JP2000319400A - Low dielectric constant material and production of interlaminar insulation film - Google Patents
Low dielectric constant material and production of interlaminar insulation filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板の製造工
程で層間絶縁膜の形成に用いられる低誘電率材料及びそ
れを用いた層間絶縁膜の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low dielectric constant material used for forming an interlayer insulating film in a process of manufacturing a semiconductor substrate, and a method for manufacturing an interlayer insulating film using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体の製造工程で層間絶縁
膜の平坦化に使用される塗布材料として、シロキサンポ
リマーが用いられており、最近ではシルセスキオキサン
ポリマーが用いられている(特開昭58−66335号
公報)。しかしながら、これらのポリマーはいずれも分
子中にシラノール結合をもち、親水性を有するため、得
られる層間絶縁膜に水分が吸着され、誘電率の上昇やク
ラックが発生し易くなるという問題点があった。2. Description of the Related Art Conventionally, a siloxane polymer has been used as a coating material used for flattening an interlayer insulating film in a semiconductor manufacturing process. 58-66335). However, all of these polymers have a silanol bond in the molecule and have hydrophilicity, so that moisture is adsorbed on the obtained interlayer insulating film, and there is a problem that the dielectric constant increases and cracks easily occur. .
【0003】このような問題点の防止策として、エッチ
ング工程の前にプラズマ処理等を行う方法が実施されて
いるが工程数の増加を招いている。また、プラズマ処理
を行うと層間絶縁膜の密着力が低下するという欠点があ
り、塗布前後の処理を最適化するために、別の工程が必
要になるという問題点があった。As a measure for preventing such a problem, a method of performing a plasma treatment or the like before the etching step has been implemented, but the number of steps has been increased. Further, the plasma treatment has a disadvantage that the adhesion of the interlayer insulating film is reduced, and another step is required in order to optimize the treatment before and after the application.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点に鑑
み、耐熱性及び密着性に優れ、低誘電率かつ低吸湿性を
有する半導体基板用層間絶縁膜を形成する低誘電率材料
並びに層間絶縁膜の製造方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a low dielectric constant material for forming an interlayer insulating film for a semiconductor substrate having excellent heat resistance and adhesion, and having a low dielectric constant and low moisture absorption. An object of the present invention is to provide a method for producing a film.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の低誘電率材料
は、一般式(1)、一般式(2)及び一般式(3)で表
される構成単位と、一般式(4)又は一般式(5)で表
される構成単位の少なくとも一方を分子中にもち、重量
平均分子量が1000〜500万であるカルボラン含有
ケイ素系重合体からなるこをことを特徴とする。Means for Solving the Problems The low dielectric constant material of the present invention comprises a structural unit represented by the general formula (1), the general formula (2) or the general formula (3) and a general formula (4) or a general formula (4). It is characterized by comprising a carborane-containing silicon-based polymer having at least one of the structural units represented by the formula (5) in the molecule and having a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000,000.
【0006】[0006]
【化6】 Embedded image
【0007】[0007]
【化7】 Embedded image
【0008】[0008]
【化8】 Embedded image
【0009】[0009]
【化9】 Embedded image
【0010】[0010]
【化10】 Embedded image
【0011】式中、R1 、R2 は、水素原子、炭素数1
〜20のアルキル基又は炭素数6〜30のアリール基を
示し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。R
3 は、炭素数1〜20のアルキレン基又は炭素数6〜3
0のアリーレン基を示すがなくてもよい。なお、R3 が
ない場合は、ケイ素原子にビニル基が直接結合してい
る。また、Zは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル
基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数1〜20の
アルコキシ基を示す。なお、二つのエチニレン基のベン
ゼン環に対する位置は任意である。また、CBp Hq C
は、2価のかご状のホウ素化合物であるカルボランを表
し、p,qは3〜16の整数を示す。nは1〜20の自
然数を示す。In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a carbon atom of 1
And represents an alkyl group having up to 20 or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may be the same or different. R
3 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or 6 to 3 carbon atoms
It does not have to show an arylene group of 0. When there is no R 3 , a vinyl group is directly bonded to a silicon atom. Z represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. The positions of the two ethynylene groups with respect to the benzene ring are arbitrary. Also, CBp Hq C
Represents carborane which is a divalent cage-like boron compound, and p and q represent integers of 3 to 16. n shows the natural number of 1-20.
【0012】上記R1 〜R3 で表される炭化水素基の炭
素数は、脂肪族の場合多くなると結合が切れやすくなり
耐熱性が低下するため、芳香族の場合多くなると溶媒に
対する溶解性が低下するため、上記範囲に限定される。When the number of carbon atoms of the hydrocarbon group represented by R 1 to R 3 increases, the bond tends to be broken and the heat resistance decreases when the number of aliphatic groups increases, and the solubility in a solvent increases when the number of aromatic groups increases. Because it decreases, it is limited to the above range.
【0013】上記R1 、R2 で表されるアルキル基とし
ては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル
基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、
トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキ
サデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデ
シル基、エイコシル基などが挙げられる。The alkyl groups represented by R 1 and R 2 include, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, Undecyl group, dodecyl group,
Examples include tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl and the like.
【0014】上記R1 、R2 で表されるアリール基とし
ては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビ
フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基などが挙げ
られる。The aryl groups represented by R 1 and R 2 include, for example, phenyl, tolyl, xylyl, biphenyl, naphthyl, anthracenyl and the like.
【0015】上記R3 で表されるアルキレン基として
は、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、
ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン
基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシ
レン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレ
ン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデ
シレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基、エイコ
シレン基などが挙げられる。The alkylene group represented by R 3 includes, for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group,
Butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, undecylene group, dodecylene group, tridecylene group, tetradecylene group, pentadecylene group, hexadecylene group, heptadecylene group, octadecylene group, nonadecylene group, eicosylene group And the like.
【0016】上記R3 で表されるアリーレン基として
は、例えば、フェニレン基、トリレン基、キシリレン
基、ビフェニレン基、ナフタレニレン基、アントラセニ
レン基などが挙げられる。Examples of the arylene group represented by R 3 include a phenylene group, a tolylene group, a xylylene group, a biphenylene group, a naphthalenylene group and an anthracenylene group.
【0017】上記Zで表される炭素数1〜20のアルキ
ル基及び炭素数6〜30のアリール基は、上記R1 、R
2 で表されるアルキル基及びアリール基と同様のものが
挙げられる。The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and the aryl group having 6 to 30 carbon atoms represented by Z are the same as those described above for R 1 , R
And the same as the alkyl group and the aryl group represented by 2 .
【0018】上記CBp Hq Cで表されるカルボランと
しては、例えば、ドデカカルボラン(P=10)、デカ
カルボラン(P=8)、ヘプタカルボラン(P=5)、
ヘキサカルボラン(P=4)、ペンタカルボラン(P=
3)等が挙げられる。Examples of the carborane represented by CBp Hq C include dodecacarborane (P = 10), decacarborane (P = 8), heptacarborane (P = 5),
Hexacarborane (P = 4), pentacarborane (P =
3) and the like.
【0019】上記R1 、R2 、R3 、Zは、以下につい
ても同様の炭化水素基を示し、上記CBp Hq Cは、以
下についても同様のカルボランを表す。The above R 1 , R 2 , R 3 , and Z each represent the same hydrocarbon group in the following, and the above CBp Hq C represents the same carborane in the following.
【0020】本発明で用いられるケイ素系重合体におい
て、一般式(1)で表される構成単位のモル比率は少な
くなっても多くなっても成形性が低下するため、10〜
80mol%が好ましい。また、一般式(2)、(3)
で表されるカルボラン含有構成単位のモル比率は、少な
くなると十分な耐熱性や低誘電率が得られず、多くなる
と成形性が低下するため15〜80mol%が好まし
い。さらに、一般式(4)、(5)で表される構成単位
のモル比率は少なくなっても多くなっても成形性が低下
するため、5〜70mol%が好ましい。In the silicon-based polymer used in the present invention, the moldability is reduced even if the molar ratio of the structural unit represented by the general formula (1) is reduced or increased.
80 mol% is preferred. In addition, general formulas (2) and (3)
When the molar ratio of the carborane-containing structural unit represented by the formula (1) is small, sufficient heat resistance and low dielectric constant cannot be obtained, and when the molar ratio is large, the moldability decreases. Furthermore, since the moldability decreases even if the molar ratio of the structural units represented by the general formulas (4) and (5) is small or large, the molar ratio is preferably 5 to 70 mol%.
【0021】一般式(2)と(3)で表されるカルボラ
ン含有構成単位のモル比率は任意であるが、構成単位
(2)のモル比率が少なくなると十分な成形性が得られ
ないため、両者のモル比率は下式を満足する範囲が好ま
しい。 0.2<構成単位(2)/〔構成単位(2)+構成単位
(3)〕<0.9The molar ratio of the carborane-containing structural units represented by the general formulas (2) and (3) is arbitrary, but if the molar ratio of the structural unit (2) is too small, sufficient moldability cannot be obtained. The molar ratio of the two is preferably in a range satisfying the following expression. 0.2 <structural unit (2) / [structural unit (2) + structural unit (3)] <0.9
【0022】また、一般式(4)と(5)で表される構
成単位のモル比率は任意であるが、構成単位(4)のモ
ル比率が少なくなると十分な成形性が得られないため、
両者のモル比率は下式を満足する範囲が好ましい。 0.2<構成単位(4)/〔構成単位(4)+構成単位
(5)〕<0.9The molar ratio of the structural units represented by the general formulas (4) and (5) is arbitrary, but if the molar ratio of the structural unit (4) is too small, sufficient moldability cannot be obtained.
The molar ratio of the two is preferably in a range satisfying the following expression. 0.2 <Structural unit (4) / [Structural unit (4) + Structural unit (5)] <0.9
【0023】上記ケイ素系重合体の重量平均分子量は小
さくなると、十分な強度が得られなくなるため1,00
0以上に限定され、逆に大きくなると溶媒に対する溶解
性が低下し、塗布が困難になるため500万以下に限定
される。If the weight-average molecular weight of the silicon-based polymer is too small, sufficient strength cannot be obtained, and
If it is larger than 0, on the other hand, if it is larger, the solubility in the solvent is reduced and coating becomes difficult, so it is limited to 5,000,000 or less.
【0024】上記ケイ素系重合体の製造方法は、特に限
定されないが、例えば、一般式(6)で表される炭化水
素基、一般式(7)で表される二重結合基含有シリレン
基を含むケイ素系ポリマー、一般式(8)で表されるビ
スシリルカルボラン誘導体、及び、一般式(9)で表さ
れる両末端にヒドロシリル基を含有するシロキサン化合
物を反応させることによって合成することができる。The method for producing the silicon-based polymer is not particularly limited. For example, a hydrocarbon group represented by the general formula (6) or a silylene group containing a double bond group represented by the general formula (7) may be used. By reacting a silicon-containing polymer, a bissilylcarborane derivative represented by the general formula (8), and a siloxane compound having a hydrosilyl group at both terminals represented by the general formula (9). .
【0025】[0025]
【化11】 Embedded image
【0026】[0026]
【化12】 Embedded image
【0027】[0027]
【化13】 Embedded image
【0028】[0028]
【化14】 Embedded image
【0029】上記一般式(6)で表される炭化水素基と
しては、例えば、1,3−ジエチニルベンゼン、1,4
−ジエチニルベンゼン等が挙げられる。また、上記一般
式(7)で表される二重結合基含有シリレン基として
は、例えば、メチルビニルシリレン、フェニルビニルシ
リレン、メチルアリルシリレン、フェニアリルシリレン
等が挙げられる。Examples of the hydrocarbon group represented by the general formula (6) include 1,3-diethynylbenzene, 1,4
-Diethynylbenzene and the like. Examples of the double bond group-containing silylene group represented by the general formula (7) include methylvinylsilylene, phenylvinylsilylene, methylallylsilylene, and phenylarylsilylene.
【0030】上記一般式(8)で表されるビスシリルカ
ルボラン誘導体としては、例えば、ビス(ジメチルシリ
ル)カルボラン、ビス(ジフェニルシリル)カルボラ
ン、ビス(メチルフェニルシリル)カルボラン等が挙げ
られる。また、上記一般式(9)で表される両末端にヒ
ドロシリル基を含有するシロキサン化合物としては、例
えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、
1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,
1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、
1,1,3,3,5,5−ヘキサフェニルトリシロキサ
ン等が挙げられる。Examples of the bissilylcarborane derivative represented by the general formula (8) include bis (dimethylsilyl) carborane, bis (diphenylsilyl) carborane, bis (methylphenylsilyl) carborane and the like. Examples of the siloxane compound having a hydrosilyl group at both terminals represented by the general formula (9) include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane,
1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane, 1,
1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane,
1,1,3,3,5,5-hexaphenyltrisiloxane and the like.
【0031】上記反応に使用される触媒としては、例え
ば、塩化白金酸〔H2 PtCl5 ・6H2 O)、ヘキサ
ロジウムヘキサデカカルボニル、ビス(ジビニルテトラ
メチルジシロキサン)白金{Pt[CH2=CHSi(CH3)2OSi(C
H3)2CH=CH2]2}等が挙げられる。Examples of the catalyst used in the reaction, for example, 2 O chloroplatinic acid [H 2 PtCl 5 · 6H), hexa rhodium hexadecanol carbonyl, bis (divinyltetramethyldisiloxane) platinum {Pt [CH 2 = CHSi (CH 3 ) 2 OSi (C
H 3 ) 2 CH = CH 2 ] 2 }.
【0032】上記触媒の使用量は、少なくなると反応が
十分進行せず、多くなると合成後の重合体中に残存しや
すくなり、耐熱性が低下するため、ケイ素系重合体の構
成単位に対して0.001〜20mol%が好ましく、
より好ましくは0.01〜10mol%である。When the amount of the catalyst used is small, the reaction does not proceed sufficiently, and when the amount is large, the catalyst tends to remain in the polymer after synthesis and the heat resistance is lowered. 0.001 to 20 mol% is preferable,
More preferably, it is 0.01 to 10 mol%.
【0033】上記反応に使用される溶媒は極性、無極性
いずれでもよいが、好ましくはトルエン、テトラヒドロ
フランなどの非プロトン性溶媒である。上記溶媒の使用
量は、ケイ素系重合体の構成単位の濃度で0.01〜5
0mol/L(リットル)が好ましく、より好ましくは
0.05〜5mol/Lである。The solvent used in the above reaction may be either polar or non-polar, but is preferably an aprotic solvent such as toluene or tetrahydrofuran. The amount of the solvent used is 0.01 to 5 in terms of the concentration of the structural unit of the silicon-based polymer.
It is preferably 0 mol / L (liter), more preferably 0.05 to 5 mol / L.
【0034】上記反応は室温から溶媒の沸点の間の温度
で行われる。また、この反応は空気中又は不活性ガス雰
囲気下のいずれでも行えるが、好ましくはアルゴンガス
又は窒素ガス雰囲気下である。上記反応の反応時間は短
すぎるとカルボランの導入反応が十分に進行しないため
耐熱性が向上せず、逆に長くなりすぎると架橋反応が進
行して溶媒に溶けなくなり、取り扱いが困難になるた
め、1〜72時間が好ましい。The above reaction is carried out at a temperature between room temperature and the boiling point of the solvent. This reaction can be carried out either in air or under an inert gas atmosphere, but preferably under an argon gas or nitrogen gas atmosphere. If the reaction time of the above reaction is too short, the heat resistance does not improve because the introduction reaction of carborane does not proceed sufficiently, and conversely, if it is too long, the crosslinking reaction will not proceed and will not be dissolved in the solvent, making handling difficult. 1 to 72 hours are preferred.
【0035】合成反応の終了後、得られたカルボラン含
有ケイ素系重合体を精製する方法としては、再沈殿法又
はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
による分取等が挙げられる。After completion of the synthesis reaction, the resulting carborane-containing silicon-based polymer may be purified by a reprecipitation method or gel permeation chromatography (GPC).
And the like.
【0036】本発明において、上記カルボラン含有ケイ
素系重合体を溶媒に溶解して半導体基板上に塗布後乾燥
し、次いで、150〜350℃で加熱して架橋させ、塗
膜を形成する方法により、半導体基板上に低誘電率の層
間絶縁膜を作製する。上記乾燥によって溶媒を除去す
る。上記加熱温度は、上記カルボラン含有ケイ素系重合
体のビニル基やエチニレン基を架橋させ、強固で密着力
の高い低誘電率の層間絶縁膜を形成するめに、150〜
350℃に限定される。In the present invention, the above-mentioned carborane-containing silicon-based polymer is dissolved in a solvent, applied on a semiconductor substrate, dried, and then heated at 150 to 350 ° C. to form a coating film. A low dielectric constant interlayer insulating film is formed on a semiconductor substrate. The solvent is removed by the above drying. The heating temperature is preferably 150 to 150 to form a strong and low-dielectric interlayer insulating film having high adhesion and by crosslinking vinyl groups and ethynylene groups of the carborane-containing silicon-based polymer.
Limited to 350 ° C.
【0037】上記溶媒としては、例えば、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、ジクロロベンゼン、テトラヒドロフ
ラン、N−メチルピロリドン等が用いられ、これらは単
独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、上記溶媒には、流動性や塗布性を改善するため
に、アルコール類、グリコールエーテル類等を組み合わ
せて用いてもよい。As the solvent, for example, benzene, toluene, xylene, dichlorobenzene, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone and the like are used, and these may be used alone or in combination of two or more.
In addition, alcohols, glycol ethers, and the like may be used in combination with the solvent in order to improve fluidity and coatability.
【0038】上記カルボランケイ素系重合体を溶媒に溶
解した後、ガラス、セラミック、シリコンウェハー、回
路の形成されたシリコンウェハー等の基板上に塗布する
方法としては、例えば、浸漬法、スピンコート法等公知
の方法が用いられる。As a method of dissolving the above-mentioned carborane silicon-based polymer in a solvent, and applying it on a substrate such as glass, ceramic, a silicon wafer, or a silicon wafer having a circuit formed thereon, for example, a dipping method, a spin coating method, etc. A known method is used.
【0039】(作用)一般的に、低誘電率材料は小さく
て軽い原子を用いて、低密度とすることにより得られ
る。本発明の低誘電率材料は、ホウ素はかご状分子構造
を有するカルボランを用いることに特徴がある。ホウ素
は軽い原子であり、そのかご状分子構造により、低密度
化を図ることができる。さらに、ケイ素系高分子と複合
化することにより、高い耐熱性と密着性を発現させるこ
とができる。(Operation) In general, a low dielectric constant material is obtained by using small and light atoms to have a low density. The low dielectric constant material of the present invention is characterized in that boron uses carborane having a cage-like molecular structure. Boron is a light atom, and its cage-like molecular structure can reduce the density. Furthermore, by forming a composite with a silicon-based polymer, high heat resistance and adhesion can be exhibited.
【0040】[0040]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below.
【0041】(実施例)アルゴン置換した還流管付50
0mlの4つ口フラスコに、ポリ(1,3−ジエチニル
ベンゼン・フェニルビニルシリレン)10.26g(4
0.0mmol)を入れ、トルエン250mlに溶解し
た。この反応液を50℃に昇温した後、0.20mmo
lの触媒ビス(ジビニルテトラメチルジシロキサン)白
金のトルエン溶液を入れ10分間撹拌した。次いで、
1,7−ビス(ジメルシリル)ドデカカルボラン5.2
1g(20.0mmol)、1,1,3,3−テトラメ
チルジシロキサン1.35g(10.03mmol)の
トルエン溶液80mlを滴下後、オイルバスの温度を1
25℃に昇温し、7時間加熱還流した。さらに、反応溶
液を減圧留去した後、メタノール1.7L中に投入し
た。得られた沈殿を濾別し、黄白色の重合体(粉末)1
3.46gを得た。この重合体の重量平均分子量はポリ
スチレン換算で27,700であった。(Example) 50 with a reflux tube replaced with argon
In a 0 ml four-necked flask, 10.26 g of poly (1,3-diethynylbenzene / phenylvinylsilylene) (4
0.0 mmol) and dissolved in 250 ml of toluene. After the temperature of the reaction solution was raised to 50 ° C., 0.20 mmol
l of catalyst bis (divinyltetramethyldisiloxane) platinum in toluene was added and stirred for 10 minutes. Then
1,7-bis (dimersilyl) dodecacarborane 5.2
80 g of a toluene solution of 1 g (20.0 mmol) and 1.35 g (10.03 mmol) of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane was added dropwise.
The temperature was raised to 25 ° C., and the mixture was heated under reflux for 7 hours. Further, the reaction solution was distilled off under reduced pressure, and then poured into 1.7 L of methanol. The resulting precipitate was filtered off and a yellow-white polymer (powder) 1
3.46 g were obtained. The weight average molecular weight of this polymer was 27,700 in terms of polystyrene.
【0042】上記重合体の 1H−NMRスペクトル(ブ
ルカー社製「DRX300」で測定)を図1に、IRス
ペクトル(バイオラッド社製「FTS135システム」
で測定)を図2にそれぞれ示す。FIG. 1 shows the 1 H-NMR spectrum (measured by “DRX300” manufactured by Bruker) of the above polymer, and the IR spectrum (“FTS135 system” manufactured by Bio-Rad) was obtained.
Are shown in FIG.
【0043】図1において、0.7〜4ppmにかけて
カルボランに基づくプロトンのピーク、0〜0.6pp
mにかけてケイ素原子に結合したメチル基、メチレン基
に基づくプロトンのピーク、7〜8ppmにかけてフェ
ニル基に基づくプロトンのピーク、6〜6.5ppmに
かけてビニル基に基づくプロトンのピークがそれぞれ確
認された。図2において、2594cm-1にカルボラン
に起因する吸収がみられ、1050cm-1付近にシロキ
サン結合に起因する吸収がみられる。これらのことから
実施例1の重合体は、一般式(10)の構造を持ち、カ
ルボラン含有ケイ素系重合体であることを確認した。In FIG. 1, the peak of the proton based on carborane is from 0.7 to 4 ppm, 0 to 0.6 pp.
A peak of a proton based on a methyl group and a methylene group bonded to a silicon atom over m, a peak of a proton based on a phenyl group over 7 to 8 ppm, and a peak of a proton based on a vinyl group over 6 to 6.5 ppm were respectively confirmed. 2, absorption was observed due to the carborane to 2594cm -1, absorption is observed due to the siloxane bond in the vicinity of 1050 cm -1. From these, it was confirmed that the polymer of Example 1 had a structure of the general formula (10) and was a carborane-containing silicon-based polymer.
【0044】[0044]
【化15】 Embedded image
【0045】上記ケイ素系重合体をテトラヒドロフラン
に溶解した後、アルミニウムを蒸着した基板上に滴下
し、スピンコートにより1μm厚の膜を形成した。常温
で乾燥後、これを250℃のオーブンに入れて熱架橋を
行い、強固な絶縁膜を形成した。次いで、絶縁膜上に銀
ペーストを塗布した後、アルミニウム下地層との間で誘
電率を測定したところ、周波数1MHzで2.7であっ
た。この値は既存の低誘電膜と比較して十分に低い値で
ある。次いで、この絶縁膜の耐久性試験を評価するため
に、121℃、2気圧、85%RHのプレッシャー・ク
ッカで100時間の試験を行なったが、クラックや剥離
は観察されなかった。After dissolving the silicon-based polymer in tetrahydrofuran, the solution was dropped on a substrate on which aluminum was deposited, and a 1 μm thick film was formed by spin coating. After drying at room temperature, the resultant was placed in an oven at 250 ° C. and thermally crosslinked to form a strong insulating film. Next, after applying a silver paste on the insulating film, the dielectric constant between the insulating film and the aluminum base layer was 2.7 at a frequency of 1 MHz. This value is sufficiently lower than the existing low dielectric film. Next, in order to evaluate the durability test of this insulating film, a test was performed for 100 hours in a pressure cooker at 121 ° C., 2 atm, and 85% RH, but no crack or peeling was observed.
【0046】(比較例)従来から使用されているオルガ
ノシルセスキオキサンポリマーを用いて、アルミニウム
を蒸着した基板上に滴下し、スピンコートにより1μm
厚の膜を形成した後、200℃で熱処理して絶縁膜を形
成した。上記絶縁膜についで実施例と同様にして誘電率
を測定したところ、周波数1MHzで2.7であった。
次いで、上記絶縁膜について実施例と同様の耐久性試験
を行なったところ、全面にクラックや剥離が観察され
た。(Comparative Example) A conventionally used organosilsesquioxane polymer was dropped on a substrate on which aluminum was deposited, and spin-coated at 1 μm.
After forming a thick film, heat treatment was performed at 200 ° C. to form an insulating film. When the dielectric constant of the insulating film was measured in the same manner as in the example, it was 2.7 at a frequency of 1 MHz.
Next, when the same durability test as that of the example was performed on the insulating film, cracks and peeling were observed on the entire surface.
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明の低誘電材料は、上述の構成であ
り、カルボランを含有するケイ素系重合体を使用するこ
とにより、耐熱性、半導体基板との密着性に優れ、低誘
電率かつ低吸湿性を有する。従って、本発明の低誘電材
料を使用することにより、半導体回路基板に低誘電率の
層間絶縁膜を形成することができ、高速な半導体回路基
板を生産することができる。The low dielectric material of the present invention has the above-mentioned structure, and is excellent in heat resistance, adhesion to a semiconductor substrate, low dielectric constant and low by using a silicon-based polymer containing carborane. Has hygroscopicity. Therefore, by using the low dielectric material of the present invention, a low dielectric constant interlayer insulating film can be formed on a semiconductor circuit board, and a high-speed semiconductor circuit board can be produced.
【図1】実施例のケイ素系重合体の 1H−NMRスペク
トルを示す。FIG. 1 shows a 1 H-NMR spectrum of a silicon-based polymer of an example.
【図2】実施例のケイ素系重合体のIRスペクトルを示
す。FIG. 2 shows an IR spectrum of a silicon-based polymer of an example.
Claims (2)
(3)で表される構成単位と、一般式(4)又は一般式
(5)で表される構成単位の少なくとも一方を分子中に
もち、重量平均分子量が1000〜500万であるカル
ボラン含有ケイ素系重合体からなることを特徴とする低
誘電率材料。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 【化5】 (式中、R1 、R2 は、水素原子、炭素数1〜20のア
ルキル基又は炭素数6〜30のアリール基を示し、それ
ぞれ同じであっても異なっていてもよい。R3 は、炭素
数1〜20のアルキレン基又は炭素数6〜30のアリー
レン基を示すがなくてもよい。なお、R3 がない場合
は、ケイ素原子にビニル基が直接結合している。また、
Zは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数
6〜30のアリール基又は炭素数1〜20のアルコキシ
基を示す。なお、二つのエチニレン基のベンゼン環に対
する位置は任意である。また、CBp Hq Cは、2価の
かご状のホウ素化合物であるカルボランを表し、p,q
は3〜16の整数を示す。nは1〜20の自然数を示
す)1. A structural unit represented by the general formula (1), (2) or (3) and / or a structural unit represented by the general formula (4) or (5) A low dielectric constant material comprising a carborane-containing silicon-based polymer having in the molecule a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000,000. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image (Wherein, R 1, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms, optionally .R 3 be different even respectively identical, It does not have to be an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 30 carbon atoms.In the absence of R 3 , a vinyl group is directly bonded to a silicon atom.
Z represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. The positions of the two ethynylene groups with respect to the benzene ring are arbitrary. CBp Hq C represents carborane which is a divalent cage-like boron compound, and p, q
Represents an integer of 3 to 16. n represents a natural number of 1 to 20)
解して基板に塗布後乾燥し、次いで、150〜350℃
で加熱することを特徴とする層間絶縁膜の製造方法。2. The low dielectric constant material according to claim 1, which is dissolved in a solvent, applied to a substrate and dried, and then heated to 150 to 350 ° C.
A method of manufacturing an interlayer insulating film, characterized by heating the substrate.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003509557A (en) * | 1999-09-16 | 2003-03-11 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | Poly (ethynylene-phenylene-ethynylene-silylene) and method for preparing the same |
JP2007238658A (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Silicon-containing low dielectric material and its production method |
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-
1999
- 1999-05-13 JP JP13278599A patent/JP3468717B2/en not_active Expired - Fee Related
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