JP2007023163A - Composition for forming film, insulating film and their production method - Google Patents

Composition for forming film, insulating film and their production method Download PDF

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JP2007023163A JP2005207409A JP2005207409A JP2007023163A JP 2007023163 A JP2007023163 A JP 2007023163A JP 2005207409 A JP2005207409 A JP 2005207409A JP 2005207409 A JP2005207409 A JP 2005207409A JP 2007023163 A JP2007023163 A JP 2007023163A
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Kensuke Morita
健介 森田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming films, capable of forming silicone films suitable for using as interlayer insulating films usable for semiconductor elements and having uniform thickness, and excellent in dielectric constant property and film strength, to provide insulating films, and to provide their production methods. <P>SOLUTION: The composition for forming films comprises a compound represented by formula (I) or a polymer thereof. The insulating films produced by using the composition is provided. Wherein, in formula (I), R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are each independently H or a substituent; at least one of a plurality of R<SP>1</SP>'s and R<SP>2</SP>'s is a group represented by general formula (II): (R<SP>3</SP>)<SB>3</SB>-Si-O-; m is an integer of 4-30; in general formula (II), R<SP>3</SP>is H or a substituent; and at least one of a plurality of R<SP>1</SP>'s to R<SP>3</SP>'s is a polymerizable group, wherein, R<SP>1</SP>to R<SP>3</SP>are neither hydroxy nor a hydrolyzable group. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、膜形成用組成物に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜材料として、適当な均一な厚さを有する塗膜が形成可能な、しかも、誘電率特性などに優れた絶縁膜形成用組成物、絶縁膜の製造方法および絶縁膜に関する。   The present invention relates to a film-forming composition, and more specifically, as an interlayer insulating film material in a semiconductor element or the like, a coating film having an appropriate uniform thickness can be formed, and insulation having excellent dielectric constant characteristics, etc. The present invention relates to a film forming composition, an insulating film manufacturing method, and an insulating film.

従来、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、気相成長(CVD)法などの真空プロセスで形成されたシリカ(SiO2)膜が多用されている。そして、近年、より均一な層間絶縁膜を形成することを目的として、SOG(Spin on Glass)膜と呼ばれるテトラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とする塗布型の絶縁膜も使用されるようになっている。また、半導体素子などの高集積化に伴い、有機SOGと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低誘電率の層間絶縁膜が開発されている。 Conventionally, a silica (SiO 2 ) film formed by a vacuum process such as a vapor deposition (CVD) method is frequently used as an interlayer insulating film in a semiconductor element or the like. In recent years, for the purpose of forming a more uniform interlayer insulating film, a coating type insulating film called a SOG (Spin on Glass) film containing a hydrolysis product of tetraalkoxylane as a main component has been used. It has become. In addition, with high integration of semiconductor elements and the like, an interlayer insulating film having a low dielectric constant, which is mainly composed of polyorganosiloxane called organic SOG, has been developed.

しかし、無機材料の膜の中で最も低い誘電率を示すCVD−SiO2膜でも、誘電率は約4程度である。また、低誘電率CVD膜として最近検討されているSiOF膜の誘電率は約3.3〜3.5であるが、この膜は吸湿性が高く、使用しているうちに誘電率が上昇するという問題がある。 However, even a CVD-SiO 2 film showing the lowest dielectric constant among the inorganic material films has a dielectric constant of about 4. Moreover, the dielectric constant of the SiOF film, which has been recently studied as a low dielectric constant CVD film, is about 3.3 to 3.5, but this film has high hygroscopicity, and the dielectric constant increases during use. There is a problem.

かかる状況下、絶縁性、耐熱性、耐久性に優れた絶縁膜材料として、オルガノポリシロキサンに高沸点溶剤や熱分解性化合物を添加して空孔を形成し、誘電率を下げる方法が知られている。しかしながら、上記のような多孔質膜では、多孔化することにより誘電率特性が下がっても、機械強度が低下すること、吸湿による誘電率増加がおこることなどが問題になっていた。また、互いに連結した空孔が形成されるため、配線に用いられた銅が、絶縁膜中に拡散することなどが問題となっていた。
一方、環状構造を有するシロキサン化合物を用いて誘電率低下を図る試みは公知であるが(特許文献1、2参照)、これらに示されている方法では、絶縁膜の密度を低下させる効果が小さく、誘電率は十分に低下しなかった。
特開2000−281904号公報 特開2000−309753号公報
Under such circumstances, as an insulating film material excellent in insulation, heat resistance, and durability, a method is known in which a high boiling point solvent or a thermally decomposable compound is added to organopolysiloxane to form voids and lower the dielectric constant. ing. However, the porous film as described above has problems such as a decrease in mechanical strength and an increase in dielectric constant due to moisture absorption even if the dielectric constant characteristics decrease due to porosity. In addition, since vacancies connected to each other are formed, copper used for wiring diffuses into the insulating film.
On the other hand, attempts to lower the dielectric constant using a siloxane compound having a cyclic structure are known (see Patent Documents 1 and 2). However, the methods disclosed in these documents have a small effect of reducing the density of the insulating film. The dielectric constant did not decrease sufficiently.
JP 2000-281904 A JP 2000-309753 A

従って本発明は、上記問題点を解決するための組成物、絶縁膜製造方法およびこれを用いて形成された絶縁膜に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜として使用するのに適した、適当な均一な厚さを有するシリコーン系膜が形成可能な、しかも誘電率特性、膜強度に優れた組成物、絶縁膜、およびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention relates to a composition for solving the above problems, an insulating film manufacturing method, and an insulating film formed using the composition, and more particularly, suitable for use as an interlayer insulating film in a semiconductor element or the like. Another object of the present invention is to provide a composition, an insulating film, and a method for producing the same, which can form a silicone-based film having an appropriate uniform thickness, and have excellent dielectric constant characteristics and film strength.

本発明の上記目的は、下記の手段より達成されることが見出された。   It has been found that the above object of the present invention can be achieved by the following means.

(1)
下記一般式(I)で表される化合物、または、その重合物を含む膜形成用組成物。

Figure 2007023163
一般式(I)中、
1およびR2はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、複数個存在するR1およびR2のうち少なくとも1つは一般式(II)で表される基を表す。
mは4〜30の整数を表す。
(R33−Si−O− (II)
一般式(II)中、
3は水素原子または置換基を表す。
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表す。
ただし、R1〜R3は水酸基および加水分解性基を表さない。
(2)
一般式(I)において、mが5〜20の整数である(1)に記載の組成物。
(3)
一般式(I)および一般式(II)における、R1〜R3に含まれる重合性基が、ビニル基またはエチニル基である(1)または(2)に記載の組成物。
(4)
一般式(I)および一般式(II)における、複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つはビニル基またはエチニル基であり、かつ、少なくとも1つはSiH基である(1)〜(3)のいずれかに記載の組成物。
(5)
一般式(I)および一般式(II)における、
1およびR2が水素原子、アルキル基、アリール基、重合性基または一般式(II)で表されるを表し、m個存在するR1およびR2のうち少なくとも1つは一般式(II)で表される基を表し、
3は水素原子、アルキル基、アリール基または重合性基を表し、
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表し、
1〜R3は水酸基および加水分解性基を表さないことを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の組成物。
(6)
一般式(I)で表される化合物またはその重合物に加えて、HSi基を分子内に2個以上含む化合物を含んでいることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の組成物。
(7)
一般式(III)で表される化合物と一般式(IV)で表される化合物を反応させることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の組成物の製造方法。
Figure 2007023163
一般式(III)および一般式(IV)中、
1、mおよびR3はそれぞれ一般式(I)および一般式(II)におけるものと同意である。
Aは水素原子または金属原子を表す。
Xは水酸基または加水分解性基を表す。
(8)
(1)〜(5)のいずれかに記載の組成物を用いて製造された絶縁膜。
(9)
(1)〜(5)のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
(10)
(1)〜(5)のいずれかに記載の組成物を用いて製造されたポリマー。 (1)
The film formation composition containing the compound represented by the following general formula (I), or its polymer.
Figure 2007023163
In general formula (I),
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of a plurality of R 1 and R 2 represents a group represented by the general formula (II).
m represents an integer of 4 to 30.
(R 3 ) 3 —Si—O— (II)
In general formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom or a substituent.
Among the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group.
However, R 1 to R 3 do not represent a hydroxyl group or a hydrolyzable group.
(2)
In General formula (I), m is an integer of 5-20, The composition as described in (1).
(3)
The composition as described in (1) or (2) whose polymerizable group contained in R < 1 > -R < 3 > in general formula (I) and general formula (II) is a vinyl group or an ethynyl group.
(4)
In the general formula (I) and the general formula (II), at least one of R 1 to R 3 is a vinyl group or an ethynyl group, and at least one is a SiH group (1) -Composition in any one of (3).
(5)
In general formula (I) and general formula (II),
R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a polymerizable group or a group represented by the general formula (II), and at least one of m R 1 and R 2 is represented by the general formula ( II) represents a group represented by
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a polymerizable group,
Of the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group,
R < 1 > -R < 3 > does not represent a hydroxyl group and a hydrolyzable group, The composition in any one of (1)-(4) characterized by the above-mentioned.
(6)
In addition to the compound represented by the general formula (I) or a polymer thereof, the compound contains a compound containing two or more HSi groups in the molecule, according to any one of (1) to (5) Composition.
(7)
The method for producing a composition according to any one of (1) to (5), wherein the compound represented by the general formula (III) is reacted with the compound represented by the general formula (IV).
Figure 2007023163
In general formula (III) and general formula (IV),
R 1 , m and R 3 are the same as in general formula (I) and general formula (II), respectively.
A represents a hydrogen atom or a metal atom.
X represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group.
(8)
(1) The insulating film manufactured using the composition in any one of (5).
(9)
(1)-(5) apply | coating the composition in any one on a board | substrate, Then, it bakes, The manufacturing method of the insulating film characterized by the above-mentioned.
(10)
The polymer manufactured using the composition in any one of (1)-(5).

本発明によれば、半導体素子などにおける層間絶縁膜として使用するのに適した、誘電率特性に優れた絶縁膜を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to form an insulating film excellent in dielectric constant characteristics suitable for use as an interlayer insulating film in a semiconductor element or the like.

以下、本発明の膜形成用組成物について説明する。   Hereinafter, the film forming composition of the present invention will be described.

まず、下記一般式(I)で表される化合物について説明する。   First, the compound represented by the following general formula (I) will be described.

Figure 2007023163
Figure 2007023163

一般式(I)中、
1およびR2はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、複数個存在するR1およびR2のうち少なくとも1つは一般式(II)で表される基を表す。
mは4〜30の整数を表す。
(R33−Si−O− (II)
一般式(II)中、
3は水素原子または置換基を表す。
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表す。
ただし、R1〜R3は水酸基および加水分解性基を表さない。
In general formula (I),
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of a plurality of R 1 and R 2 represents a group represented by the general formula (II).
m represents an integer of 4 to 30.
(R 3 ) 3 —Si—O— (II)
In general formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom or a substituent.
Among the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group.
However, R 1 to R 3 do not represent a hydroxyl group or a hydrolyzable group.

1〜R3が表す置換基の例としては、環状もしくは鎖状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換基を有してもよい。
1として好ましくは、環状もしくは鎖状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、エチニル基である。中でも、低い誘電率の膜を与える点では環状アルキル基(シクロプロピル基、シクロヘキシル基など)が好ましく、耐熱性が高い膜を与える点ではメチル基が好ましく、プラズマ耐性の高い膜を与える点で、アリール基(フェニル基など)が好ましい。
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表す。重合性基とは、熱、放射線、ラジカル発生剤、酸、塩基、−SiH基等の存在化で、反応し、重合体を与える基であり、例としてはビニル基、エチニル基、オキセタン基、エポキシ基等が挙げられるが、ハイドロシリレーション反応や不飽和炭素-炭素結合の熱重合により耐熱性の高い膜形成が可能である点で、ビニル基またはエチニル基が好ましい。
mは、4〜30の整数を表すが、誘電率低下効果の点から、5〜20が好ましく、5〜15がより好ましく、6、8、12が特に好ましい。
本発明のR1〜R3は水酸基および加水分解基を表さないが、ここで言う加水分解基とは、水との反応で、ケイ素原子から離脱する基であり、例としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、およびハロゲン原子が挙げられる。
本発明の組成物には、水酸基または加水分解基を置換基として有するケイ素原子を含む化合物が含まれていないことが低誘電率化のために好ましい。
Examples of the substituent represented by R 1 to R 3 include a cyclic or chain alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and the like. These substituents may further have a substituent.
R 1 is preferably a cyclic or chain alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an ethynyl group. Among them, a cyclic alkyl group (cyclopropyl group, cyclohexyl group, etc.) is preferable in terms of providing a low dielectric constant film, a methyl group is preferable in terms of providing a film having high heat resistance, and a film having high plasma resistance is provided. An aryl group (such as a phenyl group) is preferred.
Among the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group. The polymerizable group is a group that reacts to give a polymer by the presence of heat, radiation, radical generator, acid, base, -SiH group, etc. Examples include vinyl group, ethynyl group, oxetane group, Examples of the epoxy group include a vinyl group and an ethynyl group in that a film having high heat resistance can be formed by a hydrosilylation reaction or thermal polymerization of an unsaturated carbon-carbon bond.
m represents an integer of 4 to 30, but 5 to 20 is preferable, 5 to 15 is more preferable, and 6, 8 and 12 are particularly preferable from the viewpoint of a dielectric constant lowering effect.
R 1 to R 3 of the present invention do not represent a hydroxyl group or a hydrolyzable group, but the term “hydrolyzable group” as used herein refers to a group that leaves from a silicon atom by reaction with water. , An aryloxy group, an acyloxy group, an arylcarbonyloxy group, and a halogen atom.
It is preferable for reducing the dielectric constant that the composition of the present invention does not contain a compound containing a silicon atom having a hydroxyl group or a hydrolyzing group as a substituent.

一般式(I)で表される化合物は、1種類のユニットから構成されていても良いし、異なった複数のユニットから構成されていても良い。すなわち、一般式(I)において複数個存在するR1〜R3は、それぞれ互いに同じでも異なっていてもよい。
一般式(I)について置換基の立体的な位置関係については特に限定は無く、全てのR1が−Si−O−で形成される環に対して同方向に存在していても良いし、R1の方向が規則的に変わっても良いし、規則性がなくても良いが、膜中で均質な構造を形成するために、R1の方向には一定の規則性があることが好ましい。
また本発明の組成物には、一般式(I)で表される複数の異なった化合物もしくはその重合物が含まれていても良い。
The compound represented by the general formula (I) may be composed of one type of unit, or may be composed of a plurality of different units. That is, a plurality of R 1 to R 3 existing in the general formula (I) may be the same or different from each other.
There is no particular limitation on the steric positional relationship of the substituents for the general formula (I), and all R 1 may be present in the same direction with respect to the ring formed by —Si—O—, The direction of R 1 may change regularly or may not be regular, but in order to form a homogeneous structure in the film, it is preferable that the direction of R 1 has a certain regularity. .
The composition of the present invention may contain a plurality of different compounds represented by the general formula (I) or a polymer thereof.

以下に一般式(I)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (I) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2007023163
Figure 2007023163

Figure 2007023163
Figure 2007023163

Figure 2007023163
Figure 2007023163

一般式(I)で表される化合物は、例えば、一般式(III)で表される化合物と、一般式(IV)で表される化合物を反応させることで合成できる。一般式(III)で表される化合物は、例えば、Inorganic Chemistry 2002,41,6898-6904、Russian Chemical Bulletin,International Edition,Vol.52,No.12,2722-2731(2003)等に記載の方法に従って合成できる。   The compound represented by the general formula (I) can be synthesized, for example, by reacting the compound represented by the general formula (III) with the compound represented by the general formula (IV). The compound represented by the general formula (III) is, for example, a method described in Inorganic Chemistry 2002, 41, 6898-6904, Russian Chemical Bulletin, International Edition, Vol. 52, No. 12, 2272-2731 (2003), etc. Can be synthesized according to

Figure 2007023163
Figure 2007023163

上記式中、
1、m、およびR3はそれぞれ一般式(I)および一般式(II)におけるものと同意である。
Xは加水分解性基または水酸基を表す。Xの加水分解性基としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、アシルオキシ基などを挙げることができる。中でもアルコキシ基、アシルオキシ基および塩素原子が好ましく、塩素原子が最も好ましい。
Aは水素原子または金属原子を表す。Aの表す金属原子としては、Na,K,Cu,Ni,Mnなどを挙げることができる。
In the above formula,
R 1 , m, and R 3 are the same as in general formula (I) and general formula (II), respectively.
X represents a hydrolyzable group or a hydroxyl group. Examples of the hydrolyzable group for X include an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen atom, and an acyloxy group. Of these, an alkoxy group, an acyloxy group and a chlorine atom are preferable, and a chlorine atom is most preferable.
A represents a hydrogen atom or a metal atom. Examples of the metal atom represented by A include Na, K, Cu, Ni, and Mn.

一般式(III)で表される化合物と、一般式(IV)で表される化合物との反応は、例えば、一般式(III)で表される化合物と、一般式(III)で表される化合物中に含まれるSi−OA基数の1〜100倍モルの一般式(IV)で表される化合物とを添加し、撹拌しながら、通常0〜180℃、10分〜20時間行う。反応雰囲気中には水分が含まれないことが好ましく、好ましい反応雰囲気の例としては、乾燥した、窒素、アルゴン、空気等が挙げられる。溶媒としては、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン(THF)などの有機溶剤が好ましい。
一般式(III)で表される化合物と一般式(IV)で表される化合物を反応させる際には、トリエチルアミン、ピリジン等の塩基を添加することが好ましい。
The reaction between the compound represented by the general formula (III) and the compound represented by the general formula (IV) is, for example, represented by the compound represented by the general formula (III) and the general formula (III). The compound represented by the general formula (IV) having 1 to 100 moles of the Si—OA group contained in the compound is added, and the reaction is usually performed at 0 to 180 ° C. for 10 minutes to 20 hours while stirring. It is preferable that the reaction atmosphere does not contain moisture, and preferable examples of the reaction atmosphere include dried nitrogen, argon, air, and the like. As the solvent, organic solvents such as toluene, hexane, and tetrahydrofuran (THF) are preferable.
When the compound represented by the general formula (III) and the compound represented by the general formula (IV) are reacted, it is preferable to add a base such as triethylamine or pyridine.

本発明の組成物をハイドロシリレーション反応によって重合させる場合には、一般式(I)で表される化合物またはその重合物に加えて、HSi基を分子内に2個以上含む化合物を含んでいることが好ましい。HSi基を分子内に2個以上含む化合物は、一般式(I)で表される化合物またはその重合物とハイドロシリレーション反応することにより、さらに耐熱性の高い膜の形成が可能となる。HSi基を分子内に2個以上含む化合物の例としては下記の化合物が挙げられる。
一般式(I)で表される化合物またはその重合物が有する重合性基の総数と、HSi基を分子内に2個以上含む化合物が有するHSi基の総数の好ましい比は、1:0.05から1:2であり、より好ましくは、1:0.15から1:1.5であり、最も好ましくは、1:0.25から1:1.2である。
When the composition of the present invention is polymerized by a hydrosilylation reaction, in addition to the compound represented by the general formula (I) or a polymer thereof, a compound containing two or more HSi groups in the molecule is included. It is preferable. A compound having two or more HSi groups in the molecule can form a film having higher heat resistance by a hydrosilylation reaction with the compound represented by the general formula (I) or a polymer thereof. Examples of compounds containing two or more HSi groups in the molecule include the following compounds.
A preferred ratio of the total number of polymerizable groups possessed by the compound represented by the general formula (I) or a polymer thereof and the total number of HSi groups possessed by a compound containing two or more HSi groups in the molecule is 1: 0.05. To 1: 2, more preferably from 1: 0.15 to 1: 1.5, and most preferably from 1: 0.25 to 1: 1.2.

Figure 2007023163
Figure 2007023163

本発明の膜形成組成物は、適当な溶剤に溶解させて、支持体上に塗布して使用することが好ましい。使用できる溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、ジメチルイミダゾリジノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、イソプロパノール、エチレンカーボネート、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等が好ましく、これらの溶剤を単独あるいは混合して使用する。   The film-forming composition of the present invention is preferably used after being dissolved in a suitable solvent and coated on a support. Solvents that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, methyl isobutyl ketone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, dimethylimidazolidinone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene Glycol dimethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), tetraethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, Isopropanol, ethyl Carbonate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, diisopropylbenzene, toluene, xylene, mesitylene and the like are preferable, and these solvents are used alone or in combination.

上記の中でも、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンを挙げることができる。   Among these, preferable solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, 2-heptanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl. Ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, xylene, Mention may be made of mesitylene and diisopropylbenzene.

また、本発明の組成物を製造するに際しては、一般式(I)の化合物を溶剤に溶解してそのまま用いても良いし、一般式(I)の化合物を加熱等の方法により重合させて高分子量化してから用いても良い。高分子量化における質量平均分子量は、1000〜500000が好ましく、2000〜200000がより好ましく、5000〜100000が最も好ましい。本発明の組成物には重合のための触媒として、塩基触媒、酸触媒、ラジカル発生剤、金属触媒を添加しても良い。
このようにして得られる本発明の組成物の全固形分濃度は、好ましくは、2〜30質量%であり、使用目的に応じて適宜調整される。組成物の全固形分濃度が2〜30質量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、塗布液の保存安定性もより優れるものである。
In producing the composition of the present invention, the compound of the general formula (I) may be used as it is by dissolving it in a solvent, or the compound of the general formula (I) may be polymerized by a method such as heating. You may use after making molecular weight. 1000-500000 is preferable, as for the mass average molecular weight in high molecular weight formation, 2000-200000 is more preferable, 5000-100000 is the most preferable. A base catalyst, an acid catalyst, a radical generator, and a metal catalyst may be added to the composition of the present invention as a catalyst for polymerization.
The total solid concentration of the composition of the present invention thus obtained is preferably 2 to 30% by mass, and is appropriately adjusted according to the purpose of use. When the total solid content concentration of the composition is 2 to 30% by mass, the film thickness of the coating film is in an appropriate range, and the storage stability of the coating solution is also more excellent.

このようにして得られる本発明の膜形成用材料を、シリコンウエハ、SiO2 ウエハ、SiNウエハなどの基材に塗布する際には、スピンコート、浸漬法、ロールコート法、スプレー法などの塗装手段が用いられる。 When the film-forming material of the present invention thus obtained is applied to a substrate such as a silicon wafer, SiO 2 wafer, or SiN wafer, it is applied by spin coating, dipping method, roll coating method, spray method or the like. Means are used.

この際の膜厚は、乾燥膜厚として、1回塗りで厚さ0.05〜1.5μm程度、2回塗りでは厚さ0.1〜3μm程度の塗膜を形成することができる。その後、常温で乾燥するか、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用して加熱することによって、ガラス質または巨大高分子、またはその混合物の絶縁膜を形成することができる。
この際加熱雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空下、などで行うことができるが、焼成温度の最高値が300℃以上430℃以下の条件で焼成することが好ましい。
In this case, as a dry film thickness, it is possible to form a coating film having a thickness of about 0.05 to 1.5 μm by one coating and a thickness of about 0.1 to 3 μm by two coatings. After that, by drying at normal temperature or heating using a hot plate, an oven, a furnace, or the like, an insulating film of glassy or giant polymer, or a mixture thereof can be formed.
In this case, the heating atmosphere can be a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum, or the like, but it is preferable that the baking is performed under conditions where the maximum baking temperature is 300 ° C. or higher and 430 ° C. or lower.

より具体的には、本発明の膜形成用材料を、例えばスピンコート法により、基板(通常は金属配線を有する基板)上に塗布し、予備熱処理を行うことにより溶媒を乾燥させ、次いで300℃以上430℃以下の温度で最終熱処理(アニール)を行うことにより低誘電率の絶縁膜を形成できる。   More specifically, the film-forming material of the present invention is applied onto a substrate (usually a substrate having metal wiring) by, for example, spin coating, preliminarily heat-treated to dry the solvent, and then 300 ° C. An insulating film having a low dielectric constant can be formed by performing final heat treatment (annealing) at a temperature of 430 ° C. or lower.

この方法により、誘電率の低い絶縁膜、すなわち、誘電率が2.7以下、好ましくは2.5以下の絶縁膜を得ることができる。本発明の組成物に熱分解性化合物等を添加すること等によって多孔質化することにより、さらに誘電率を低下させてもよい。   By this method, an insulating film having a low dielectric constant, that is, an insulating film having a dielectric constant of 2.7 or less, preferably 2.5 or less can be obtained. The dielectric constant may be further lowered by making the composition porous according to the present invention by making it porous by adding a thermally decomposable compound or the like.

以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の部および%は、特記しない限り、それぞれ質量部および質量%であることを示している。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in an Example have shown that they are the mass part and the mass%, respectively.

〔合成例1〕
Inorganic Chemistry, 41, 6898-6904 (2002) に記載の方法に従って合成した下記一般式(I−11−a)で表される化合物1.1g(0.664ミリモル)をピリジン3.87ml(47.85ミリモル)とビニルジメチルクロロシラン6.61ml(47.85ミルモル)の混合物に滴下し、1時間加熱還流した。トルエン35mlを加え、さらに1時間加熱還流した後、氷水100mlに注ぎ分液した。有機層を水100mlで2回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで脱水し、濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し下記一般式(I−11)で表される化合物1.3g(0.55ミリモル)を得た。これを4−メチル−2―ペンタノン20mlに溶解し、組成物(11−1)を得た。
[Synthesis Example 1]
1.1 g (0.664 mmol) of a compound represented by the following general formula (I-11-a) synthesized according to the method described in Inorganic Chemistry, 41, 6898-6904 (2002) was added to 3.87 ml (47. 85 mmol) and 6.61 ml (47.85 mmol) of vinyldimethylchlorosilane were added dropwise and heated to reflux for 1 hour. Toluene (35 ml) was added, and the mixture was further heated under reflux for 1 hour, and then poured into 100 ml of ice water and separated. The organic layer was washed twice with 100 ml of water, dehydrated with anhydrous magnesium sulfate, concentrated, purified by silica gel column chromatography, and 1.3 g (0.55 mmol) of the compound represented by the following general formula (I-11) ) This was dissolved in 20 ml of 4-methyl-2-pentanone to obtain a composition (11-1).

Figure 2007023163
Figure 2007023163

〔合成例2〕
Russian Chemical Bulletin, International Edition, Vol.52, No.12, 2722-2731(2003)に記載の方法に従って、一般式(I−2)で表される化合物を合成した。一般式(I−2)で表される化合物0.4gおよび一般式(I−11)で表される化合物と同様の方法で合成した一般式(V−5)で表される化合物0.6gを4−メチル−2―ペンタノン13ml溶解させて、組成物(2−1)を合成した。
[Synthesis Example 2]
According to the method described in Russian Chemical Bulletin, International Edition, Vol. 52, No. 12, 2722-2731 (2003), a compound represented by the general formula (I-2) was synthesized. 0.4 g of the compound represented by general formula (I-2) and 0.6 g of the compound represented by general formula (V-5) synthesized by the same method as the compound represented by general formula (I-11) Was dissolved in 13 ml of 4-methyl-2-pentanone to synthesize a composition (2-1).

Figure 2007023163
Figure 2007023163

〔合成例3〕
一般式(I−2)で表される化合物0.4gおよび一般式(V−2)で表される化合物0.042gをキシレン8mlに溶解させて、プラチナ(0)―1,3−ジビニルー1,1,3,3,テトラメチルシロキサンコンプレックスーキシレン溶液(アルドリッチ社製)50μlを加え、1時間加熱還流し、組成物(2−2)を得た。
[Synthesis Example 3]
Platinum (0) -1,3-divinyl-1 is prepared by dissolving 0.4 g of the compound represented by the general formula (I-2) and 0.042 g of the compound represented by the general formula (V-2) in 8 ml of xylene. , 1,3,3, tetramethylsiloxane complex-xylene solution (manufactured by Aldrich) was added, and the mixture was heated to reflux for 1 hour to obtain a composition (2-2).

〔比較化合物の合成例〕
アセトン72mlに溶解したトリクロロフェニルシラン39.2g(186ミリモル)を1.42kgの氷水に滴下し、0℃で20時間攪拌した。沈殿をろ取し、水洗後乾燥させ二硫化炭素200mlに懸濁させてろ取し、アセトン/トルエンで再結晶し。比較用化合物A8g(14.5ミリモル)を得た。
比較用化合物A1gを4−メチル−2―ペンタノン13mlに溶解させ比較用組成物を得た。
[Synthesis Example of Comparative Compound]
39.2 g (186 mmol) of trichlorophenylsilane dissolved in 72 ml of acetone was added dropwise to 1.42 kg of ice water and stirred at 0 ° C. for 20 hours. The precipitate was collected by filtration, washed with water, dried, suspended in 200 ml of carbon disulfide, collected by filtration, and recrystallized from acetone / toluene. 8 g (14.5 mmol) of comparative compound A was obtained.
Comparative compound A1g was dissolved in 13 ml of 4-methyl-2-pentanone to obtain a comparative composition.

Figure 2007023163
Figure 2007023163

(実施例)
上記合成例に示した方法で得られた組成物をそれぞれ0.2μm孔径のテフロン(登録商標)製フィルターでろ過後、スピンコート法で4インチシリコンウエハ上に塗布後、ホットプレート上で130℃で1分間ついで230℃で1分間、基板を乾燥し、さらに窒素雰囲気のクリーンオーブン中で400℃で30分間加熱することによって塗膜を作成し、フォーディメンジョンズ社製水銀プローブを用いて測定した。
(Example)
The composition obtained by the method shown in the above synthesis example was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 0.2 μm, applied onto a 4-inch silicon wafer by spin coating, and then heated at 130 ° C. on a hot plate. Then, the substrate was dried at 230 ° C. for 1 minute, and further heated at 400 ° C. for 30 minutes in a clean oven in a nitrogen atmosphere, and measured using a mercury probe manufactured by Four Dimensions. .

本塗膜の評価結果を表1に示す。   The evaluation results of this coating film are shown in Table 1.

Figure 2007023163
Figure 2007023163

表1に示した結果から、本発明の組成物を用いると、低誘電率の膜を形成できることがわかる。   From the results shown in Table 1, it can be seen that a film having a low dielectric constant can be formed by using the composition of the present invention.

Claims (10)

下記一般式(I)で表される化合物、または、その重合物を含む膜形成用組成物。
Figure 2007023163
一般式(I)中、
1およびR2はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、複数個存在するR1およびR2のうち少なくとも1つは一般式(II)で表される基を表す。
mは4〜30の整数を表す。
(R33−Si−O− (II)
一般式(II)中、
3は水素原子または置換基を表す。
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表す。
ただし、R1〜R3は水酸基および加水分解性基を表さない。
The film formation composition containing the compound represented by the following general formula (I), or its polymer.
Figure 2007023163
In general formula (I),
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of a plurality of R 1 and R 2 represents a group represented by the general formula (II).
m represents an integer of 4 to 30.
(R 3 ) 3 —Si—O— (II)
In general formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom or a substituent.
Among the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group.
However, R 1 to R 3 do not represent a hydroxyl group or a hydrolyzable group.
一般式(I)において、mが5〜20の整数であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。   In the general formula (I), m is an integer of 5-20, The composition of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 一般式(I)および一般式(II)における、R1〜R3に含まれる重合性基が、ビニル基またはエチニル基であることを特徴とする請求項1または2に記載の組成物。 The composition according to claim 1 or 2, wherein the polymerizable group contained in R 1 to R 3 in the general formula (I) and the general formula (II) is a vinyl group or an ethynyl group. 一般式(I)および一般式(II)における、複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つはビニル基またはエチニル基であり、かつ、少なくとも1つはSiH基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。 Of the general formulas (I) and (II), at least one of R 1 to R 3 is a vinyl group or an ethynyl group, and at least one is a SiH group. The composition according to any one of claims 1 to 3. 一般式(I)および一般式(II)における、
1およびR2が水素原子、アルキル基、アリール基、重合性基または一般式(II)で表されるを表し、m個存在するR1およびR2のうち少なくとも1つは一般式(II)で表される基を表し、
3は水素原子、アルキル基、アリール基または重合性基を表し、
複数個存在するR1〜R3のうち、少なくとも1つは重合性基を表し、
1〜R3は水酸基および加水分解性基を表さないことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
In general formula (I) and general formula (II),
R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a polymerizable group or a group represented by the general formula (II), and at least one of m R 1 and R 2 is represented by the general formula ( II) represents a group represented by
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a polymerizable group,
Of the plurality of R 1 to R 3 , at least one represents a polymerizable group,
The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein R 1 to R 3 do not represent a hydroxyl group or a hydrolyzable group.
一般式(I)で表される化合物またはその重合物に加えて、HSi基を分子内に2個以上含む化合物を含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 5, further comprising a compound containing two or more HSi groups in the molecule in addition to the compound represented by the general formula (I) or a polymer thereof. object. 一般式(III)で表される化合物と一般式(IV)で表される化合物を反応させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の組成物の製造方法。
Figure 2007023163
一般式(III)および一般式(IV)中、
1、mおよびR3はそれぞれ一般式(I)および一般式(II)におけるものと同意である。
Aは水素原子または金属原子を表す。
Xは水酸基または加水分解性基を表す。
The method for producing a composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the compound represented by the general formula (III) is reacted with the compound represented by the general formula (IV).
Figure 2007023163
In general formula (III) and general formula (IV),
R 1 , m and R 3 are the same as in general formula (I) and general formula (II), respectively.
A represents a hydrogen atom or a metal atom.
X represents a hydroxyl group or a hydrolyzable group.
請求項1〜5のいずれかに記載の組成物を用いて製造された絶縁膜。   The insulating film manufactured using the composition in any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。   A method for producing an insulating film, wherein the composition according to claim 1 is applied onto a substrate and then baked. 請求項1〜5のいずれかに記載の組成物を用いて製造されたポリマー。   The polymer manufactured using the composition in any one of Claims 1-5.
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