机发光显示器)。观察到关于颜色和亮度的大体均匀性。在LCD中,该平坦性产生导致更均匀的单元间隙的底面。在OLED中,缺乏平坦性会使电荷注入,这会提高区域或单个像素的亮度。该区域或像素更快速地变暗。很多此处预期的膜可以具有超过约90%的平坦度。在一些实施方式中,此处预期的膜的平坦度超过约94%。在其他实施方式中,预期的膜的平坦度超过约98%。该膜的平坦度通常由该光敏组合物的最终用途所规定。
因此,已经公开了光敏材料及其用途的特别实施方式和应用。然而,在不脱离此处的本发明的概念的情况下可以进行很多在已经描述的之外的更多的改进,这对于本领域技术人员应当是显而易见的。因此,本发明的主题并不意于仅限定于公开内容。而且,在对该公开内容的解释中,所有术语都应当以与上下文相符合的最宽的可能方式解释。特别地,术语“包括”应当解释为表示非排除方式的要素、组分或步骤,表示提到的要素、组分或步骤可以与其他未明确提及的要素、部件或步骤一起存在或使用或相结合。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.光敏组合物,包括:
至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少一个不饱和键或至少一个不饱和官能团,
至少一种光引发剂;和
至少一种溶剂。
2.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括具有下式的化合物:
RxFy-Si-Lz    (式1)
其中x为0~3,y为0~3,z为1~4,
R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合,和
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团,和
L包括至少一种电负性基团。
3.权利要求2的组合物,其中该至少一种电负性基团包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
4.权利要求2的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少两种活性基团。
5.权利要求4的组合物,其中该至少两种活性基团包括可以水解的那些基团。
6.权利要求5的组合物,其中该至少两种活性基团包括烷氧基、乙酰氧基或其组合。
7.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物包括四烷氧基甲硅烷、四(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷、四(三氟乙酰氧基)甲硅烷、四异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)甲基甲硅烷、三(2,2,2-三氟乙氧基)烷基甲硅烷、三(三氟乙酰氧基)烷基甲硅烷、烷基三异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)烷基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三乙氧基甲硅烷、3-丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三烷氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三氯甲硅烷或其组合。
8.权利要求1的组合物,其中该至少一种聚合化合物包括以下结构:
(RxSiO2-x/2)a(FySiO2-y/2)b(LzSiO2-z/2)c
其中x为0~4,y为0~4,z为0~4,a为0~10000,b为0~10000,c为0~10000;
R包括烷基、芳基、氢基、亚烷基、亚芳基或其组合;
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团;和
L包括电负性基团。
9.权利要求8的组合物,其中F包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、N-乙烯基吡咯烷酮基、二氢吡喃酮基或其组合。
10.权利要求8的组合物,其中L包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
11.权利要求1的组合物,进一步包括水。
12.权利要求11的组合物,其中水包括水蒸气或液态水。
13.权利要求1的组合物,其中该至少一种光引发剂包括I型光引发剂、II型光引发剂或其组合。
14.权利要求1的组合物,其中该至少一种溶剂包括具有小于250℃的沸点的溶剂。
15.权利要求1的组合物,包括至少一种其他组分。
16.权利要求15的组合物,其中该至少一种其他组分包括至少一种聚合抑制剂、至少一种光稳定剂或其组合。
17.包含权利要求1的组合物的涂料。
18.光敏材料,由至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少一个不饱和键或至少一个不饱和官能团;至少一种光引发剂;和至少一种溶剂形成。
19 权利要求18的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括具有下式的化合物:
RxFy-Si-Lz    (式1)
其中x为0~3,y为0~3,z为1~4,
R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合,和
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团,和
L包括至少一种电负性基团。
20.权利要求19的组合物,其中该至少一种电负性基团包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
21.权利要求19的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少两种活性基团。
22.权利要求21的组合物,其中该至少两种活性基团包括可以水解的那些基团。
23.权利要求22的组合物,其中该至少两种活性基团包括烷氧基、乙酰氧基或其组合。
24.权利要求18的组合物,其中该至少一种单体化合物包括四烷氧基甲硅烷、四(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷、四(三氟乙酰氧基)甲硅烷、四异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)甲基甲硅烷、三(2,2,2-三氟乙氧基)烷基甲硅烷、三(三氟乙酰氧基)烷基甲硅烷、烷基三异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)烷基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三乙氧基甲硅烷、3-丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三烷氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三氯甲硅烷或其组合。
25.权利要求18的组合物,其中该至少一种聚合化合物包括以下结构:
(RxSiO2-x/2)a(FySiO2-y/2)b(LzSiO2-z/2)c
其中x为0~4,y为0~4,z为0~4,a为0~10000,b为0~10000,c为0~10000;
R包括烷基、芳基、氢基、亚烷基、亚芳基或其组合;
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团;和
L包括电负性基团。
26.权利要求25的组合物,其中F包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、N-乙烯基吡咯烷酮基、二氢吡喃酮基或其组合。
27.权利要求25的组合物,其中L包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
28.权利要求18的组合物,进一步包括水。
29.权利要求28的组合物,其中水包括水蒸气或液态水。
30.权利要求18的组合物,其中该至少一种光引发剂包括I型光引发剂、II型光引发剂或其组合。
31.权利要求18的组合物,其中该至少一种溶剂包括具有小于250℃的沸点的溶剂。
32.权利要求18的组合物,包括至少一种其他组分。
33.权利要求32的组合物,其中该至少一种其他组分包括至少一种聚合抑制剂、至少一种光稳定剂或其组合。
34.包含权利要求18的组合物的涂料。
35.光敏组合物的制备方法,包括:
提供至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少一个不饱和键或至少一个不饱和官能团;
提供至少一种光引发剂;
提供至少一种溶剂;和
将该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;该至少一种光引发剂;和该至少一种溶剂相结合以形成该光敏组合物。
36.权利要求35的方法,其中提供至少一种其他组分,并使其与该组合物相结合。
37.交联光敏介电膜的形成方法,包括:
提供权利要求1的组合物,
将该权利要求1的组合物施加到表面或基体上,
使该权利要求1的组合物形成图案以形成图案化膜,
固化该图案化膜。
38.权利要求37的方法,其中使该组合物形成图案包括将来自光源的光作用于该组合物的该表面。
39.由权利要求37的方法制备的光敏介电膜。
40.使用权利要求39的介电膜的微电子应用。
41.权利要求40的微电子应用,其中该应用包括显示器、LED、光电应用和集成电路应用。
42.包括权利要求39的膜的层间绝缘体(ILD)。
43.包括权利要求1的组合物的钝化膜。
44.用于制备薄膜晶体管(TFT)的平坦化膜,其包含权利要求1的组合物。
45.权利要求1的组合物,其中该组合物可通过紫外(UV)光、可见光、电子束或其混合物的作用而交联。
46.权利要求37的方法,其中使该组合物形成图案包括用碱性水溶液使该组合物显影。
47.权利要求43的膜,其中该厚度可以在0.01~100μm之间变化。
48.用于显示器应用中的膜,其中该膜在可见光谱上是透明的。
49.用于显示器应用中的膜,其中该膜的平坦度超过90%。
50.权利要求49的膜,其中该膜的平坦度超过94%。
51.权利要求50的膜,其中该膜的平坦度超过98%。
52.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物包括烷氧基甲硅烷。
53.权利要求52的组合物,其中该至少一种单体化合物进一步包括基于硅的丙烯酸类化合物。
54.权利要求52或53的组合物,其中该烷氧基甲硅烷包括四乙氧基甲硅烷。

Claims (54)

1.光敏组合物,包括:
至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,
至少一种光引发剂;和
至少一种溶剂。
2.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括具有下式的化合物:
RxFy-Si-Lz      (式1)
其中x为0~3,y为0~3,z为1~4,
R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合,和
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团,和
L包括至少一种电负性基团。
3.权利要求2的组合物,其中该至少一种电负性基团包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
4.权利要求2的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少两种活性基团。
5.权利要求4的组合物,其中该至少两种活性基团包括可以水解的那些基团。
6.权利要求5的组合物,其中该至少两种活性基团包括烷氧基、乙酰氧基或其组合。
7.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物包括四烷氧基甲硅烷、四(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷、四(三氟乙酰氧基)甲硅烷、四异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)甲基甲硅烷、三(2,2,2-三氟乙氧基)烷基甲硅烷、三(三氟乙酰氧基)烷基甲硅烷、烷基三异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)烷基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三乙氧基甲硅烷、3-丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三烷氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三氯甲硅烷或其组合。
8.权利要求1的组合物,其中该至少一种聚合化合物包括以下结构:
(RxSiO2-x/2)a(FySiO2-y/2)b(LzSiO2-z/2)c
其中x为0~4,y为0~4,z为0~4,a为0~10000,b为0~10000,c为0~10000;
R包括烷基、芳基、氢基、亚烷基、亚芳基或其组合;
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团;和
L包括电负性基团。
9.权利要求8的组合物,其中F包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、N-乙烯基吡咯烷酮基、二氢吡喃酮基或其组合。
10.权利要求8的组合物,其中L包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
11.权利要求1的组合物,进一步包括水。
12.权利要求11的组合物,其中水包括水蒸气或液态水。
13.权利要求1的组合物,其中该至少一种光引发剂包括I型光引发剂、II型光引发剂或其组合。
14.权利要求1的组合物,其中该至少一种溶剂包括具有小于250℃的沸点的溶剂。
15.权利要求1的组合物,包括至少一种其他组分。
16.权利要求15的组合物,其中该至少一种其他组分包括至少一种聚合抑制剂、至少一种光稳定剂或其组合。
17.包含权利要求1的组合物的涂料。
18.光敏材料,由至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合,至少一种光引发剂,和至少一种溶剂形成。
19.权利要求18的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括具有下式的化合物:
RxFy-Si-Lz     (式1)
其中x为0~3,y为0~3,z为1~4,
R包括烷基、芳基、氢、亚烷基、亚芳基或其组合,和
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团,和
L包括至少一种电负性基团。
20.权利要求19的组合物,其中该至少一种电负性基团包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
21.权利要求19的组合物,其中该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合包括至少两种活性基团。
22.权利要求21的组合物,其中该至少两种活性基团包括可以水解的那些基团。
23.权利要求22的组合物,其中该至少两种活性基团包括烷氧基、乙酰氧基或其组合。
24.权利要求18的组合物,其中该至少一种单体化合物包括四烷氧基甲硅烷、四(2,2,2-三氟乙氧基)甲硅烷、四(三氟乙酰氧基)甲硅烷、四异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)甲基甲硅烷、三(2,2,2-三氟乙氧基)烷基甲硅烷、三(三氟乙酰氧基)烷基甲硅烷、烷基三异氰酸根合甲硅烷、三(乙氧基)烷基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、3-甲基丙烯酰氧基烷基三乙氧基甲硅烷、3-丙烯酰氧基烷基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三烷氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三氯甲硅烷或其组合。
25.权利要求18的组合物,其中该至少一种聚合化合物包括以下结构:
(RxSiO2-x/2)a(FySiO2-y/2)b(LzSiO2-z/2)c
其中x为0~4,y为0~4,z为0~4,a为0~10000,b为0~10000,c为0~10000;
R包括烷基、芳基、氢基、亚烷基、亚芳基或其组合;
F包括至少一种烷基,其中该至少一种烷基或者包括至少一个不饱和键,或者末端结合有至少一个不饱和官能团;和
L包括电负性基团。
26.权利要求25的组合物,其中F包括乙烯基、(甲基)丙烯酰基、N-乙烯基吡咯烷酮基、二氢吡喃酮基或其组合。
27.权利要求25的组合物,其中L包括羟基、烷氧基、羧基、氨基、酰氨基、卤素基团、异氰酸根合基团或其组合。
28.权利要求18的组合物,进一步包括水。
29.权利要求28的组合物,其中水包括水蒸气或液态水。
30.权利要求18的组合物,其中该至少一种光引发剂包括I型光引发剂、II型光引发剂或其组合。
31.权利要求18的组合物,其中该至少一种溶剂包括具有小于250℃的沸点的溶剂。
32.权利要求18的组合物,包括至少一种其他组分。
33.权利要求32的组合物,其中该至少一种其他组分包括至少一种聚合抑制剂、至少一种光稳定剂或其组合。
34.包含权利要求18的组合物的涂料。
35.光敏组合物的制备方法,包括:
提供至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;
提供至少一种光引发剂;
提供至少一种溶剂;和
将该至少一种单体化合物、聚合化合物或其组合;该至少一种光引发剂;和该至少一种溶剂相结合以形成该光敏组合物。
36.权利要求35的方法,其中提供至少一种其他组分,并使其与该组合物相结合。
37.交联光敏介电膜的形成方法,包括:
提供权利要求1的组合物,
将该权利要求1的组合物施加到表面或基体上,
使该权利要求1的组合物形成图案以形成图案化膜,
固化该图案化膜。
38.权利要求37的方法,其中使该组合物形成图案包括将来自光源的光作用于该组合物的表面。
39.由权利要求37的方法制备的光敏介电膜。
40.使用权利要求39的介电膜的微电子应用。
41.权利要求40的微电子应用,其中该应用包括显示器、LED、光电应用和集成电路应用。
42.包括权利要求39的膜的层间绝缘体(ILD)。
43.包括权利要求1的组合物的钝化膜。
44.用于制备薄膜晶体管(TFT)的平坦化膜,其包含权利要求1的组合物。
45.权利要求1的组合物,其中所述组合物可通过紫外(UV)光、可见光、电子束或其混合物的作用发生交联。
46.权利要求37的方法,其中使该组合物形成图案包括用碱性水溶液使该组合物显影。
47.权利要求43的膜,其中该厚度可以在0.01~100μm之间变化。
48.用于显示器应用中的膜,其中该膜在可见光谱上是透明的。
49.用于显示器应用中的膜,其中该膜的平坦度超过90%。
50.权利要求49的膜,其中该膜的平坦度超过94%。
51.权利要求50的膜,其中该膜的平坦度超过98%。
52.权利要求1的组合物,其中该至少一种单体化合物包括烷氧基甲硅烷。
53.权利要求52的组合物,其中该至少一种单体化合物进一步包括基于硅的丙烯酸类化合物。
54.权利要求52或53的组合物,其中该烷氧基甲硅烷包括四乙氧基甲硅烷。
CNA2006800551506A 2006-06-30 2006-06-30 光敏材料及其应用 Pending CN101479664A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2006/001351 WO2008014630A1 (en) 2006-06-30 2006-06-30 Photosensitive materials and uses thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101479664A true CN101479664A (zh) 2009-07-08

Family

ID=38996840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800551506A Pending CN101479664A (zh) 2006-06-30 2006-06-30 光敏材料及其应用

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN101479664A (zh)
WO (1) WO2008014630A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI603649B (zh) * 2017-02-07 2017-10-21 國立中山大學 提升紫外光發光二極體發光強度之方法及裝置
CN111100425A (zh) * 2020-01-03 2020-05-05 西安交通大学 一种高介电光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用
TWI725496B (zh) * 2018-12-21 2021-04-21 南韓商Lg化學股份有限公司 交聯劑化合物、包括其的光敏組成物以及使用其的光敏材料
CN113671796A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 江苏汉拓光学材料有限公司 有机硅表面活性剂的用途、改善电子束光刻胶灵敏度的方法、电子束光刻胶及其制备与使用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG188504A1 (en) * 2010-10-20 2013-05-31 Tokuyama Corp Photo-curable nanoimprint composition, method for forming pattern using the composition, and nanoimprint replica mold comprising cured product of composition

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05181273A (ja) * 1991-12-26 1993-07-23 Nippon Steel Chem Co Ltd 感光性樹脂組成物
JPH09268228A (ja) * 1996-04-01 1997-10-14 Dow Corning Asia Ltd 紫外線硬化性組成物およびこれを用いた硬化物パターンの形成方法
TW581746B (en) * 1999-11-12 2004-04-01 Nippon Sheet Glass Co Ltd Photosensitive composition, optical waveguide element and production process therefor
JP4110401B2 (ja) * 2003-06-13 2008-07-02 信越化学工業株式会社 感光性シリコーン樹脂組成物及びその硬化物並びにネガ型微細パターンの形成方法
JP4556639B2 (ja) * 2004-11-26 2010-10-06 東レ株式会社 ネガ型感光性樹脂組成物、それから形成された透明硬化膜、および硬化膜を有する素子
EP1662322B1 (en) * 2004-11-26 2017-01-11 Toray Industries, Inc. Positive type photo-sensitive siloxane composition, curing film formed by the composition and device with the curing film

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI603649B (zh) * 2017-02-07 2017-10-21 國立中山大學 提升紫外光發光二極體發光強度之方法及裝置
TWI725496B (zh) * 2018-12-21 2021-04-21 南韓商Lg化學股份有限公司 交聯劑化合物、包括其的光敏組成物以及使用其的光敏材料
US11754921B2 (en) 2018-12-21 2023-09-12 Lg Chem, Ltd. Crosslinking agent compound, photosensitive composition comprising the same, and photosensitive material using the same
CN111100425A (zh) * 2020-01-03 2020-05-05 西安交通大学 一种高介电光敏树脂基复合材料及其制备方法和应用
CN113671796A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 江苏汉拓光学材料有限公司 有机硅表面活性剂的用途、改善电子束光刻胶灵敏度的方法、电子束光刻胶及其制备与使用

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008014630A1 (en) 2008-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101849638B1 (ko) 습식-박리성 실리콘-함유 반사방지제
TWI679500B (zh) 感光性樹脂組成物、硬化膜、具備硬化膜的元件及半導體裝置、以及半導體裝置的製造方法
EP2250213B1 (en) Silsesquioxane resins
KR100996324B1 (ko) 피막, 실리카계 피막 및 그 형성방법, 실리카계 피막 형성용 조성물, 및 전자부품
KR101324022B1 (ko) 비아 필 및 포토리소그래피 장치를 위한 무반사 코팅 및 이들의 제조 방법
JP5632387B2 (ja) 湿式エッチング可能な反射防止膜
KR100869882B1 (ko) 방사선 경화성 조성물, 경화막 형성방법 및 패턴 형성방법
JP5136777B2 (ja) ポリオルガノシロキサン化合物、これを含む樹脂組成物及びこれらのパターン形成方法
JP4960330B2 (ja) ポジ型感光性組成物及び永久レジスト
KR102157030B1 (ko) 네거티브형 감광성 실록산 조성물
EP2220165B1 (en) Siloxane polymer compositions and methods of using the same
KR20070063440A (ko) 반사 방지막 재료, 및 이것을 사용하는 패턴 형성 방법 및기판
US20060134336A1 (en) Novel polycarbosilane and method of producing the same, film-forming composition, and film and method of forming the same
JP5654479B2 (ja) 切り替え可能な反射防止膜
JP2015108116A (ja) ケイ素含有熱または光硬化性組成物
TWI611267B (zh) 可低溫硬化之負型感光性組成物、硬化膜及其製造方法
CN101479664A (zh) 光敏材料及其应用
WO2012086370A1 (ja) 感光性樹脂組成物
JP7227738B2 (ja) 皮膜形成用組成物、該皮膜形成用組成物を塗工してなるガラス基材、及び、該ガラス基材を用いてなるタッチパネル
KR20220155319A (ko) 조성물, 조성물 전구체의 용액, 조성물의 제조 방법, 다층막을 가지는 기판, 및 패턴을 가지는 기판의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090708