DE112008002142T5 - Vorläuferzusammensetzung für poröse Siliziumdioxid und Verfahren zur Herstellung der Vorläuferzusammensetzung, poröser Siliziumdioxidfilm und Verfahren zur Herstellung des porösen Siliziumdioxidfilms, Halbleiterelement, Gerät zur Anzeige eines Bilds sowie Flüssigkristallanzeige - Google Patents

Vorläuferzusammensetzung für poröse Siliziumdioxid und Verfahren zur Herstellung der Vorläuferzusammensetzung, poröser Siliziumdioxidfilm und Verfahren zur Herstellung des porösen Siliziumdioxidfilms, Halbleiterelement, Gerät zur Anzeige eines Bilds sowie Flüssigkristallanzeige Download PDF

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Tatsuhiro Tsukuba-shi Nozue
Hirohiko Tsukuba-shi Murakami
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Abstract

Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid, enthaltend ein organisches Silan gemäss der folgenden chemischen Formel 1: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und X steht für ein Halogenatom).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid und ein Verfahren zur Herstellung der Vorläuferzusammensetzung, einen porösen Siliziumdioxidfilm und ein Verfahren zur Herstellung des porösen Siliziumdioxidfilms, ein Halbleiterelement, ein Gerät zur Anzeige eines Bilds sowie eine Flüssigkristallanzeige.
  • Stand der Technik
  • Auf dem Gebiet der Produktion hochintegrierter Schaltkreise (LSI) ist die Miniaturisierung von Elementen in den letzten Jahren weit fortgeschritten. Da der Abstand zwischen den benachbarten Leitbahnen oder Verteilleitern proportional zu dieser Miniaturisierung der Elemente ebenfalls enger wird, nimmt die Kapazität zwischen den benachbarten Leitbahnen entsprechend zu, wenn das dielektrische Material zwischen diesen Leitbahnen eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist. Als Folge werden die über die Leitbahnen übertragenen elektrischen Signale entsprechend verzögert. Aus diesem Grund wird für dieses dielektrische Material oftmals poröses Siliziumdioxid mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante verwendet, und es ist insbesondere bekannt, dass hydrophobes poröses Siliziumdioxid mit hydrophoben Eigenschaften als dielektrisches Material gut geeignet ist (siehe beispielsweise die unten angegebene Patentschrift 1).
    • Patentschrift 1: Amtlich publizierte Beschreibung der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-115486 (siehe beispielsweise Anspruch 1).
  • Beschreibung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Nun wird beim vorgenannten hydrophoben porösen Siliziumdioxid für die Hydrolysierung eines organischen Silans im Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung zur Bildung des hydrophoben porösen Siliziumdioxids ein saurer Katalysator verwendet, und demgemäss ist die resultierende Vorläuferzusammensetzung naturgemäss sauer. Dadurch ergibt sich beim Auftragen dieser sauren Vorläuferzusammensetzung auf ein Substrat zur Bildung einer hydrophoben porösen Siliziumdioxidschicht oder eines -films ein Problem, indem es nicht möglich ist, eine Rotationsbeschichtungsanlage zu verwenden, die nicht säurebeständig ist.
  • Unter diesen Bedingungen ist es ein Ziel vorliegender Erfindung, die mit den herkömmlichen Techniken verbundenen Probleme zu lösen und insbesondere eine neutrale, säure- und basenfreie Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid anzugeben, die als Katalysator dient, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung ist es, einen neutralen porösen Siliziumdioxidfilm und ein Verfahren zu dessen Herstellung unter Verwendung der vorgenannten neutralen Vorläuferzusammensetzung für poröses Silicumdioxid anzugeben. Ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung ist es, beispielsweise ein Halbleiterelement, ein Gerät zur Anzeige eines Bilds und eine Flüssigkristallanzeige anzugeben, die unter Verwendung des neutralen porösen Siliziumdioxidfilms hergestellt werden.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein organisches Silan gemäss der folgenden chemischen Formel 1 enthält: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und jeweils für eine Alkylgruppe stehen und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und jeweils für eine Alkylgruppe stehen und X steht für ein Halogenatom).
  • In der erfindungsgemässen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wird das vorgenannte Silan der Vorläuferzusammensetzung zugegeben als Quelle von Si-Atomen, die poröses Siliziumdioxid bilden; der Wasserbestandteil wird der Vorläuferzusammensetzung für die Hydrolysierung des organischen Silans zugegeben, um so -Si-O-Si-Bindungen zu bilden; und der Alkoholbestandteil wird der Vorläuferzusammensetzung zugegeben für die Einstellung der Viskosität der resultierenden Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid und um ein mögliches Gelieren der resultierenden Vorläuferzusammensetzung zu verhindern. Auf der anderen Seite spielt die quaternäre Ammoniumverbindung nicht nur die Rolle eines Tensids, sondern auch die eines Katalysators für die Hydrolysierung. Die Verwendung dieser Bestandteile gestattet es mit Bestimmtheit, die folgenden Vorteile zu erzielen: Die resultierende erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid ist naturgemäss neutral, und beim Brennen der Vorläuferzusammensetzung verdampft das Tensid, um so eine grosse Anzahl von Poren oder Hohlräumen im gebrannten Produkt und damit einen Film mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante zu bilden.
  • Die vorgenannte Alkylgruppe ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit nicht mehr als 7 Kohlenstoffatomen. Wenn nämlich die Anzahl Kohlenstoffatome höher ist als 7, nimmt die Schrumpfung des resultierenden Films infolge des Einflusses der Polykondensationsreaktion beim Brennen zu (d. h. R-O-Si + Si-OH → Si-O-Si + ROH). Dies führt wiederum zur Bildung von Rissen und/oder der resultierende Film neigt zum Abblättern vom Substrat, auf dem der Film gebildet wurde.
  • Beim Halogenatom in der vorgenannten quaternären Ammoniumverbindung handelt es sich vorzugsweise um Chlor- oder Bromatome.
  • Erfindungsgemäss liegt das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zum Wasser im Bereich von 1:1 bis 1:30 und das Molverhältnis des organischen Silans zum Alkohol im Bereich von 1:10 bis 1:300.
  • Wenn das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zum Wasser hierbei unter 1:1 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu Wasser (weniger als 1 Mol)), so bewirkt das organische Silan keine Hydrolysierung und es kann sich kein poröses Siliziumdioxid bilden, während die Hydrolysierung des organischen Silans sogar hochgradig erfolgt und die Vorläuferzusammensetzung innert kurzer Zeit geliert, wenn das Molverhältnis des organischen Silans zum Wasser über 1:30 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu Wasser (mehr als 30 Mol)). Wenn andererseits das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zum Alkohol über 1:10 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu Alkohol (mehr als 10 Mol)), so geliert die resultierende Vorläuferzusammensetzung innert kurzer Zeit, während die resultierende Vorläuferzusammensetzung eine niedrige Viskosität aufweist und es somit schwierig ist, die resultierende Zusammensetzung auf die Oberfläche eines Substrats aufzutragen, wenn das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zum Alkohol über 1:300 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu Alkohol (weniger als 300 Mol)).
  • Das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zur quaternären Ammoniumverbindung liegt vorzugsweise im Bereich von 1:0,05 bis 1:0,40. Wenn das Molverhältnis des organischen Silans zur quaternären Ammoniumverbindung hierbei unter 1:0,05 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu quaternärer Ammoniumverbindung (weniger als 0,05 Mol)), so ist der Anteil der quaternären Ammoniumverbindung als Tensid zu gering, um Mizellen bezüglich des organischen Silans zu bilden, während die resultierende Verbindung beim Auftragen auf ein Substrat keinen porösen Film bilden kann, sondern möglicherweise eine Schicht bildet, wenn das Molverhältnis des vorgenannten organischen Silans zur quaternären Ammoniumverbindung über 1:0,40 liegt (d. h. organisches Silan (1 Mol) zu quaternärer Ammoniumverbindung (mehr als 0,40 Mol)).
  • Die vorgenannte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid enthält vorzugsweise einen hydrophoben Stoff. Die Zugabe eines solchen hydrophoben Stoffs gestattet nicht nur die Bildung eines gegenüber Feuchtigkeitsabsorption beständigen Films, sondern auch die Vermeidung jeglicher Veränderungen der resultierenden Vorläuferzusammensetzung mit der Zeit.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid ist dadurch gekennzeichnet, dass es als Schritt das Mischen eines organischen Silans gemäss der folgenden chemischen Formel 1 enthält: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und jeweils für eine Alkylgruppe stehen und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und X steht für ein Halogenatom).
  • Im erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wird keinerlei saurer oder basischer Katalysator verwendet, und die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wird daher neutral.
  • Das genannte erfindungsgemässe Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass das resultierende Gemisch nach dem Abschluss des vorgenannten Mischvorgangs auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 70°C erwärmt wird. Wenn das Gemisch auf eine Temperatur im oben angegebenen Bereich erwärmt wird, findet im Gemisch die gewünschte Hydrolyse statt, während bei einer Erwärmung auf mehr als 70°C eine unerwünscht starke Hydrolyse oder eine extreme Polymerisation der Komponenten stattfindet und bei einer Erwärmung auf weniger als 40°C die Geschwindigkeit der Hydrolyse zu gering ist, um einen gewünschten Film zu bilden.
  • Erfindungsgemäss wird der hydrophobe Stoff bevorzugt im oben genannten Mischvorgang beigefügt.
  • Der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm ist dadurch gekennzeichnet, dass er unter Verwendung der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid hergestellt wird.
  • Der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm ist naturgemäss neutral, da er aus der vorgenannten neutralen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid hergestellt wird.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms umfasst als Schritte das Auftragen der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid oder der gemäss dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung derselben hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das nachfolgende Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Schicht der Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 500°C.
  • Der gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms gebildete Film ist neutraler Natur, da er unter Verwendung der vorgenannten neutralen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid gebildet wird. Zudem ist der poröse Film mittels eines Brennvorgangs herstellbar, das bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 500°C durchgeführt wird, und insbesondere ist der Film bei einer Temperatur herstellbar, die nicht höher liegt als diejenige, bei der die gewünschten Eigenschaften des letztendlich hergestellten Bauteils bzw. des Elements beeinträchtigt oder dieses beschädigt werden könnte.
  • Der vorgenannte Brennvorgang erfolgt vorzugsweise in einer sauerstoffgashaltigen Atmosphäre. Die Verwendung einer solchen sauerstoffgashaltigen Atmosphäre im Brennvorgang gestattet die Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms hervorragender Festigkeit.
  • Zudem wird nach dem vorgenannten Brennvorgang vorzugsweise eine Behandlung zur Hydrophobisierung des im Brennvorgang erhaltenen Produkts durchgeführt (Hydrophobisierungsbehandlung). Diese Hydrophobisierungsbehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 500°C in einer Atmosphäre durchgeführt, die einen hydrophoben Stoff enthält. Die Anwendung einer solchen Hydrophobisierungsbehandlung gestattet die Bildung eines gegenüber Feuchtigkeitsarbsorption beständigen Films.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms umfasst als Schritte vorzugsweise das Auftragen der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid oder einer gemäss dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung derselben hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Schicht der Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre; und die Hydrophobisierung des nach dem Brennvorgang erhaltenen Produkts. Ausserdem umfasst das erfindungsgemässe Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms als Schritte vorzugsweise das Auftragen der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid oder der gemäss dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung derselben hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das nachfolgende Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Schicht der Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre.
  • Das erfindungsgemässe Halbleiterelement ist ein Halbleiterelement mit einer Dual-Damascene-Struktur bestehend aus einem Film aus einer organischen Siliziumatomhaltigen Verbindung oder einem porösen Siliziumoxidfilm als erstem dielektrischem Film und einem dielektrischen Zwischenschichtfilm, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat mit darauf aufgetragenen Leitschichten gebildet werden, und ausserdem einem in Verbindungsgräben eingebetteten Cu-Leitfilm, wobei der dielektrische Zwischenschichtfilm aus dem vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilm oder dem gemäss einem der vorgenannten Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht. Ausserdem ist das erfindungsgemässe Halbleiterelement ein Halbleiterelement mit einer Dual-Damascene-Struktur bestehend aus einem Film aus einer organischen Siliziumatomhaltigen Verbindung oder einem porösen Siliziumoxidfilm als erstem dielektrischem Film, einem dielektrischen Zwischenschichtfilm und einer dielektrischen Filmschutzschicht, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat mit darauf aufgetragenen Leitschichten gebildet werden, und ausserdem einem in Verbindungsgräben eingebetteten Cu-Leitfilm, wobei die dielektrische Filmschutzschicht aus dem vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilm oder dem gemäss einem der vorgenannten Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  • Das erfindungsgemässe Gerät zur Anzeige eines Bilds ist ein Gerät mit einem optischen Dünnfilm für ein Anzeigefenster mit einem durchsichtigen leitenden Film und einem Film mit niedrigem Brechungsindex, die mittels einer Klebezwischenschicht zusammenlaminiert sind, wobei der Film mit niedrigem Brechungsindex aus dem vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilm oder dem gemäss dem vorgenannten Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  • Die erfindungsgemässe Flüssigkristallanzeige ist eine Flüssigkristallanzeige, die mindestens ein Substratpaar aufweist; einen durchsichtigen leitenden Film und einen Film zur Steuerung der Ausrichtung oder Orientierung von Flüssigkristallen, die in dieser Reihenfolge auf den jeweiligen einander gegenüberliegenden Flächen der einander gegenüberstehend angeordneten Substrate des Paars gebildet werden; und eine Flüssigkristallschicht, die durch Verschliessen der Flüssigkristall-Orientierungsfilme und Einbringen von Flüssigkristallen zwischen dieselben hergestellt wird, wobei der Flüssigkristall- Orientierungsfilm aus dem vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilm oder dem gemäss dem vorgenannten Verfahren zur Bildung des porösen Siliziumdioxidfilms hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid und die gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung derselben hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid sind neutraler Natur und bieten daher den Vorteil, dass sie mittels einer nicht säurebeständigen Anlage auf die Oberfläche eines Substrats aufgetragen werden können und die Filmbildung auf dem Substrat gestatten. Zudem bieten der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm und der gemäss dem erfindungsgemässen Filmbildungsverfahren hergestellte poröse Siliziumdioxidfilm den Vorteil, dass diese Filme eine hohe Festigkeit und eine niedrige Dielektrizitätskonstante sowie einen niedrigen Brechungsindex aufweisen.
  • Ausserdem weist das erfindungsgemässe Halbleiterelement eine hohe Leistungsfähigkeit auf, da es als dielektrischen Zwischenschichtfilm den erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxidfilm enthält, der eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine hohe Festigkeit aufweist. Weiter bewirkt das erfindungsgemässe Gerät zur Anzeige eines Bilds eine hohe Lichtausbeute, da das Gerät den erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxidfilm als Film mit niedrigem Brechungsindex verwendet. Weiter weist die erfindungsgemässe Flüssigkristallanzeige eine hohe Leistungsfähigkeit auf, da die Anzeige unter Verwendung des erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxids hergestellt wird, das kaum altert.
  • Beste Ausführungsweise der Erfindung
  • Wie oben besprochen erfolgen im erfindungsgemässen Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms als Schritte vorzugsweise das Auftragen der vorgenannten erfindungsgemässen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid oder der gemäss dem vorgenannten erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung derselben hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Schicht der Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre; und die Hydrophobisierung des nach dem Brennvorgang erhaltenen Produkts. Ausserdem beinhaltet das Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms als Schritte bevorzugt das Auftragen der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid oder der gemäss dem vorgenannten erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung derselben hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Schicht der Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre.
  • Nachfolgend werden die Herstellungsbedingungen der vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilme beschrieben, beispielsweise jene zur Bildung der jeweiligen unterschiedlichen Arten von Funktionsfilmen:
    Die bevorzugten Bedingungen zur Bildung eines dielektrischen Films für Halbleiter sind beispielsweise wie folgt: Für ein Mol eines organischen Silans werden 10 bis 20 Mol Wasser, 10 bis 20 Mol eines Alkohols, 0,1 bis 0,3 Mol einer quaternären Ammoniumverbindung und 0,1 bis 0,2 Mol eines hydrophoben Stoffs verwendet; der Brennvorgang erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer im Bereich von 30 bis 60 Minuten in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre, beispielsweise in der Luft oder in einer Sauerstoffgasatmosphäre; und die nachfolgende Hydrophobisierungsbehandlung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer von 30 bis 120 Minuten.
  • Die bevorzugten Bedingungen zur Bildung eines dielektrischen Schutzfilms sind beispielsweise wie folgt: Für ein Mol eines organischen Silans werden 15 bis 20 Mol Wasser, 30 bis 100 Mol eines Alkohols, 0,1 bis 0,3 Mol einer quaternären Ammoniumverbindung und 0,1 bis 0,2 Mol eines hydrophoben Stoffs verwendet; der Brennvorgang erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer im Bereich von 30 bis 60 Minuten in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre, beispielsweise in der Luft oder in einer Sauerstoffgasatmosphäre; und die nachfolgende Hydrophobisierungsbehandlung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer von 30 bis 120 Minuten.
  • Die bevorzugten Bedingungen zur Bildung eines optischen Films sind beispielsweise wie folgt: Für ein Mol eines organischen Silans werden 15 bis 20 Mol Wasser, 10 bis 50 Mol eines Alkohols, 0,2 bis 0,4 Mol einer quaternären Ammoniumverbindung und 0,1 bis 0,2 Mol eines hydrophoben Stoffs verwendet; der Brennvorgang erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer im Bereich von 30 bis 60 Minuten in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre, beispielsweise in der Luft oder in einer Sauerstoffgasatmosphäre; und die nachfolgende Hydrophobisierungsbehandlung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C während einer Dauer von 30 bis 120 Minuten.
  • Nachstehend wird nun die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid näher beschrieben:
    Die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid enthält ein organisches Silan gemäss der folgenden chemischen Formel 1: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe, und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe, und X stellt ein Halogenatom dar).
  • In der vorstehenden chemischen Formel 1 für das vorgenannte organische Silan sind die Alkylgruppen, für die die Substituenten R1 und R2 stehen, beispielsweise Alkylgruppen mit nicht mehr als 7 Kohlenstoffatomen (wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und Heptylgruppen), die linear oder verzweigt (jene jeweils mit einer Seitenkette) sein können. Die Alkylgruppe ist weiter bevorzugt eine mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Spezifische Beispiele des organischen Silans gemäss der vorstehenden chemischen Formel 1 sind Tetraethoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylmethoxysilan und Trimethylethoxysilan.
  • Beim Wasser liegt das Molverhältnis des organischen Silans zum Wasser vorzugsweise im Bereich von 1:1 bis 1:30, weiter bevorzugt 1:10 bis 1:20 und am meisten bevorzugt 1:10.
  • Wenn die Vorläuferzusammensetzung auf die Oberfläche eines zu beschichtenden Gegenstands aufgetragen wird, beispielsweise diejenige eines Substrats, können als Alkoholbestandteil hierin jene verwendet werden, die die Viskosität der resultierenden Zusammensetzung derart einzustellen gestatten, dass die Verbindung gleichmässig auf das Substrat aufgetragen werden kann, und die eine Verbindung ergeben, die nicht innert kurzer Zeit geliert. Vorzugsweise können als solche Alkohole hierin beispielsweise niedrige Alkohole wie 2-Propanol, Methanol und Ethanol verwendet werden. Dabei liegt das Molverhältnis des organischen Silans zum Alkohol vorzugsweise im Bereich von 1:10 bis 1:300 und kann unter Berücksichtigung der gewünschten Dicke des resultierenden Films der Verbindung auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Namentlich wird das Molverhältnis auf einen höheren Wert bis 1:300 eingestellt, wenn ein dünner Film gewünscht ist, während das Molverhältnis auf einen niedrigen Wert bis 1:10 eingestellt wird, wenn ein dicker Film gebildet werden soll.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete quaternäre Ammoniumverbindung ist eine neutrale Verbindung. Die Verwendung einer solchen nicht sauren quaternären Ammoniumverbindung als Katalysator gestattet mit Bestimmtheit die Herstellung einer neutralen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid. Die Alkylgruppen, für die die Substituenten R3 und R4 in der chemischen Formel 2 stehen, können beispielsweise jene mit jeweils nicht mehr als 7 Kohlenstoffatomen sein (wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und Heptylgruppen), die linear oder verzweigt (jene jeweils mit einer Seitenkette) sein können. Weiter sind die Halogenatome in der chemischen Formel 2 vorzugsweise Brom- und Chloratome. Ein spezifisches Beispiel solcher quaternärer Ammoniumverbindungen ist Tetrapropylammoniumbromid. Diese quaternären Ammoniumverbindungen können in einer Kombination von mindestens zwei solcher Verbindungen verwendet werden.
  • Diese quaternäre Ammoniumverbindung ist ein Tensid, und daher gestattet diese Verbindung die Bildung beispielsweise eines dielektrischen Zwischenschichtfilms mit einer Porenzahl (Porosität) nicht unter 50% und einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante. Dabei kann mit einer höheren Porenzahl ein dielektrischer Zwischenschichtfilm mit einer extrem niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante hergestellt werden, aber wenn das Porenvolumen auf ca. 80% erhöht wird, wird die Festigkeit des resultierenden Films beeinträchtigt.
  • Die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid kann weiter einen hydrophoben Stoff enthalten. Beispiele solcher hierin verwendbarer hydrophober Stoffe sind Disilazanverbindungen mit je einer Alkylgruppe oder Siloxanverbindungen mit je einer Alkylgruppe wie beispielsweise Hexamethyldisilazan, Hexaethyldisilazan, Propyldisilazan, Hexamethyldisiloxan, Hexaethyldisiloxan und Tetraethyldimethylsiloxan. Darunter werden hier besonders bevorzugt beispielsweise Disilazanverbindungen jeweils mit einer Methylgruppe oder Siloxanverbindungen jeweils mit einer Methylgruppe verwendet, wobei Siloxanverbindungen mit je einer Methylgruppe unter anderen bevorzugt werden. Die Siloxanverbindung ist im Vergleich zur Disilazanverbindung in einer Lösung stabil und löst demgemäss vor der Bildung eines Films aus derselben kaum eine Polymerisation aus. In diesem Fall wird der hydrophobe Stoff der Verbindung vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,3 Mol und weiter vorzugsweise von 0,1 bis 0,2 Mol pro Mol des organischen Silans zugegeben. Wenn die Menge des hydrophoben Stoffs über 0,3 Mol liegt, findet die gewünschte Reaktion (Hydrolyse) nicht statt, während die Hydrophobie des resultierenden Films ungenügend ist, wenn sie weniger als 0,05 Mol beträgt.
  • Zudem kann die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid falls gewünscht beispielsweise ein organisches Lösungsmittel zur Einstellung der Viskosität der resultierenden Verbindung, der Dicke des daraus gebildeten Films und der Verdampfungsgeschwindigkeit des Mediums während des Filmbildungsschritts enthalten. Dieses Lösungsmittel kann eines mit einem hohen Siedepunkt wie n-Butylacetat, Xylol oder Isobutylalkohol sein.
  • Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid näher beschrieben.
  • Die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid kann durch Mischen des vorgenannten organischen Silans mit Wasser, einem Alkohol und einer quaternären Ammoniumverbindung hergestellt werden. Dabei wird das Gemisch bzw. werden diese Bestandteile nach Beendigung des Mischvorgangs auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 70°C erwärmt, wodurch die erwünschte Hydrolyse mit einer bestimmten Geschwindigkeit stattfinden kann. Zudem kann während dem Mischen der vorgenannte hydrophobe Stoff in das Gemisch eingebracht werden.
  • Der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm entsteht durch Auftragen der vorgenannten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats (Beschichtungsschritt); und nachfolgendes Brennen der aufgetragenen Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 500°C während 10 Minuten bis 2 Stunden, beispielsweise in einem üblichen Infrarotofen (Brennvorgang). Wenn der Brennvorgang unter den oben angegebenen Bedingungen erfolgt, weist der resultierende Film eine genügend hohe Festigkeit auf und die quaternäre Ammoniumverbindung verdampft, um einen Film mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante zu ergeben.
  • Als Beschichtungsverfahren können alle bekannten Verfahren (wie das Rotationsbeschichtungsverfahren) verwendet werden, und dabei kann eine beliebige, nicht säurebeständige Beschichtungsanlage zur Anwendung kommen, da die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung neutraler Natur ist. Beim Rotationsbeschichtungsverfahren wird die Rotationsbeschichtungsanlage mit einer Drehzahl von mindestens 500 Umdrehungen pro Minute und vorzugsweise mindestens 1000 Umdrehungen pro Minute eingesetzt; die Drehzahl kann jedoch abhängig von der Viskosität der Verbindung variieren.
  • Danach kann das Substrat mit der derart aufgetragenen Vorläuferzusammensetzung einem Brennvorgang unterzogen werden, um so das darin enthaltene Wasser, den Alkohol und das Tensid durch Verdampfen zu entfernen und damit einen porösen Siliziumdioxidfilm mit einer grossen Anzahl Poren oder Hohlräumen zu bilden. Der Brennvorgang erfolgt vorzugsweise in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre. Die Verwendung einer solchen Atmosphäre im Brennvorgang gestattet die Bildung eines Films hoher Festigkeit.
  • Weiter kann nach Beendigung des vorgenannten Brennvorgangs eine Hydrophobisierungsbehandlung des resultierenden Films bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 500°C in einer einen hydrophoben Stoff enthaltenden Atmosphäre erfolgen. Alternativ kann diese Hydrophobisierungsbehandlung auch durchgeführt werden, indem ein hydrophober Stoff im ”bubbling”-Verfahren mit Stickstoffgas als Trägergas unter einem Druck im Bereich von 1 × 102 bis 5 × 103 Pa während einer Dauer im Bereich von 15 bis 120 Minuten in eine Brennkammer eingeleitet wird. In diesem Fall können als hydrophober Stoff die oben angegebene Siloxanverbindung oder die Disilazanverbindung verwendet werden, und hier werden besonders bevorzugt Disilazanverbindungen verwendet. Dies weil die Disilazanverbindung im Gegensatz zur Siloxanverbindung bei Wärmeeinwirkung eine Reaktion bewirkt, und demgemäss wird erfindungsgemäss in der Behandlung nach dem Filmbildungsschritt bevorzugt die Disilazanverbindung verwendet. Das Brennen in einer solchen einen hydrophoben Stoff enthaltenden Atmosphäre gestattet mit Bestimmtheit die Hydrophobisierung des resultierenden Films.
  • Der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte poröse Siliziumdioxidfilm ist neutraler Natur, und der poröse Siliziumdioxidfilm weist eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine hohe Festigkeit auf. Aus diesem Grund kann der Film als dielektrischer Zwischenschichtfilm für ein Halbleiterelement oder als dielektrische Filmschutzschicht für ein Halbleiterelement dienen.
  • Beispielsweise wird ein Siliziumoxidfilm mit einer Dicke in der Grössenordnung von ca. 300 bis 1000 nm, der als erster dielektrischer Film dient, auf der Oberfläche eines Substrats gebildet, auf dem ein Element wie z. B. ein Transistor sowie erste Leitbahnen aus Cu ausgebildet wurden, und dann wird ein dielektrischer Zwischenschichtfilm bestehend aus dem erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxidmit einer Dicke von ca. 500 nm auf dem ersten Siliziumoxidfilm gebildet. Daraufhin werden mit Halogenkohlenstoffgas Gräben für Leitbahnen auf dem dielektrischen Zwischenschichtfilm gebildet, dann wird eine Cu-Schicht zur Bildung von Leitbahnen derart gebildet, dass die Cu-Schicht die Gräben ausfüllt, und die Oberfläche der so gebildeten laminierten Schicht wird einer Oberflächenplanarisierungsbehandlung nach dem CMP-Verfahren unterzogen, um so einen Cu-Leitfilm zu bilden. Dazu ist es ausreichend, wenn als solcher dielektrischer Zwischenschichtfilm der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm verwendet wird, dieser weist jedoch besonders bevorzugt eine relative Dielektrizitätskonstante und ein Festigkeitsniveau im jeweils erwünschten Bereich auf. Um einen solchen porösen Siliziumdioxidfilm herzustellen, ist es ausreichend, dass es sich um die oben beschriebene Vorläuferzusammensetzung handelt, und insbesondere enthält die Vorläuferzusammensetzung vorzugsweise eine gewünschte Menge einer quaternären Ammoniumverbindung und eine gewünschte Menge eines hydrophoben Stoffs.
  • Zudem kann nach der Bildung des dielektrischen Zwischenschichtfilms eine dielektrische Filmschutzschicht mit einer Dicke im Bereich von ca. 50 bis ca. 200 nm auf diesem dielektrischen Zwischenschichtfilm gebildet werden. Dabei kann der dielektrische Zwischenschichtfilm beispielsweise aus einem organischen Low-k-Material (wie z. B. SiLK, das hauptsächlich einen Poly(Aryl-Ether) enthält) gebildet werden, und auf dem dielektrischen Zwischenschichtfilm kann mit dem erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxid eine Schutzschicht gebildet werden.
  • Alternativ können sowohl der dielektrische Zwischenschichtfilm und die dielektrische Schutzschicht aus dem erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxid gebildet werden. Dabei unterscheiden sich jedoch die physikalischen Eigenschaften des als dielektrischer Zwischenschichtfilm dienenden porösen Siliziumdioxidfilms und die Bedingungen bei der Bildung des dielektrischen Films vorzugsweise von den physikalischen Eigenschaften des als dielektrische Schutzschicht dienenden porösen Siliziumdioxidfilms und den Bedingungen bei der Bildung der Schutzschicht. Der als dielektrische Schutzschicht verwendete poröse Siliziumdioxidfilm weist vorzugsweise eine relative Dielektrizitätskonstante und ein Festigkeitsniveau im jeweils erwünschten Bereich auf. Um einen solchen porösen Siliziumdioxidfilm herzustellen, ist es ausreichend, dass es sich um die oben beschriebene Vorläuferzusammensetzung handelt, und insbesondere enthält die Vorläuferzusammensetzung vorzugsweise eine gewünschte Menge einer quaternären Ammoniumverbindung und eine gewünschte Menge eines hydrophoben Stoffs.
  • Zudem kann der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm auch als Film mit niedrigem Brechungsindex für die in einem Gerät zur Anzeige eines Bilds verwendete optische Dünnfilmstruktur dienen. Eine solche optische Dünnfilmstruktur umfasst beispielsweise ein Glassubstrat und darauf einen Film mit niedrigem Brechungsindex, eine Klebezwischenschicht, einen durchsichtigen leitenden Film und ein Leuchtelement oder eine -schicht wie z. B. ein organisches EL-Element, ein anorganisches EL-Element oder ein PL-(Photolumineszenz-)Element, die in dieser Reihenfolge auf dem Glassubstrat gebildet werden.
  • Als Ausgangsmaterial zur Bildung des durchsichtigen leitenden Films wird ein Indiumzinnoxid (ITO-Film) verwendet, und die Elektrodenschichten der Struktur eines Leuchtelements werden mit diesem Material gebildet. Der Film mit niedrigem Brechungsindex wird aus einem hydrophobisierungsbehandelten porösen Siliziumdioxidmaterial gebildet. Der Schichtaufbau bestehend aus dem durchsichtigen leitenden Film und dem Film mit niedrigem Brechungsindex gestattet eine hohe Ausbeute und wirksame Ausleitung der ausgesandten Lichtstrahlen. Materialien zur Bildung der Klebezwischenschicht zur Erhöhung der Haftung zwischen dem durchsichtigen leitenden Film und dem Film mit niedrigem Brechungsindex sind beispielsweise transparente dielektrische Filme wie z. B. SiO2-Filme.
  • Zur Herstellung einer erfindungsgemässen optischen Dünnfilmstruktur wird zuerst auf einem durchsichtigen dielektrischen Substrat wie z. B. einem Glassubstrat nach einem der vorgenannten Filmbildungsverfahren ein Film mit niedrigem Brechungsindex oder ein poröser Siliziumdioxidfilm gebildet. Beispielsweise kann ein Glassubstrat im Rotationsbeschichtungsverfahren mit der Vorläuferzusammensetzung beschichtet werden, um so einen Film mit niedrigem Brechungsindex zu bilden, und der resultierende aufgetragene Film wird nachfolgend während einer vorgegebenen Zeitdauer bei einer vorgegebenen Temperatur gebrannt, wie oben beschrieben. Nach der Reinigung des gebrannten Films wird auf dem Film mit niedrigem Brechungsindex durch Aufdampfen oder Verdampfen, z. B. mittels Dampfabscheidungs- oder Verdampfungsverfahren wie die Elektronenstrahlverdampfungstechnik, Widerstandserhitzung oder die chemische Dampfabscheidungstechnik CVD-Technik) ein thermisch oxidierter Film aus Silizium gebildet, oder auf dem Film mit niedrigem Brechungsindex wird im HF-Sputterverfahren ein dielektrischer Film bestehend aus einem SiO2-Film gebildet, um so eine Klebezwischenschicht zu bilden. Hier kann die Dicke der Klebezwischenschicht derart kontrolliert werden, dass sie im Bereich von 5 bis 300 nm liegt, und die Flachheit der resultierenden Filmoberfläche kann in dieser Stufe auf nicht mehr als 50 nm durchschnittliche Mittellinienrauheit gesteuert werden. Wenn der resultierende Film diese zahlenmässigen Bedingungen erfüllt, erfolgt im Film keinerlei Brechung und/oder Reflexion der austretenden sichtbaren Lichtstrahlen, und so werden jegliche Ungleichmässigkeiten der Leuchtdichte vermieden.
  • Danach wird auf der Klebezwischenschicht im DC-Sputterverfahren bei Raumtemperatur ein Film aus Indiumzinnoxid (ITO-Film) gebildet. Ein solcher ITO-Film ist bei ULVAC INC. unter dem Namen ”Super ITO Film A” ebenfalls erhältlich. Ausserdem sind die Materialien zur Bildung des durchsichtigen leitenden Films nicht auf ITO-Filme beschränkt und schliessen beispielsweise auch durchsichtige leitende Filme mit einer Lichtdurchlässigkeit von nicht weniger als 80% für sichtbares Licht ein, wie diejenigen aus Zinnoxid (SnO2), Indiumoxid (In2O3), Zinkoxid (ZnO), Cadmiumoxid (CdO) und Kombinationen davon, beispielsweise Cadmiumoxid-Zinnoxid (Cd2SnO4), Cadmiumoxid-Zinkoxid (CZT) und Indiumoxid-Zinkoxid (IZO).
  • Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte optische Dünnfilmstruktur weist einen niedrigen Brechungsindex auf und ist daher sehr gut geeignet zur Verwendung als Schicht für das Fenstermaterial einer Anzeige.
  • Zudem kann der erfindungsgemässe poröse Siliziumdioxidfilm auch als Flüssigkristall-Orientierungskontrollfilm in einer Flüssigkristallanzeige verwendet werden. Beispielsweise werden die erfindungsgemässen porösen Siliziumdioxidfilme der Reihe nach als durchsichtiger leitender Film und als Flüssigkristall-Orientierungskontrollfilm auf der Oberfläche eines Glassubstratpaars gebildet. Dabei werden die Glassubstrate des Paars über eine zwischen den Glassubstraten liegende Flüssigkristallschicht derart symmetrisch zueinander angeordnet, dass die zwei Orientierungskontrollfilme einander zugewandt sind und der Abstand zwischen den Substraten des Paars 50 μm beträgt. Dabei dient einer der durchsichtigen leitenden Filme als positive Elektrode, während der andere als negative Elektrode dient, und diese durchsichtigen leitenden Filme bilden so ein Elektrodenpaar. Die symmetrisch zueinander gegenüberliegend angeordneten Glassubstrate sind zwischen einem Paar Polarisationsplatten auf den Aussenflächen des Substratpaars eingeklemmt, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander stehen, und bilden so eine Flüssigkristallanzeige.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese spezifischen Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • In eine PTFE-Flasche wurden 1 Mol Tetraethoxysilan, 20 Mol 2-Propanol, 20 Mol Wasser und 0,20 Mol Tetrapropylammoniumbromid gegeben, dann wurde ein Rührstab in die Flasche eingeführt, dieselbe hermetisch verschlossen und die Flasche auf einen Rührer gestellt, um den Inhalt der Flasche während 24 Stunden bei Raumtemperatur zu rühren. Dann wurde der Inhalt der Flasche während 4 Stunden bei 55°C gerührt, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu ergeben.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch, bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde, und war neutral.
  • Beispiel 2
  • Die im Beispiel 1 hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und während 15 Minuten bei 400°C in der Atmosphäre gebrannt. Die Dicke des resultierenden Films betrug 178 nm.
  • Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Quecksilbersonden-CV-Messgerät (einem Impedanzanalysator) geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,40. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,246, und weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 6 Gpa bzw. 0,5 Gpa.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • In eine PTFE-Flasche wurden 1 Mol Tetraethoxysilan, 20 Mol 2-Propanol und 20 Mol Wasser gegeben, dann wurde ein Rührstab in die Flasche eingeführt, dieselbe hermetisch verschlossen und die Flasche auf einen Rührer gestellt, um den Inhalt der Flasche während 24 Stunden bei Raumtemperatur zu rühren. Dann wurde der Inhalt der Flasche während 4 Stunden bei 55°C gerührt, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu ergeben. Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Die so hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen, es verblieb jedoch kein Film auf dem Siliziumsubstrat. Es ist anzunehmen, dass in diesem Fall aus folgendem Grund kein Film auf dem Substrat gebildet wurde: Die in diesem Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Verbindung enthielt keine quaternäre Ammoniumverbindung, die in der vorhergehenden erfindungsgemässen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid enthalten war und als Katalysator dienen würde.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in diesem wiederholt, ausser dass 0,01 Mol Tetrapropylammoniumbromid zugegeben wurde, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden. Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Die so hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen, es verblieb jedoch kein Film auf dem Siliziumsubstrat.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in diesem wiederholt, ausser dass 0,5 Mol Tetrapropylammoniumbromid zugegeben wurde, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden. Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Die so hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen, die Oberfläche des resultierenden Films erwies sich jedoch als rau und hatte auch ein trübes Aussehen. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass sich die Form der Micellen ändert und insbesondere eine Strukturänderung von einer stabförmigen Micelle to einer schichtförmigen Micelle erfolgt, wenn zuviel der quaternären Ammoniumverbindung zugegeben wird, und die Verbindung demgemäss nicht die gewünschten Poren durch Zersetzung und Verflüchtigung dieser Komponente bilden kann, wenn die Schicht gebrannt wird. Wenn zuviel der quaternären Ammoniumverbindung zugegeben wird, besteht im Übrigen das Problem, dass die Lösung oder Verbindung unstabil wird, da die Verbindung auch eine katalytische Wirkung zeigt und innert kurzer Zeit gelieren kann.
  • Beispiel 3
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in diesem wiederholt, ausser dass 0,10 Mol Hexadecyltrimethylammoniumchlorid 0,02 Mol des im Beispiel 1 verwendeten Tetrapropylammoniumbromids ersetzten und dass 0,15 Mol Hexamethyldisiloxan als hydrophober Stoff zugegeben wurde, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Zudem erwies sich diese Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid als neutral.
  • Beispiel 4
  • Die im Beispiel 3 hergestellte hydrophobe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 60 Minuten bei 400°C in einer Sauerstoffgasatmosphäre gebrannt. Danach wurde das gebrannte Produkt in einer durch Versprudeln von 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan als hydrophobem Stoff bei einem Druck von 1 × 103 Pa im Bubblingverfahren mit Stickstoffgas als Trägergas erzeugten Atmosphäre einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen, während die Temperatur im Brennofen auf 400°C gehalten wurde. Die Dicke des resultierenden porösen Films betrug 219 nm.
  • Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,40. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,21, und weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 7 Gpa bzw. 0,65 Gpa.
  • Beispiel 5
  • Die im Beispiel 3 hergestellte hydrophobe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 30 Minuten bei 450°C in einer Sauerstoffgasatmosphäre gebrannt. Danach wurde das gebrannte Produkt in einer durch Versprudeln von 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan als hydrophober Stoff im Bubblingverfahren mit Stickstoffgas als Trägergas erzeugten Atmosphäre einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen, während die Temperatur im Brennofen auf 450°C gehalten wurde. Die Dicke des resultierenden porösen Films betrug 416 nm.
  • Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,03. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,20, und weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 4 Gpa bzw. 0,4 Gpa.
  • Beispiel 6
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 3 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in diesem wiederholt, ausser dass 0,10 Mol Tetrapropylammoniumbromid und 0,10 Mol Hexadecyltrimethylammoniumchlorid für 0,10 Mol des im Beispiel 3 verwendeten Hexadecyltrimethylammoniumchlorids eingesetzt wurden, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Zudem erwies sich diese Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid als neutral.
  • Beispiel 7
  • Die im Beispiel 6 hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 30 Minuten bei 450°C in einer Sauerstoffgasatmosphäre gebrannt. Danach wurde das gebrannte Produkt in einer durch Versprudeln von 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan als hydrophober Stoff im Bubblingverfahren mit Stickstoffgas als Trägergas erzeugten Atmosphäre einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen, während die Temperatur im Brennofen auf 450°C gehalten wurde. Die Dicke des resultierenden porösen Films betrug 401 nm.
  • Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,59. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,216, und weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 7,93 Gpa bzw. 0,62 Gpa.
  • Beispiel 8
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 6 wurden unter den gleichen Bedingungen wie in diesem wiederholt, ausser dass 0,15 Mol Tetrapropylammoniumbromid und 0,10 Mol Hexadecyltrimethylammoniumchlorid für die im Beispiel 6 verwendeten 0,10 Mol Tetrapropylammoniumbromid und 0,10 Hexadecyltrimethylammoniumchlorid eingesetzt wurden, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Zudem erwies sich diese Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid als neutral.
  • Beispiel 9
  • Die im Beispiel 8 hergestellte Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 30 Minuten bei 450°C in einer Sauerstoffgasatmosphäre gebrannt. Danach wurde das gebrannte Produkt in einer durch Versprudeln von 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan als hydrophober Stoff im Bubblingverfahren mit Stickstoffgas als Trägergas erzeugten Atmosphäre einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen, während die Temperatur im Brennofen auf 450°C gehalten wurde. Die Dicke des resultierenden porösen Films betrug 415 nm.
  • Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,36. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,227, und weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 6,62 Gpa bzw. 0,49 Gpa. Der in diesem Beispiel hergestellte Film erwies sich als geeignet als dielektrischer Film.
  • Beispiel 10
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie dort wiederholt, ausser dass 0,05 Mol Tetrapropylammoniumbromid zugegeben wurde, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Zudem erwies sich diese Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid als neutral. Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 15 Minuten bei 400°C in der Atmosphäre gebrannt. Die Dicke des resultierenden Films betrug 90 nm. Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,3. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,23. Weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 8,9 Gpa bzw. 0,9 Gpa. Der in diesem Beispiel hergestellte Film erwies sich als geeignet als dielektrische Schutzschicht.
  • Beispiel 11
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie dort wiederholt, ausser dass 0,4 Mol Tetrapropylammoniumbromid zugegeben wurde, um so eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid zu bilden.
  • Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid erwies sich als uniformes Gemisch und bewirkte keinerlei Abscheidung oder Ausfällung, auch wenn sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen wurde. Zudem erwies sich diese Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid als neutral. Die resultierende Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wurde im Rotationsbeschichtungsverfahren bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrats aufgetragen. Dann wurde das Substrat mit der darauf aufgetragenen Schicht der Verbindung in einen Brennofen eingeführt und danach während 15 Minuten bei 400°C in der Atmosphäre gebrannt. Die Dicke des resultierenden Films betrug 150 nm. Die relative Dielektrizitätskonstante dieses Films wurde mit einem Impedanzanalysator geprüft, und die relative Dielektrizitätskonstante betrug 2,1. Zudem wurde mit einem Ellipsometer auch der Brechungsindex des Films untersucht, und der Brechungsindex betrug 1,15. Weiter wurden mit einem bei MTS Systems Co., Ltd. unter dem Markennamen NANO INTENDER erhältlichen Gerät das Elastizitätsmodul und die Härte des Films untersucht, und als Ergebnis betrugen das Elastizitätsmodul und die Härte des Films 3,0 Gpa bzw. 0,3 Gpa. Der in diesem Beispiel erhaltene Film erwies sich als geeignet als optischer Film.
  • (Vergleichsbeispiel 4)
  • Die gleichen Schritte wie im Beispiel 4 wurden unter den gleichen Bedingungen wie dort wiederholt, ausser dass der Brennvorgang in einer Stickstoffgasatmosphäre durchgeführt wurde, um so einen porösen Siliziumdioxidfilm zu ergeben. Die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Films waren nicht bevorzugt oder annehmbar verglichen mit denjenigen, die bei den Filmen in den vorstehenden Beispielen beobachtet wurden. Insbesondere wurde bei dem in diesem Vergleichsbeispiel erhaltenen Film eine hohe relative Dielektrizitätskonstante, ein niedriger Brechungsindex und eine hohe mechanische Festigkeit festgestellt.
  • Die in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Ergebnisse zeigen deutlich, dass die erfindungsgemässe Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid und das unter Verwendung der Vorläuferzusammensetzung hergestellte poröse Siliziumdioxid die Herstellung eines Films gestatten, der eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Brechungsindex und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Verwendung der erfindungsgemässen Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid gestattet die Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms, der eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Brechungsindex und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Ein solcher poröser Siliziumdioxidfilm kann als dielektrische Schicht (und dielektrische Schutzschicht) zur Verwendung in einem Halbleiterelement, als dielektrische Schicht zur Verwendung in einem Gerät zur Anzeige eines Bilds und als Flüssigkristall- Orientierungsfilm zur Verwendung in einer Flüssigkristallanzeige dienen. Demgemäss kann die Erfindung auf dem Gebiet der Halbleiterproduktion und der Herstellung von Anzeigesystemen zu Anwendung kommen.
  • Zusammenfassung
  • Es wird eine Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid angegeben, und die Vorläuferzusammensetzung enthält ein organisches Silan gemäss der folgenden chemischen Formel 1: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und X steht für ein Halogenatom). Die Verbindung wird in einem Verfahren hergestellt, das den Schritt des Mischens der vorgenannten Bestandteile umfasst. Die Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid wird auf ein Substrat aufgetragen und dann gebrannt, um so einen porösen Siliziumdioxidfilm zu bilden. Ebenfalls offenbart werden ein Halbleiterelement, ein Gerät zur Anzeige eines Bilds und eine Flüssigkristallanzeige jeweils mit dem vorgenannten porösen Siliziumdioxidfilm.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2003-115486 [0002]

Claims (20)

  1. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid, enthaltend ein organisches Silan gemäss der folgenden chemischen Formel 1: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohol; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und X steht für ein Halogenatom).
  2. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach Anspruch 1, wobei die Alkylgruppe eine Alkylgruppe mit nicht mehr als 7 Kohlenstoffatomen ist.
  3. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halogenatom in der chemischen Formel 2 ein Chlor- oder Bromatom ist.
  4. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Molverhältnis des organischen Silans zur quaternären Ammoniumverbindung vorzugsweise im Bereich von 1:0,05 bis 1:0,40 liegt.
  5. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Molverhältnis des organischen Silans zum Wasser im Bereich von 1:1 bis 1:30 liegt und das Molverhältnis des organischen Silans zum Alkohol im Bereich von 1:10 bis 1:300 liegt.
  6. Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid ferner einen hydrophoben Stoff enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid, enthaltend als Schritt das Mischen eines organisches Silans gemäss der folgenden chemischen Formel 1: R1 m(R2-O)4-mSi (in der Formel können R1 und R2 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 3); Wasser; einen Alkohohl; sowie eine quaternäre Ammoniumverbindung gemäss der folgenden chemischen Formel 2: R3N(R4)3X (in der Formel können R3 und R4 gleich oder verschieden sein und stehen jeweils für eine Alkylgruppe und X steht für ein Halogenatom).
  8. Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach Anspruch 7, wobei das nach Beendigung des Mischvorgangs resultierende Gemisch auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 70°C erwärmt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein hydrophober Stoff dem Gemisch während dem Mischvorgang zugegeben wird.
  10. Poröser Siliziumdioxidfilm, dadurch gekennzeichnet, dass er aus der Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid gebildet ist.
  11. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms, enthaltend als Schritte das Auftragen der Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 500°C.
  12. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach Anspruch 11, wobei der Brennvorgang in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird.
  13. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach Anspruch 11 oder 12, wobei das gebrannte Produkt nach Beendigung des Brennvorgangs einer Hydrophobisierungsbehandlung unterzogen wird.
  14. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach Anspruch 13, wobei die Hydrophobisierungsbehandlung in einer einen hydrophoben Stoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird, die auf einer Temperatur im Bereich von 70 bis 500°C gehalten wird.
  15. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms, enthaltend als Schritte das Auftragen der Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre.
  16. Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms, enthaltend als Schritte das Auftragen der Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Vorläuferzusammensetzung für poröses Siliziumdioxid auf die Oberfläche eines Substrats; und das Brennen des Substrats mit der darauf aufgetragenen Vorläuferzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 500°C in einer sauerstoffatomhaltigen Atmosphäre; und die Hydrophobisierungsbehandlung des gebrannten Produkts nach Beendigung des Brennvorgangs.
  17. Halbleiterelement, das eine Dual-Damascene-Struktur beinhaltet bestehend aus einem Film aus einer organischen Siliziumatomhaltigen Verbindung oder einem porösen Siliziumoxidfilm als erstem dielektrischem Film und einem dielektrischen Zwischenschichtfilm, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat mit einer darauf aufgetragenen Leitschicht gebildet sind, und ausserdem einem in Verbindungsgräben eingebetteten Cu-Leitfilm, wobei der dielektrische Zwischenschichtfilm aus dem porösen Siliziumdioxidfilm nach Anspruch 10 oder dem gemäss dem Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach einem der Ansprüche 11 bis 15 hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  18. Halbleiterelement, das eine Dual-Damascene-Struktur beinhaltet bestehend aus einem Film aus einer organischen Siliziumatomhaltigen Verbindung oder einem porösen Siliziumoxidfilm als erstem dielektrischem Film, einem dielektrischen Zwischenschichtfilm und einem dielektrischen Schutzfilm, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat mit einer darauf aufgetragenen Leitschicht gebildet sind, und ausserdem einem in Verbindungsgräben eingebetteten Cu-Leitfilm, wobei der dielektrische Schutzfilm aus dem porösen Siliziumdioxidfilm nach Anspruch 10 oder einem gemäss dem Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach einem der Ansprüche 11 bis 14 und 16 hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  19. Gerät zur Anzeige eines Bilds mit einem optischen Dünnfilm als Anzeigefenster, wobei der optische Dünnfilm einen durchsichtigen leitenden Film und einen Film mit niedrigem Brechungsindex umfasst, die über eine Klebezwischenschicht zusammenlaminiert sind, wobei der Film mit niedrigem Brechungsindex aus dem porösen Siliziumdioxidfilm nach Anspruch 10 oder dem gemäss dem Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
  20. Flüssigkristallanzeige mit mindestens einem Substratpaar; einem durchsichtigen leitenden Film und einem Film zur Steuerung der Orientierung von Flüssigkristallen, die in dieser Reihenfolge auf den jeweiligen einander gegenüberliegenden Flächen der Substrate des Paars gebildet sind; und einer Flüssigkristallschicht, die durch Verschliessen der Flüssigkristall-Orientierungskontrollfilme und Einbringen von Flüssigkristallen zwischen dieselben hergestellt wird, wobei der Flüssigkristall-Orientierungskontrollfilm aus dem porösen Siliziumdioxidfilm nach Anspruch 10 oder dem gemäss dem Verfahren zur Bildung eines porösen Siliziumdioxidfilms nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellten porösen Siliziumdioxidfilm besteht.
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