JP2013151581A - Polysiloxane material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polysiloxane material preventing generation of volatile components to inhibit occurrence of dust during thermal curing, capable of forming a film having excellent uniformity, and useful for an insulating material used for a semiconductor element.SOLUTION: A polysiloxane material has a polycomdensation structural unit derived from a silane compound represented by formula (1): RSiX(wherein Ris hydrogen or 1-10C hydrocarbon; Xis halogen, 1-6C alkoxy or acetoxy, and Rand Xwhen existing plurally are each independent; and n is an integer of 0 to 3). The percentage of the terminal which can react in the polysiloxane material is within a specific range.

Description

本発明は、ポリシロキサン材料、該ポリシロキサン材料を含むポリシロキサン材料溶液及びその製造方法、該ポリシロキサン材料溶液を用いた硬化膜の製造方法及び該方法により得られる硬化膜、並びに該硬化膜を含む半導体装置に関する。   The present invention relates to a polysiloxane material, a polysiloxane material solution containing the polysiloxane material and a method for producing the same, a method for producing a cured film using the polysiloxane material solution, a cured film obtained by the method, and the cured film. It is related with the semiconductor device containing.

近年、メモリの集積度を高めるために、メモリセルを3次元的に配置した半導体記憶装置が多数提案されている。このような半導体装置において、メモリセル及び回路素子等の間隙にあたる箇所にトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁材料を埋め込むことにより、メモリセル間及び回路素子間等の電気的分離を行う必要がある。このようなトレンチ埋め込みのための材料としては、高い電気絶縁性が求められるという理由でシリコン酸化物が広く好適に用いられている。   In recent years, in order to increase the degree of memory integration, many semiconductor memory devices in which memory cells are arranged three-dimensionally have been proposed. In such a semiconductor device, it is necessary to perform electrical isolation between the memory cells and between the circuit elements by forming a trench in a portion corresponding to the gap between the memory cell and the circuit element and embedding an insulating material in the trench. . As a material for filling the trench, silicon oxide is widely and preferably used because it requires high electrical insulation.

トレンチ内にシリコン酸化物を埋め込むための手段としては、従来、CVD(化学気相成長)法により、トレンチを有するシリコン基板上にシリコン酸化物膜を形成している。しかしながら、近年、半導体素子の微細化に伴って、トレンチの開口幅が狭くなり、アスペクト比が大きくなる傾向があるため、CVD法によりシリコン酸化物を埋め込む方法では、トレンチの中にボイド(未充填部分)又はシーム(継ぎ目状の未充填部分)が発生し易いという問題がある。   As means for embedding silicon oxide in the trench, conventionally, a silicon oxide film is formed on a silicon substrate having a trench by a CVD (chemical vapor deposition) method. However, in recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, the opening width of trenches tends to become narrower and the aspect ratio tends to increase. Therefore, in the method of filling silicon oxide by the CVD method, voids (unfilled in the trenches) Part) or seams (seam-like unfilled parts) are likely to occur.

CVD法以外の方法としては、塗布法により液状の材料をトレンチ内に埋設し、酸化雰囲気下で焼成することによりシリコン酸化物膜を形成する方法が知られている。この方法で用いる材料としては、ポリシラザン材料(例えば特許文献1)、ポリシラン材料(例えば特許文献2)、及びシリコーン材料等が知られている。   As a method other than the CVD method, a method of forming a silicon oxide film by embedding a liquid material in a trench by a coating method and baking it in an oxidizing atmosphere is known. As materials used in this method, polysilazane materials (for example, Patent Document 1), polysilane materials (for example, Patent Document 2), silicone materials, and the like are known.

ところで、シリコーン材料は、塗膜焼成時に脱水及び脱アルコール縮合反応を伴うため、得られたシリコン酸化物膜中にボイド及びクラックが発生し易いという問題があった。また、シリコーン材料からシリコン酸化物に転化する際に大きな硬化収縮を伴うため、膜表面からトレンチの底部に向かって密度が不均一になるといった問題があった。   By the way, since the silicone material is accompanied by dehydration and dealcoholization condensation reaction when the coating film is baked, there is a problem that voids and cracks are easily generated in the obtained silicon oxide film. In addition, there is a problem that the density becomes non-uniform from the film surface toward the bottom of the trench because of the large shrinkage during conversion from the silicone material to the silicon oxide.

このようなボイド及びクラックの発生を回避する方法として、シリカ粒子とポリシロキサン化合物とを含む組成物が提案されている(例えば特許文献3)。また、層間絶縁膜用途のために設計された材料として、シリカ粒子とポリシロキサン化合物とを縮合反応させた材料について特許文献4〜7に記載されている。   As a method for avoiding the occurrence of such voids and cracks, a composition containing silica particles and a polysiloxane compound has been proposed (for example, Patent Document 3). Patent Documents 4 to 7 describe materials obtained by condensation reaction of silica particles and a polysiloxane compound as materials designed for use as an interlayer insulating film.

特開2001−308090号公報JP 2001-308090 A 特開2003−31568号公報JP 2003-31568 A 特開2006−310448号公報JP 2006-310448 A 特開平5−263045号公報JP-A-5-263045 特開平4−10418号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-10418 特開平3−263476号公報JP-A-3-263476 国際公開第2010/150861号パンフレットInternational Publication No. 2010/150861 Pamphlet

本発明者らが、シリコーン材料で形成された半導体素子用の絶縁材料について検討を進めたところ、ポリシロキサン材料を基板上に塗布し、熱硬化させる過程において、塗布膜中から溶剤以外の揮発成分が発生するという問題が見出された。このような揮発成分は、硬化膜表面で再凝集することによってダスト発生の要因となることがあり、絶縁膜形成工程に引き続いて行われる半導体表面の平坦化工程を困難にし、更に、半導体素子の性能バラつきの要因となる。よってこのような揮発成分の発生は、早急に解決すべき問題である。   The present inventors have studied an insulating material for a semiconductor element formed of a silicone material. In the process of applying a polysiloxane material on a substrate and thermally curing the volatile component other than the solvent from the coating film. A problem has been found that occurs. Such volatile components may cause dust generation by reaggregating on the surface of the cured film, making the semiconductor surface flattening step subsequent to the insulating film forming step difficult, It becomes a factor of performance variation. Therefore, the generation of such volatile components is a problem to be solved immediately.

本発明は、熱硬化時のダスト発生を回避するために揮発成分が抑制可能であるとともに均一性に優れる膜を形成可能である、半導体素子に用いる絶縁材料として有用なポリシロキサン材料を提供することを課題とする。   The present invention provides a polysiloxane material useful as an insulating material used in a semiconductor element, capable of suppressing a volatile component to avoid generation of dust during thermosetting and capable of forming a film having excellent uniformity. Is an issue.

本発明者らは、上記目的を達成する方法を開発すべく鋭意研究を行った結果、以下に示す構造を有するポリシロキサン材料を用いることにより、熱硬化時の揮発成分の発生が抑制され、従ってこのようなポリシロキサン材料は半導体素子に用いる絶縁材料として有用であることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の通りである。   As a result of diligent research to develop a method for achieving the above object, the present inventors have suppressed the generation of volatile components during thermosetting by using a polysiloxane material having the structure shown below. The inventors have found that such a polysiloxane material is useful as an insulating material used for a semiconductor element, and completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1] 下記一般式(1):
1 nSiX1 4-n (1)
{式中、R1は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、複数存在する場合のR1及びX1はそれぞれ独立しており、そしてnは0〜3の整数である。}
で表されるシラン化合物に由来する重縮合構造単位を有するポリシロキサン材料であって、
29Si−NMR分析から、下記式(2):
(A)=D*Σ{Dn*(2−n)}/2+T*Σ{Tm*(3−m)}/3+Q*Σ{Ql*(4−l)}/4×100(%) (2)
{式中、
D=Σdn/(Σdn+Σtm+Σql)
T=Σtm/(Σdn+Σtm+Σql)
Q=Σql/(Σdn+Σtm+Σql)
Dn=dn/Σdn
Tm=tm/Σtm
Ql=ql/Σql
dn=29Si−NMRから求まる、二官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がnに相当する成分の積分値
tm=29Si−NMRから求まる、三官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がmに相当する成分の積分値
ql=29Si−NMRから求まる、四官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がlに相当する成分の積分値
(但し、nは0,1又は2、mは0,1,2又は3、そしてlは0,1,2,3又は4である)
である}
により算出される値(A)が、15%≦(A)≦70%を満足する、ポリシロキサン材料。
[2] 該ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくは該ポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含む、上記[1]に記載のポリシロキサン材料。
[3] 上記[1]又は[2]に記載のポリシロキサン材料、及び溶媒を含む、ポリシロキサン材料溶液。
[4] 上記一般式(1)で表されるシラン化合物を含む原料を加水分解重縮合させることを含む工程によってポリシロキサン材料を得るポリシロキサン材料形成工程、並びに
該ポリシロキサン材料に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル及び炭化水素系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の溶媒であって、沸点が100〜200℃である溶媒を加えた後、蒸留により沸点100℃以下の成分を留去することによって、ポリシロキサン材料溶液を得る溶液形成工程
を含む、上記[3]に記載のポリシロキサン材料溶液の製造方法。
[5] 該ポリシロキサン材料形成工程において、加水分解重縮合前、加水分解重縮合中及び加水分解重縮合後の少なくともいずれかの時点で系中にシリカ粒子を添加することによって、該ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくは該ポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含むポリシロキサン材料を形成する、上記[4]に記載のポリシロキサン材料溶液の製造方法。
[6] 上記[3]に記載のポリシロキサン材料溶液を基板上に塗布して塗布基板を得る塗布工程、及び
該塗布工程で得た塗布基板を加熱する焼成工程
を含む、硬化膜の製造方法。
[7] 該基板がトレンチ構造を有する、上記[6]に記載の硬化膜の製造方法。
[8] 上記[6]又は[7]に記載の製造方法により得られる、硬化膜。
[9] 上記[8]に記載の硬化膜を含む、半導体装置。
[1] The following general formula (1):
R 1 n SiX 1 4-n (1)
{In the formula, R 1 is a hydrocarbon group hydrogen atom or a C1-10, X 1 is a halogen atom, an alkoxy group, or an acetoxy group having 1 to 6 carbon atoms, R 1 in the case where there are multiple And X 1 are each independent, and n is an integer of 0-3. }
A polysiloxane material having a polycondensation structural unit derived from a silane compound represented by:
From 29 Si-NMR analysis, the following formula (2):
(A) = D * Σ {Dn * (2-n)} / 2 + T * Σ {Tm * (3-m)} / 3 + Q * Σ {Ql * (4-1)} / 4 × 100 (%) 2)
{Where,
D = Σdn / (Σdn + Σtm + Σql)
T = Σtm / (Σdn + Σtm + Σql)
Q = Σql / (Σdn + Σtm + Σql)
Dn = dn / Σdn
Tm = tm / Σtm
Ql = ql / Σql
dn = 29 Integral value of a component having a siloxane bond number corresponding to n among difunctional siloxane components determined from 29 Si-NMR tm = 29 A siloxane bond number corresponding to m among trifunctional siloxane components determined from Si-NMR Integral value of component ql = 29 Integral value of component corresponding to l of siloxane bonds among tetrafunctional siloxane components obtained from Si-NMR (where n is 0, 1 or 2, m is 0, 1, 2 or 3 and l is 0, 1, 2, 3 or 4)
Is}
A polysiloxane material in which the value (A) calculated by the formula satisfies 15% ≦ (A) ≦ 70%.
[2] The polysiloxane material according to the above [1], further comprising silica particles mixed in the polysiloxane material or condensed in the polysiloxane material, or both.
[3] A polysiloxane material solution containing the polysiloxane material according to the above [1] or [2] and a solvent.
[4] A polysiloxane material forming step of obtaining a polysiloxane material by a step including hydrolytic polycondensation of a raw material containing the silane compound represented by the general formula (1), and an alcohol or a ketone in the polysiloxane material At least one solvent selected from the group consisting of esters, ethers and hydrocarbon solvents, having a boiling point of 100 to 200 ° C., and then distilling off components having a boiling point of 100 ° C. or lower by distillation. The manufacturing method of the polysiloxane material solution as described in said [3] including the solution formation process which obtains a polysiloxane material solution by this.
[5] In the polysiloxane material forming step, the polysiloxane material is added by adding silica particles to the system at least at any time before hydrolysis polycondensation, during hydrolysis polycondensation, or after hydrolysis polycondensation. The production of the polysiloxane material solution according to the above [4], which forms a polysiloxane material further comprising silica particles mixed in or condensed in the polysiloxane material, or both of them. Method.
[6] A method for producing a cured film, comprising: a coating step of applying a polysiloxane material solution according to [3] above onto a substrate to obtain a coated substrate; and a baking step of heating the coated substrate obtained in the coating step. .
[7] The method for producing a cured film according to the above [6], wherein the substrate has a trench structure.
[8] A cured film obtained by the production method according to [6] or [7].
[9] A semiconductor device comprising the cured film according to [8].

本発明により、熱硬化時の揮発成分の発生を抑制可能であるとともに均一性に優れる膜を形成可能なポリシロキサン材料が提供される。本発明のポリシロキサン材料を用いることにより、半導体装置の絶縁材料として有用な硬化膜を製造できる。   The present invention provides a polysiloxane material capable of suppressing the generation of volatile components during thermosetting and forming a film having excellent uniformity. By using the polysiloxane material of the present invention, a cured film useful as an insulating material for a semiconductor device can be produced.

本発明の実施例3の29Si−NMRスペクトルを示す図である。Is a diagram showing the 29 Si-NMR spectrum of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例14の29Si−NMRスペクトルを示す図である。Is a diagram showing the 29 Si-NMR spectrum of Example 14 of the present invention. 本発明の比較例1の29Si−NMRスペクトルを示す図である。Is a diagram showing the 29 Si-NMR spectrum of Comparative Example 1 of the present invention. 本発明の実施例3及び比較例1のGC−MSスペクトル(プリベーク条件:140℃で5分間)を示す図である。It is a figure which shows the GC-MS spectrum (prebaking conditions: 140 degreeC for 5 minutes) of Example 3 and Comparative Example 1 of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<ポリシロキサン材料>
本発明の一態様は、下記一般式(1):
1 nSiX1 4-n (1)
{式中、R1は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、複数存在する場合のR1及びX1はそれぞれ独立しており、そしてnは0〜3の整数である。}
で表されるシラン化合物に由来する重縮合構造単位を有するポリシロキサン材料であって、29Si−NMR(核磁気共鳴)分析から、下記式(2):
(A)=D*Σ{Dn*(2−n)}/2+T*Σ{Tm*(3−m)}/3+Q*Σ{Ql*(4−l)}/4×100(%) (2)
{式中、
D=Σdn/(Σdn+Σtm+Σql)
T=Σtm/(Σdn+Σtm+Σql)
Q=Σql/(Σdn+Σtm+Σql)
Dn=dn/Σdn
Tm=tm/Σtm
Ql=ql/Σql
dn=29Si−NMRから求まる、二官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がnに相当する成分の積分値
tm=29Si−NMRから求まる、三官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がmに相当する成分の積分値
ql=29Si−NMRから求まる、四官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がlに相当する成分の積分値
(但し、nは0,1又は2、mは0,1,2又は3、そしてlは0,1,2,3又は4である)
である}
により算出される値(A)が、15%≦(A)≦70%を満足する、ポリシロキサン材料を提供する。本発明は、上記のように、ポリシロキサン材料中の反応しうる末端量の割合を特定範囲とすることにより、熱硬化時に発生する揮発成分を抑制することを可能にする。
<Polysiloxane material>
One embodiment of the present invention is the following general formula (1):
R 1 n SiX 1 4-n (1)
{In the formula, R 1 is a hydrocarbon group hydrogen atom or a C1-10, X 1 is a halogen atom, an alkoxy group, or an acetoxy group having 1 to 6 carbon atoms, R 1 in the case where there are multiple And X 1 are each independent, and n is an integer of 0-3. }
A polysiloxane material having a polycondensation structural unit derived from a silane compound represented by the following formula (2) from 29 Si-NMR (nuclear magnetic resonance) analysis:
(A) = D * Σ {Dn * (2-n)} / 2 + T * Σ {Tm * (3-m)} / 3 + Q * Σ {Ql * (4-1)} / 4 × 100 (%) 2)
{Where,
D = Σdn / (Σdn + Σtm + Σql)
T = Σtm / (Σdn + Σtm + Σql)
Q = Σql / (Σdn + Σtm + Σql)
Dn = dn / Σdn
Tm = tm / Σtm
Ql = ql / Σql
dn = 29 Integral value of a component having a siloxane bond number corresponding to n among difunctional siloxane components determined from 29 Si-NMR tm = 29 A siloxane bond number corresponding to m among trifunctional siloxane components determined from Si-NMR Integral value of component ql = 29 Integral value of component corresponding to l of siloxane bonds among tetrafunctional siloxane components obtained from Si-NMR (where n is 0, 1 or 2, m is 0, 1, 2 or 3 and l is 0, 1, 2, 3 or 4)
Is}
A polysiloxane material in which the value (A) calculated by the formula (15) satisfies 15% ≦ (A) ≦ 70% is provided. As described above, the present invention makes it possible to suppress a volatile component generated at the time of thermosetting by setting the ratio of the terminal amount capable of reaction in the polysiloxane material within a specific range.

本発明の好ましい態様は、ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくはポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含む、ポリシロキサン材料を提供する。特記がない限り、本開示において、「シリカ粒子を含むポリシロキサン材料」とは、ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくはポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者である形態のシリカ粒子を含むポリシロキサン材料を意味し、「シリカ粒子を含まないポリシロキサン材料」とは、上記形態のシリカ粒子を含まないポリシロキサン材料を意味する。   Preferred embodiments of the present invention provide polysiloxane materials further comprising silica particles that are mixed in or condensed in the polysiloxane material, or both. Unless otherwise specified, in the present disclosure, the “polysiloxane material containing silica particles” refers to a form of being mixed in the polysiloxane material, condensed in the polysiloxane material, or both. A polysiloxane material containing silica particles is meant, and the “polysiloxane material not containing silica particles” means a polysiloxane material containing no silica particles of the above form.

シリカ粒子を含むポリシロキサン材料は、ポリシロキサン材料中の反応しうる末端量の割合を特定範囲とすることによる、熱硬化時に発生する揮発成分を抑制するという効果に加え、シリカ粒子の寄与により、熱硬化時の収縮率を低減し、クラックの発生を抑制するという効果を良好に奏する。従って、シリカ粒子を含むポリシロキサン材料は、これらの効果の組み合わせにより、半導体素子用の絶縁材料としてより好ましいという利点を有する。ポリシロキサン材料がシリカ粒子を含んでいることは、例えば、29SiNMR分析、IR、又はX線小角散乱により確認できる。 In addition to the effect of suppressing the volatile components generated during thermal curing, the polysiloxane material containing silica particles has a specific range of the amount of terminal amount that can be reacted in the polysiloxane material, The shrinkage rate at the time of thermosetting is reduced, and the effect of suppressing the occurrence of cracks is excellent. Therefore, a polysiloxane material containing silica particles has an advantage that it is more preferable as an insulating material for a semiconductor element due to a combination of these effects. Whether the polysiloxane material contains silica particles can be confirmed by, for example, 29 Si NMR analysis, IR, or X-ray small angle scattering.

上記式(2)により算出される値(A)は、ポリシロキサン材料中に含まれる、反応しうる末端量の割合を表す。値(A)が大きい程、ポリシロキサン材料における、反応しうる末端量の割合が大きいことを示す。ポリシロキサン材料に含まれる、上記一般式(1)で表されるシラン化合物のうちn=0の4官能シラン化合物に由来する4官能シロキサン成分(Q成分)についての、溶液又は固体の29SiNMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜4にそれぞれ相当する後述のq0〜q4成分量を求めることができる。具体的には、29SiNMR分析から求めた、ポリシロキサン材料中の全4官能シロキサン成分(すなわち、シロキサン結合数が0に相当する成分(q0成分)、シロキサン結合数が1つに相当する成分(q1成分)、シロキサン結合数が2つに相当する成分(q2成分)、シロキサン結合数が3つに相当する成分(q3成分)、及びシロキサン結合数が4に相当する成分(q4成分)の合計)のピーク強度に対する、該ポリシロキサン材料中のシロキサン結合数lに相当する成分(すなわちql成分)のピーク強度の比を、Qlと表す(上記各々のlは、0,1,2,3又は4を表す)。 The value (A) calculated by the above formula (2) represents the proportion of the terminal amount that can be reacted and contained in the polysiloxane material. It shows that the ratio of the terminal amount which can react in a polysiloxane material is so large that a value (A) is large. 29 Si NMR analysis of a solution or solid of a tetrafunctional siloxane component (Q component) derived from a tetrafunctional silane compound of n = 0 among the silane compounds represented by the general formula (1) contained in the polysiloxane material From the respective peak areas, q0 to q4 component amounts described later corresponding to 0 to 4 siloxane bonds can be obtained. Specifically, all tetrafunctional siloxane components (that is, a component having a siloxane bond number of 0 (q0 component) and a component having a siloxane bond number of 1 (obtained from 29 Si NMR analysis) ( q1 component), a component corresponding to 2 siloxane bonds (q2 component), a component corresponding to 3 siloxane bonds (q3 component), and a component corresponding to 4 siloxane bonds (q4 component) ) To the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds in the polysiloxane material (ie, ql component) is represented by Ql (where each l is 0, 1, 2, 3 or 4).

同様に、ポリシロキサン材料中の、n=1の3官能シラン化合物に由来する3官能シロキサン成分(T成分)についても、溶液又は固体の29SiNMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜3にそれぞれ相当するt0〜t3成分量、及び全3官能シロキサン成分に対するシロキサン結合数mに相当する成分(すなわちtm成分)のピーク強度の比Tmを求めることができる(上記各々のmは、0,1,2又は3を表す)。 Similarly, for the trifunctional siloxane component (T component) derived from the trifunctional silane compound of n = 1 in the polysiloxane material, the number of siloxane bonds is 0 to 0 from each peak area of 29 Si NMR analysis of the solution or solid. It is possible to determine the amount Tm of the component corresponding to t0 to t3 corresponding to 3 and the ratio Tm of the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds m (ie, tm component) with respect to all trifunctional siloxane components (where each m is 0 , 1, 2 or 3).

同様に、ポリシロキサン材料中の、n=2の2官能シラン化合物に由来する2官能シロキサン成分(D成分)についても、溶液又は固体の29Si−NMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜2にそれぞれ相当するd0〜d2成分量、及び全2官能シロキサン成分に対するシロキサン結合数nに相当する成分(すなわちdn成分)のピーク強度の比Dnを求めることができる(上記各々のnは、0,1又は2を表す)。 Similarly, the bifunctional siloxane component (D component) derived from the bifunctional silane compound of n = 2 in the polysiloxane material also has a siloxane bond number from each peak area of 29 Si-NMR analysis of a solution or solid. It is possible to determine the ratio Dn of the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds n (ie, the dn component) with respect to the total amount of the bifunctional siloxane components and the d0 to d2 component amounts corresponding to 0 to 2 (where each n is , 0, 1 or 2).

上記のQl、Tm及びDnの値から、式(2)に従って、値(A)を求めることができる。   The value (A) can be obtained from the values of Ql, Tm and Dn according to the equation (2).

一般的な態様において、上記式(2)により算出される値(A)は、揮発成分の低減の観点より、15%≦(A)であり、好ましくは28%≦(A)、より好ましくは35%≦(A)である。また、均一な膜を得るという観点より、(A)≦70%であり、好ましくは(A)≦60%であり、より好ましくは(A)≦40%である。   In a general embodiment, the value (A) calculated by the above formula (2) is 15% ≦ (A), preferably 28% ≦ (A), more preferably from the viewpoint of reducing volatile components. 35% ≦ (A). From the viewpoint of obtaining a uniform film, (A) ≦ 70%, preferably (A) ≦ 60%, and more preferably (A) ≦ 40%.

特に、シリカ粒子を含むポリシロキサン材料の態様においては、上記式(2)により算出される値(A)は、揮発成分の低減の観点より、15%≦(A)であり、好ましくは16%≦(A)であり、より好ましくは、19%≦(A)であり、更に好ましくは28%≦(A)である。この態様において、均一な膜を得るという観点より、(A)≦70%であり、更に、埋め込み性の点から、好ましくは(A)≦60%であり、より好ましくは(A)≦40%である。   In particular, in the embodiment of the polysiloxane material containing silica particles, the value (A) calculated by the above formula (2) is 15% ≦ (A), preferably 16%, from the viewpoint of reducing the volatile components. ≦ (A), more preferably 19% ≦ (A), and further preferably 28% ≦ (A). In this embodiment, from the viewpoint of obtaining a uniform film, (A) ≦ 70%, and from the viewpoint of embedding, preferably (A) ≦ 60%, more preferably (A) ≦ 40%. It is.

上記式(2)により算出される値(A)は、ポリシロキサン材料の合成時の、触媒量、反応濃度、反応温度、反応時間等によって制御することが出来る。   The value (A) calculated by the above formula (2) can be controlled by the amount of catalyst, reaction concentration, reaction temperature, reaction time, etc. during the synthesis of the polysiloxane material.

シリカ粒子を含まないポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)は、350以上5,000以下であることが好ましく、より好ましくは500以上2,000以下である。該ポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)が350以上であれば成膜性及びクラック耐性が良好であり、5,000以下であれば揮発成分の発生の抑制が良好である。   The weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane material not containing silica particles is preferably 350 or more and 5,000 or less, more preferably 500 or more and 2,000 or less. When the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane material is 350 or more, the film formability and crack resistance are good, and when it is 5,000 or less, the generation of volatile components is well suppressed.

一方、シリカ粒子を含むポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)は、1,000以上8,000以下であることが好ましく、より好ましくは1,500以上6,000以下である。該ポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)が1,000以上であれば、成膜性、クラック耐性、及びトレンチ埋め込み性が良好であり、重量平均分子量が8,000以下であればトレンチ埋め込み性、及び揮発成分の発生の抑制が良好である。   On the other hand, the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane material containing silica particles is preferably 1,000 or more and 8,000 or less, more preferably 1,500 or more and 6,000 or less. If the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane material is 1,000 or more, the film formability, crack resistance, and trench embedding properties are good, and if the weight average molecular weight is 8,000 or less, trench embedding properties are obtained. And suppression of generation of volatile components is good.

上記それぞれのポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができ、標準物質であるポリメチルメタクリレート(PMMA)で算出される値である。   The weight average molecular weight (Mw) of each of the above polysiloxane materials can be measured using gel permeation chromatography (GPC), and is a value calculated with polymethyl methacrylate (PMMA) which is a standard substance.

(シラン化合物)
上記一般式(1)において、R1は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基である。炭素数1〜10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、isо−プロピル基、n−ブチル基、isо−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の非環式又は環式の飽和炭化水素基、フェニル基、トリル基、キシリル基等の芳香族炭化水素基、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキセニルエチル基、ノルボルネニルエチル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、スチレニル基等の非環式及び環式の不飽和炭化水素基、並びにベンジル基、フェネチル基、2−メチルベンジル基、3−メチルベンジル基、4−メチルベンジル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。
(Silane compound)
In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, Acyclic or cyclic saturated hydrocarbon group such as cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, 2-methylhexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, Aromatic hydrocarbon groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, vinyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, cyclohexenyl group Acyclic and cyclic unsaturated hydrocarbon groups such as senylethyl group, norbornenylethyl group, heptenyl group, octenyl group, nonenyl group, decenyl group, styryl group, and benzyl group, phenethyl group, 2-methylbenzyl group Arylalkyl groups such as 3-methylbenzyl group and 4-methylbenzyl group.

この中でも、焼成時のシリコン酸化物への転化の際に重量減少が少なく、収縮率が小さいポリシロキサン材料を与えることができるという観点から、R1は、水素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましく、より好ましくはメチル基である。 Among these, R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group from the viewpoint that a polysiloxane material having a small weight loss and a low shrinkage rate can be provided upon conversion to silicon oxide during firing. It is preferably a methyl group.

上記一般式(1)において、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はアセトキシ基である。ハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ヘキシロキシ基、シクロヘキシロキシ基等が挙げられる。 In the general formula (1), X 1 is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an acetoxy group. Examples of the halogen atom include chlorine, bromine, iodine and the like. Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n-butoxy group, t-butoxy group, n-hexyloxy group and cyclohexyloxy group.

この中でも、X1としては、塩素、臭素、ヨウ素、メトキシ基、エトキシ基、及びアセトキシ基が、縮合反応の反応性が高いという観点から好ましく、より好ましくはメトキシ基、又はエトキシ基である。 Among these, as X 1 , chlorine, bromine, iodine, methoxy group, ethoxy group, and acetoxy group are preferable from the viewpoint of high reactivity of the condensation reaction, and more preferably methoxy group or ethoxy group.

上記一般式(1)において、nは0〜3の整数である。すなわち、上記シラン化合物としては、ケイ素原子上の官能基数の異なる、1官能シラン化合物(一般式(1)においてn=3の化合物)、2官能シラン化合物(一般式(1)においてn=2の化合物)、3官能シラン化合物(一般式(1)においてn=1の化合物)、及び4官能シラン化合物(一般式(1)においてn=0の化合物)から成る一連の化合物群から1種又は2種以上が選択可能である。これらは、目的とするポリシロキサン材料の物性に合わせて選択することが可能であり、一般的に、官能基数が少ないシラン化合物を用いることにより、縮合度が高く靱性に優れたポリシロキサン材料が得られ、官能基数が多いシラン化合物を用いることにより、成膜性が良好であり、緻密で機械強度の高いポリシロキサン材料が得られる。   In the said General formula (1), n is an integer of 0-3. That is, as the silane compound, a monofunctional silane compound (a compound having n = 3 in the general formula (1)) having a different number of functional groups on the silicon atom, a bifunctional silane compound (n = 2 in the general formula (1)). Compound), a trifunctional silane compound (a compound with n = 1 in the general formula (1)), and a tetrafunctional silane compound (a compound with n = 0 in the general formula (1)), one or two from a series of compounds More than species can be selected. These can be selected according to the physical properties of the target polysiloxane material. Generally, by using a silane compound having a small number of functional groups, a polysiloxane material having a high degree of condensation and excellent toughness can be obtained. In addition, by using a silane compound having a large number of functional groups, a polysiloxane material having good film formability, denseness and high mechanical strength can be obtained.

このような観点から、半導体素子に用いる絶縁材料としては、シラン化合物は少なくとも3官能であることが好ましく、より具体的には、3官能シラン化合物と4官能シラン化合物とを適宜組み合わせて使用することが好ましい。   From such a viewpoint, as the insulating material used for the semiconductor element, the silane compound is preferably at least trifunctional, and more specifically, a trifunctional silane compound and a tetrafunctional silane compound are used in appropriate combination. Is preferred.

3官能シラン化合物と4官能シラン化合物との混合比は、クラック耐性の観点から、3官能シラン化合物/4官能シラン化合物=20/80〜90/10(モル比)であることが好ましい。より好ましくは、3官能シラン化合物/4官能シラン化合物=30/70〜85/15(モル比)であり、更に好ましくは、3官能シラン化合物/4官能シラン化合物=50/50〜80/20(モル比)である。上記モル比は、例えば、1H−NMR分析、及び29Si−NMR分析で確認できる。 From the viewpoint of crack resistance, the mixing ratio of the trifunctional silane compound and the tetrafunctional silane compound is preferably trifunctional silane compound / 4 functional silane compound = 20/80 to 90/10 (molar ratio). More preferably, trifunctional silane compound / 4 functional silane compound = 30/70 to 85/15 (molar ratio), and still more preferably trifunctional silane compound / 4 functional silane compound = 50/50 to 80/20 ( Molar ratio). The molar ratio can be confirmed by, for example, 1 H-NMR analysis and 29 Si-NMR analysis.

また、用いるシラン化合物のうち、2官能シラン化合物、3官能シラン化合物及び4官能化合物が占める割合は、揮発成分の低減の観点から、モル比で好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。   Moreover, the ratio which a bifunctional silane compound, a trifunctional silane compound, and a tetrafunctional compound occupy among the silane compounds to be used is preferably 90% or more, more preferably 95% or more in terms of a molar ratio from the viewpoint of reducing volatile components. is there.

(シリカ粒子)
本発明の特定の態様はシリカ粒子を含むポリシロキサン材料を提供する。本開示におけるシリカ粒子とは、外形寸法が最大で10μm以下であるシリカ粒子を意味する。シリカ粒子は、典型的には、球状、棒状、板状若しくは繊維状又はこれらの2種類以上が合体した形状であり、好ましくは球状である。なお、ここでいう球状とは、真球状の他、回転楕円体、卵形等の略球状である場合も含む。
(Silica particles)
Certain embodiments of the present invention provide a polysiloxane material comprising silica particles. The silica particle in the present disclosure means a silica particle having an outer dimension of 10 μm or less at maximum. The silica particles typically have a spherical shape, a rod shape, a plate shape, a fiber shape, or a shape in which two or more of these are combined, preferably a spherical shape. The term “spherical” as used herein includes not only true spheres but also cases such as spheroids and oval shapes.

シリカ粒子としては、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。
上記ヒュームドシリカは、ケイ素原子を含む化合物を気相中で酸素及び水素と反応させることによって得ることができる。原料となるケイ素化合物としては、例えば、ハロゲン化ケイ素(例えば塩化ケイ素等)等が挙げられる。
Examples of the silica particles include fumed silica and colloidal silica.
The fumed silica can be obtained by reacting a compound containing a silicon atom with oxygen and hydrogen in a gas phase. Examples of the silicon compound used as a raw material include silicon halide (for example, silicon chloride).

上記コロイダルシリカは、原料化合物を加水分解・縮合するゾルゲル法により合成することができる。コロイダルシリカの原料化合物としては、例えば、アルコキシケイ素(例えばテトラエトキシシラン等)、ハロゲン化シラン化合物(例えばジフェニルジクロロシラン等)等が挙げられる。これらの中でも、金属イオン、ハロゲン等の不純物の混入が少ないという観点から、アルコキシケイ素から得られるコロイダルシリカが好ましい。   The colloidal silica can be synthesized by a sol-gel method in which a raw material compound is hydrolyzed and condensed. Examples of the raw material compound for colloidal silica include alkoxy silicon (for example, tetraethoxysilane) and halogenated silane compounds (for example, diphenyldichlorosilane). Among these, colloidal silica obtained from alkoxy silicon is preferable from the viewpoint that impurities such as metal ions and halogens are not mixed.

シリカ粒子の平均一次粒子径は、1nm以上120nm以下であることが好ましく、より好ましくは1nm以上40nm以下、更に好ましくは1nm以上20nm以下、最も好ましくは1nm以上15nm以下である。上記平均一次粒子径が1nm以上である場合、クラック耐性が良好であり、120nm以下である場合、トレンチへの埋め込み性が良好である。   The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 1 nm to 120 nm, more preferably 1 nm to 40 nm, still more preferably 1 nm to 20 nm, and most preferably 1 nm to 15 nm. When the average primary particle size is 1 nm or more, the crack resistance is good, and when it is 120 nm or less, the embedding property in the trench is good.

シリカ粒子の平均二次粒子径は、2nm以上250nm以下であることが好ましく、より好ましくは2nm以上80nm以下、更に好ましくは2nm以上40nm以下、最も好ましくは2nm以上30nm以下である。上記平均二次粒子径が2nm以上である場合、クラック耐性が良好であり、250nm以下である場合、トレンチへの埋め込み性が良好である。   The average secondary particle diameter of the silica particles is preferably 2 nm to 250 nm, more preferably 2 nm to 80 nm, still more preferably 2 nm to 40 nm, and most preferably 2 nm to 30 nm. When the average secondary particle size is 2 nm or more, the crack resistance is good, and when it is 250 nm or less, the embedding property in the trench is good.

上記平均一次粒子径は、窒素分子の圧力と吸着量とから算出される比表面積(BET法)等により求められる。また、上記平均二次粒子径は、動的光散乱光度計等により測定される。   The average primary particle diameter is determined by a specific surface area (BET method) calculated from the pressure and adsorption amount of nitrogen molecules. The average secondary particle diameter is measured with a dynamic light scattering photometer or the like.

市販されているコロイダルシリカとしては、例えば、LEVASILシリーズ(H.C.Starck株式会社製)、メタノールシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、NBA−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−UP、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL(以上、日産化学工業株式会社製)、クオートロンP Lシリーズ(扶桑化学工業株式会社製)、OSCALシリーズ(触媒化成工業株式会社製)等が挙げられる。粉体状のシリカ粒子としては、例えば、アエロジル130、同300、同380、同TT600、同OX50(以上、日本アエロジル株式会社製)、シルデックスH31、同H32、同H51、同H52、同H121、同H122(以上、旭硝子株式会社製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業株式会社製)、SYLYSIA470(富士シリシア株式会社製)、SGフレーク(日本板硝子株式会社製)等が挙げられる。   Examples of commercially available colloidal silica include LEVASIL series (manufactured by HC Starck Co., Ltd.), methanol silica sol, IPA-ST, MEK-ST, NBA-ST, XBA-ST, DMAC-ST, ST-UP. , ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50, ST-OL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), Quateron PL series (Fuso Chemical) Kogyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and OSCAL series. Examples of the powdery silica particles include Aerosil 130, 300, 380, TT600, OX50 (above, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), Sildex H31, H32, H51, H52, H121. H122 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), E220A, E220 (above, manufactured by Nippon Silica Industry Co., Ltd.), SYLYSIA470 (produced by Fuji Silysia Co., Ltd.), SG flake (produced by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.), and the like.

シリカ粒子は、分散媒に分散した形で入手されるものでもよい。その場合、シリカ粒子の含有量は、正味のシリカ粒子のSiO2換算量、すなわち、用いた分散液の重量にシリカ粒子のSiO2換算濃度を乗じた値を用いて算出することができる。 The silica particles may be obtained in a form dispersed in a dispersion medium. In that case, the content of the silica particles can be calculated using the amount of net silica particles in terms of SiO 2 , that is, the value obtained by multiplying the weight of the dispersion used by the concentration of silica particles in terms of SiO 2 .

ポリシロキサン材料がシリカ粒子を含む態様において、ポリシロキサン材料の原料のSiO2換算量を100質量%としたときのシリカ粒子の含有量は、1質量%以上60質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上50質量%以下、更に好ましくは15質量%以上45質量%以下である。該含有量が1質量%以上であれば、低収縮率及び良好なクラック耐性が得られ、該含有量が60質量%以下であれば、成膜性及びトレンチへの埋め込み性が良好である。 In the aspect in which the polysiloxane material includes silica particles, the content of the silica particles is preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less when the SiO 2 equivalent of the raw material of the polysiloxane material is 100% by mass, More preferably, they are 10 mass% or more and 50 mass% or less, More preferably, they are 15 mass% or more and 45 mass% or less. When the content is 1% by mass or more, a low shrinkage rate and good crack resistance are obtained, and when the content is 60% by mass or less, the film formability and the embedding property in the trench are good.

(ポリシロキサン材料の製造)
ポリシロキサン材料は、上記シラン化合物を含む原料を加水分解重縮合することを含む工程によって製造できる。上記シラン化合物は1種でも2種以上の組合せでもよい。原料は、上記一般式(1)で表されるシラン化合物のみから成るものでもよく、シリカ粒子を更に含んでもよい。また原料は、追加成分として、他のシラン化合物、並びにシラン化合物及びシリカ粒子以外の縮合性成分、の少なくともいずれかを含んでもよい。上記他のシラン化合物としては、反応性官能基として、例えば、アクリル基、エポキシ基、ビニル基等を有するシラン化合物等が挙げられる。追加成分の使用量は限定されないが、原料中の追加成分の合計量は、好ましくは10質量%以下、より好ましい例は5質量%以下であることができる。
(Manufacture of polysiloxane materials)
The polysiloxane material can be produced by a process including hydrolytic polycondensation of the raw material containing the silane compound. The silane compound may be one type or a combination of two or more types. The raw material may be composed only of the silane compound represented by the general formula (1), and may further contain silica particles. The raw material may contain at least one of other silane compounds and condensable components other than the silane compounds and silica particles as an additional component. As said other silane compound, the silane compound etc. which have an acrylic group, an epoxy group, a vinyl group etc. as a reactive functional group, etc. are mentioned, for example. The amount of the additional component used is not limited, but the total amount of the additional component in the raw material is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.

反応系中(典型的には反応液中)のシラン化合物及びシリカ粒子(用いる場合)の合計濃度は、SiO2換算濃度で、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。上記式(2)で表される値(A)を制御する観点、すなわち、ポリシロキサン材料中の反応しうる末端量の割合を容易に制御する観点から、上記SiO2換算濃度は、70質量%以下であることが好ましい。 The total concentration of the silane compound and silica particles (when used) in the reaction system (typically in the reaction solution) is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, in terms of SiO 2 concentration. From the viewpoint of controlling the value (A) represented by the above formula (2), that is, from the viewpoint of easily controlling the proportion of the terminal amount capable of reacting in the polysiloxane material, the SiO 2 equivalent concentration is 70% by mass. The following is preferable.

以下、ポリシロキサン材料の具体的な製造手順を説明する。なお簡単のために、一般式(1)で表されるシラン化合物からなる原料を用いる場合の例を以下に説明するが、系中にシリカ粒子及び追加成分の少なくともいずれかが含まれる場合にも、特記がない限り同様の手順を用いることができる。   Hereinafter, a specific manufacturing procedure of the polysiloxane material will be described. For simplicity, an example in the case of using a raw material composed of the silane compound represented by the general formula (1) will be described below, but also when the system includes at least one of silica particles and additional components. Unless otherwise specified, the same procedure can be used.

一般式(1)で表されるシラン化合物は、水の存在下で重縮合させることができる。このとき、酸性条件下、上記一般式(1)で表されるシラン化合物に含有されるX1のモル数に対して、保存安定性の観点から、好ましくは0.1当量以上10当量以下、より好ましくは0.4当量以上8当量以下のモル数の水を存在させて、加水分解及び重縮合を行う。 The silane compound represented by the general formula (1) can be polycondensed in the presence of water. At this time, from the viewpoint of storage stability, it is preferably 0.1 equivalents or more and 10 equivalents or less with respect to the number of moles of X 1 contained in the silane compound represented by the general formula (1) under acidic conditions. More preferably, hydrolysis and polycondensation are performed in the presence of 0.4 to 8 equivalents of water.

ポリシロキサン材料を製造するために用いるシラン化合物が、上記一般式(1)中のX1としてハロゲン原子又はアセトキシ基を含有する場合は、加水分解重縮合のために水を加えることによって反応系が酸性を示すため、酸触媒を用いても用いなくても、いずれでも構わない。一方、上記一般式(1)中のX1がアルコキシ基である場合は、酸触媒を加えることが好ましい。 When the silane compound used for producing the polysiloxane material contains a halogen atom or an acetoxy group as X 1 in the general formula (1), the reaction system can be prepared by adding water for hydrolysis polycondensation. In order to show acidity, it does not matter whether an acid catalyst is used or not. On the other hand, when X 1 in the general formula (1) is an alkoxy group, it is preferable to add an acid catalyst.

上記酸触媒としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸等が挙げられる。上記の無機酸及び有機酸は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the acid catalyst include inorganic acids and organic acids. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, benzoic acid, and p-aminobenzoic acid. Examples include acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, citraconic acid, malic acid, glutaric acid and the like. Said inorganic acid and organic acid can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

ポリシロキサン材料は溶媒中で製造できる。溶媒は、例えば有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合溶媒である。有機溶媒としては、例えば、アルコール、エステル、ケトン、エーテル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、及びアミド等が挙げられる。   The polysiloxane material can be produced in a solvent. The solvent is, for example, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols, esters, ketones, ethers, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and amides.

アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールの多価アルコール、及び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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル等が挙げられる。   Examples of the alcohol include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol polyhydric alcohol, and ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl. Ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether Ether, mono ethers of polyhydric alcohol such as propylene glycol monobutyl ether.

エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ガンマブチロラクトン等が挙げられる。   Examples of the ester include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, gamma butyrolactone and the like.

ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等が挙げられる。   Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isoamyl ketone.

エーテルとしては、上記の多価アルコールのモノエーテル、並びに、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコールの水酸基の一部、又は全てをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル、及びジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アニソール等が挙げられる。   Examples of ethers include monoethers of the above polyhydric alcohols, and, for example, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dibutyl ether. , Diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether and the like, polyhydric alcohol ethers obtained by alkyl etherification of some or all of the hydroxyl groups of polyhydric alcohols, and diethyl ether, dipropyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane And anisole.

脂肪族炭化水素としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等が挙げられる。   Examples of the aliphatic hydrocarbon include hexane, heptane, octane, nonane, decane, and the like.

芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon include benzene, toluene, xylene and the like.

アミドとしては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide include dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone and the like.

これらの溶媒の中でも、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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等のエーテル、及びジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のアミドが、水と混合しやすく、後述のシリカ粒子を分散させやすいという観点から好ましい。   Among these solvents, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether And amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone are preferable from the viewpoint of easy mixing with water and easy dispersion of silica particles described below.

これらの溶媒は、単独で使用しても、複数の溶媒を組み合わせて使用してもよい。また、上記溶媒を用いずに無溶媒で反応をおこなってもよい。   These solvents may be used alone or in combination of a plurality of solvents. Further, the reaction may be carried out without using the solvent.

ポリシロキサン材料を製造する際の縮合反応温度については特に制限は無いが、好ましくは−50℃以上200℃以下、より好ましくは0℃以上150℃以下である。上記の温度範囲で反応を行うことにより、ポリシロキサン材料の分子量を容易に制御することができ、また合成再現性が良好である。   Although there is no restriction | limiting in particular about the condensation reaction temperature at the time of manufacturing polysiloxane material, Preferably it is -50 degreeC or more and 200 degrees C or less, More preferably, they are 0 degreeC or more and 150 degrees C or less. By performing the reaction in the above temperature range, the molecular weight of the polysiloxane material can be easily controlled, and the synthesis reproducibility is good.

シリカ粒子を含まない反応系での縮合反応は、例えばアルコール水溶液中で、反応系のpH1.0以上4.0以下、更に望ましくは2.0以上3.5以下の酸性条件下で実施できる。   The condensation reaction in the reaction system not containing silica particles can be carried out under acidic conditions, for example, in an aqueous alcohol solution, at a pH of the reaction system of 1.0 to 4.0, more preferably 2.0 to 3.5.

一方、シリカ粒子を含むポリシロキサン材料を製造する場合には、加水分解重縮合前、加水分解重縮合中、及び加水分解重縮合後の少なくともいずれかの時点で系中にシリカ粒子を添加できる。シリカ粒子を含むポリシロキサン材料を製造する方法としては、例えば以下の方法:
(i)上記一般式(1)で表されるシラン化合物を加水分解重縮合させてポリシロキサン縮合物を製造した後、これにシリカ粒子を混合して、ポリシロキサン縮合物とシリカ粒子との混合物であるポリシロキサン材料を得る方法、
(ii)上記一般式(1)で表されるシラン化合物を加水分解重縮合させて得られるポリシロキサン中間縮合物を製造した後、得られたポリシロキサン中間縮合物とシリカ粒子とを更に縮合反応させることにより、シリカ粒子が縮合した構造で含有されているポリシロキサン材料を得る方法、及び
(iii)上記一般式(1)で表されるシラン化合物を加水分解重縮合する際にシリカ粒子を共存させておくことにより、又は該加水分解重縮合の反応途中でシリカ粒子を反応系中に添加することにより、シリカ粒子が縮合した構造で含有されているポリシロキサン材料を製造する方法、
が好ましく挙げられる。(i)及び(ii)は、シラン化合物の加水分解重縮合後にシリカ粒子を系中に添加する方法である。(ii)では加水分解重縮合後に更に縮合反応を行う。(iii)は、シラン化合物の加水分解重縮合前又は加水分解重縮合中にシリカ粒子を原料中に含有させる方法である。
On the other hand, in the case of producing a polysiloxane material containing silica particles, the silica particles can be added to the system at least at any time before hydrolysis polycondensation, during hydrolysis polycondensation, or after hydrolysis polycondensation. As a method for producing a polysiloxane material containing silica particles, for example, the following method:
(I) A polysiloxane condensate is produced by hydrolytic polycondensation of the silane compound represented by the above general formula (1), and then mixed with silica particles to obtain a mixture of the polysiloxane condensate and silica particles. A method of obtaining a polysiloxane material,
(Ii) After producing a polysiloxane intermediate condensate obtained by hydrolytic polycondensation of the silane compound represented by the general formula (1), the resulting polysiloxane intermediate condensate and silica particles are further subjected to a condensation reaction. And (iii) coexisting silica particles when hydrolyzing and polycondensing the silane compound represented by the general formula (1). A method for producing a polysiloxane material containing a structure in which silica particles are condensed, by adding silica particles to the reaction system in the course of the hydrolysis polycondensation reaction,
Is preferred. (I) and (ii) are methods in which silica particles are added to the system after hydrolytic polycondensation of the silane compound. In (ii), further condensation reaction is performed after hydrolysis polycondensation. (Iii) is a method of incorporating silica particles in the raw material before or during hydrolysis polycondensation of the silane compound.

シリカ粒子を含む反応系での縮合反応においては、反応系のpHを、例えば、好ましくは3.0以上7.0以下、より好ましくはpH3.5以上6.5以下の範囲に調整する。pHが3.0以上であることにより、最終的に得られるポリシロキサン材料の保存安定性が良好である。また、pHが7.0以下であることにより、重合の再現性(特に分子量再現性)に優れるばかりでなく、ゲル化が進行しにくくなる。なお本開示において、反応時のpHは、電位差自動滴定装置(京都電子工業社製、AT−610)のpH電極により測定される値である。   In the condensation reaction in the reaction system containing silica particles, the pH of the reaction system is adjusted, for example, preferably in the range of 3.0 to 7.0, more preferably in the range of 3.5 to 6.5. When the pH is 3.0 or more, the storage stability of the finally obtained polysiloxane material is good. Moreover, when pH is 7.0 or less, it not only is excellent in the reproducibility (especially molecular weight reproducibility) of superposition | polymerization, but gelatinization becomes difficult to advance. In the present disclosure, the pH during the reaction is a value measured by a pH electrode of an automatic potentiometric titrator (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd., AT-610).

また、前述の(ii)の方法を用いる場合のポリシロキサン中間縮合物の重量平均分子量は100以上1300未満であることが好ましく、より好ましくは150以上700以下である。成膜性の観点から重量平均分子量は100以上であることが好ましく、揮発成分の発生を抑制する観点から、1300未満であることが好ましい。なお、上記ポリシロキサン中間縮合物の重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定され、標準ポリエチレングリコール換算で算出される値である。   Further, the weight average molecular weight of the polysiloxane intermediate condensate when the above-mentioned method (ii) is used is preferably 100 or more and less than 1300, more preferably 150 or more and 700 or less. The weight average molecular weight is preferably 100 or more from the viewpoint of film formability, and preferably less than 1300 from the viewpoint of suppressing the generation of volatile components. The weight average molecular weight of the polysiloxane intermediate condensate is measured using gel permeation chromatography (GPC) and is a value calculated in terms of standard polyethylene glycol.

以下、前述の(ii)の方法によってシリカ粒子を含むポリシロキサン材料を製造する場合の手順について更に詳しく例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although the procedure in the case of manufacturing the polysiloxane material containing a silica particle by the method of above-mentioned (ii) is illustrated in detail, this invention is not limited to this.

前述の(ii)の方法は、一般式(1)で表されるシラン化合物を加水分解重縮合してポリシロキサン中間縮合物を得る第1の工程、及び該第1の工程で得たポリシロキサン中間縮合物とシリカ粒子とを縮合反応させる第2の工程を含む。   The method (ii) described above includes a first step of obtaining a polysiloxane intermediate condensate by hydrolytic polycondensation of the silane compound represented by the general formula (1), and the polysiloxane obtained in the first step. A second step of condensing the intermediate condensate and the silica particles is included.

第1の工程は、一般式(1)で表されるシラン化合物の加水分解重縮合について詳述したのと同様の手法で行うことができる。   The first step can be performed by the same method as described in detail for the hydrolysis polycondensation of the silane compound represented by the general formula (1).

第2の工程は、上記ポリシロキサン中間縮合物にシリカ粒子を縮合反応させるものであり、分散媒中に分散した状態のシリカ粒子を用いて反応を進行させることができる。この分散媒は、水若しくは有機溶媒又はこれらの混合溶媒であることができる。上記縮合反応時に用いる有機溶媒の種類は、使用されるシリカ粒子が分散されている分散媒によって異なる。   In the second step, the polysiloxane intermediate condensate is subjected to a condensation reaction of silica particles, and the reaction can be advanced using silica particles dispersed in a dispersion medium. The dispersion medium can be water, an organic solvent, or a mixed solvent thereof. The type of organic solvent used in the condensation reaction varies depending on the dispersion medium in which the silica particles used are dispersed.

使用されるシリカ粒子の分散媒が水系の場合は、水及び/又はアルコール系溶媒をシリカ粒子に加えて得た水系分散液をポリシロキサン中間縮合物と反応させてもよく、シリカ粒子の水分散液に含まれる水を一度アルコール等に置換してから、シリカ粒子のアルコール系分散液を上記ポリシロキサン中間縮合物と反応させてもよい。使用できるアルコールとしては、水と容易に混合できるという観点から、炭素数1以上4以下のアルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール等が挙げられる。   When the silica particle dispersion medium used is aqueous, the aqueous dispersion obtained by adding water and / or an alcohol solvent to the silica particles may be reacted with the polysiloxane intermediate condensate. After the water contained in the liquid is once replaced with alcohol or the like, the alcohol dispersion of silica particles may be reacted with the polysiloxane intermediate condensate. The alcohol that can be used is preferably an alcohol having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of easy mixing with water, for example, methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, methoxyethanol, ethoxyethanol. Etc.

使用されるシリカ粒子の分散媒がアルコール、ケトン、エステル、炭化水素等である場合は、水又はアルコール、エーテル、ケトン、エステル等の溶媒を、縮合反応時に使用することができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール等が挙げられる。エーテルとしては、例えば、ジメトキシエタンが挙げられる。ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル等が挙げられる。   When the dispersion medium of silica particles used is alcohol, ketone, ester, hydrocarbon or the like, water or a solvent such as alcohol, ether, ketone, ester or the like can be used during the condensation reaction. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol and the like. Examples of the ether include dimethoxyethane. Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of the ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, ethyl formate, propyl formate and the like.

ポリシロキサン中間縮合物とシリカ粒子との縮合反応は、通常酸触媒の存在下で行う。酸触媒としては、シラン化合物の加水分解重縮合に用いるものとして前述したのと同じ酸触媒を挙げることができる。   The condensation reaction between the polysiloxane intermediate condensate and the silica particles is usually carried out in the presence of an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include the same acid catalyst as described above for use in hydrolysis polycondensation of a silane compound.

ポリシロキサン中間縮合物とシリカ粒子との縮合反応における反応温度は、好ましくは0℃以上200℃以下、より好ましくは50℃以上150℃以下である。反応温度が上記範囲である場合、縮合反応物の重量平均分子量(Mw)を容易に制御できる。   The reaction temperature in the condensation reaction between the polysiloxane intermediate condensate and the silica particles is preferably 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. When the reaction temperature is within the above range, the weight average molecular weight (Mw) of the condensation reaction product can be easily controlled.

上記のような手順によってポリシロキサン材料を得た後に、金属イオン等の不純物を除去するために精製処理を行ってもよい。金属イオン等の不純物を除去する方法としては、例えば、イオン交換樹脂又はイオン交換膜フィルターによるイオン交換、限外ろ過膜によるろ過分離、及び蒸留による精製等が挙げられる。   After obtaining the polysiloxane material by the procedure as described above, a purification treatment may be performed in order to remove impurities such as metal ions. Examples of the method for removing impurities such as metal ions include ion exchange using an ion exchange resin or an ion exchange membrane filter, filtration separation using an ultrafiltration membrane, purification by distillation, and the like.

<ポリシロキサン材料溶液>
本発明の別の態様は、上述した本発明に係るポリシロキサン材料、及び溶媒を含む、ポリシロキサン材料溶液を提供する。本発明の一態様に係るポリシロキサン材料は溶媒と組合せることができる。溶媒としては、例えば、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒から選ばれる1種類以上の溶媒が挙げられる。これらの溶媒の沸点は100℃以上200℃以下であることが好ましい。溶媒の使用量は、ポリシロキサン材料100質量部に対して、好ましくは100質量部以上1900質量部以下、より好ましくは150質量部以上900質量部以下である。溶媒の使用量が100質量部以上であれば、ポリシロキサン材料の保存安定性が良好であり、1900質量部以下であれば、トレンチ埋め込み性が良好である。
<Polysiloxane material solution>
Another aspect of the present invention provides a polysiloxane material solution comprising the polysiloxane material according to the present invention described above and a solvent. The polysiloxane material according to one embodiment of the present invention can be combined with a solvent. Examples of the solvent include one or more solvents selected from alcohols, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents. The boiling point of these solvents is preferably 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The amount of the solvent used is preferably 100 parts by mass or more and 1900 parts by mass or less, more preferably 150 parts by mass or more and 900 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the polysiloxane material. If the amount of the solvent used is 100 parts by mass or more, the storage stability of the polysiloxane material is good, and if it is 1900 parts by mass or less, the trench embedding property is good.

上記のアルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒としては、例えば、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロピレングリコールモノメトキシエーテル、プロピレングリコールモノエトキシエーテル等のアルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソアミルケトン、エチルヘキシルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ―ブチロラクトン等のケトン、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、プロピルプロピオネート、ブチルプロピオネート、ペンチルプロピオネート、ヘキシルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、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ジエチルエーテル等のエーテル、トルエン、キシレン等の炭化水素溶媒等が挙げられる。
これらの溶媒は、単独で使用しても、複数の溶媒を組み合わせて使用してもよいが、ポリシロキサン材料の保存安定性が良好で、また成膜性が良好であるという観点から、沸点100℃以上200℃以下の、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒から選ばれる1種類以上の溶媒が、ポリシロキサン材料溶液に含有される溶媒全体の50質量%以上を構成することが好ましい。
Examples of the alcohol, ketone, ester, ether, and hydrocarbon solvent include alcohols such as butanol, pentanol, hexanol, octanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, propylene glycol monomethoxy ether, propylene glycol monoethoxy ether, and methyl ethyl ketone. , Methyl isobutyl ketone, isoamyl ketone, ethyl hexyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone and other ketones, butyl acetate, pentyl acetate, hexyl acetate, propyl propionate, butyl propionate, pentyl propionate, hexyl propionate Pionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, esters such as ethyl lactate, butyl ethyl ether, butyl propyl Ether, dibutyl ether, anisole, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol diethyl ether, toluene, hydrocarbon solvents such as xylene and the like.
These solvents may be used alone or in combination with a plurality of solvents. However, from the viewpoint of good storage stability of the polysiloxane material and good film formability, the boiling point is 100. Preferably, at least one solvent selected from alcohols, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents having a temperature of from 200 ° C. to 200 ° C. constitutes 50% by mass or more of the entire solvent contained in the polysiloxane material solution. .

<ポリシロキサン材料溶液の製造方法>
本発明の別の態様は、上述のポリシロキサン材料溶液の製造方法であって:
上記一般式(1)で表されるシラン化合物を含む原料を、好ましくは−50℃以上200℃以下の反応温度で、加水分解重縮合させることを含む工程によってポリシロキサン材料を得るポリシロキサン材料形成工程、並びに
該ポリシロキサン材料に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル及び炭化水素系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の溶媒であって、沸点が100〜200℃である溶媒を加えた後、蒸留により沸点100℃以下の成分を留去することによって、ポリシロキサン材料溶液を得る溶液形成工程、を含む方法を提供する。
<Method for producing polysiloxane material solution>
Another aspect of the present invention is a method for producing a polysiloxane material solution as described above, comprising:
Polysiloxane material formation for obtaining a polysiloxane material by a process including hydrolytic polycondensation of a raw material containing the silane compound represented by the general formula (1), preferably at a reaction temperature of −50 ° C. to 200 ° C. And at least one solvent selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, ethers and hydrocarbon solvents, and having a boiling point of 100 to 200 ° C., is added to the polysiloxane material, And a solution forming step of obtaining a polysiloxane material solution by distilling off a component having a boiling point of 100 ° C. or less by distillation.

本発明の更なる態様は、上記ポリシロキサン材料形成工程において、加水分解重縮合前、加水分解重縮合中及び加水分解重縮合後の少なくともいずれかの時点で系中にシリカ粒子を添加することによって、ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくはポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含むポリシロキサン材料を形成する、ポリシロキサン材料溶液の製造方法を提供する。   According to a further aspect of the present invention, in the polysiloxane material forming step, silica particles are added to the system at least at any point before, during or after hydrolysis polycondensation. A method for producing a polysiloxane material solution that forms a polysiloxane material that further includes silica particles that are mixed in or condensed in the polysiloxane material, or both. .

ポリシロキサン材料は例えば前述したような方法で製造できる。次いで、得られたポリシロキサン材料に沸点100〜200℃の溶媒を加えた後、蒸留により沸点100℃以下の成分を留去する。これにより、ポリシロキサン材料溶液を得ることができる。   The polysiloxane material can be produced, for example, by the method described above. Next, after adding a solvent having a boiling point of 100 to 200 ° C. to the obtained polysiloxane material, components having a boiling point of 100 ° C. or less are distilled off by distillation. Thereby, a polysiloxane material solution can be obtained.

本発明に係るポリシロキサン材料は、液晶表示素子、集積回路素子、半導体記憶素子、及び固体撮像素子等の半導体装置において、基板上に形成された積層構造体の各層間を絶縁するための層間絶縁膜、隣接する複数の素子を電気的に分離するための素子分離膜、基板上に溝状の構造(トレンチ)を形成し、その内部に充填することにより素子間を絶縁分離するSTI用絶縁膜、その他、PMD(Pre Metal Dielectric)膜、平坦化膜、表面保護膜、及び封止膜等として好適に利用できる。   The polysiloxane material according to the present invention is an interlayer insulation for insulating each layer of a laminated structure formed on a substrate in a semiconductor device such as a liquid crystal display element, an integrated circuit element, a semiconductor memory element, and a solid-state imaging element. Film, element isolation film for electrically isolating a plurality of adjacent elements, insulating film for STI that forms a groove-like structure (trench) on a substrate and fills the inside thereof to insulate and isolate elements In addition, it can be suitably used as a PMD (Pre Metal Dielectric) film, a planarizing film, a surface protective film, a sealing film, and the like.

<硬化膜の形成方法>
本発明の別の態様は、上述した本発明のポリシロキサン材料溶液を基板上に塗布して塗布基板を得る塗布工程と、該塗布工程で得た塗布基板を加熱する焼成工程とを含む、硬化膜の製造方法を提供する。前述したような方法により製造されたポリシロキサン材料溶液は、通常の方法で基板上に塗布することができる。塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ローラーブレード塗布法、スプレー塗布法等が挙げられる。これらの中でも、成膜時の塗布厚みが均一であるという観点からスピンコート法が好ましい。
<Method for forming cured film>
Another aspect of the present invention includes a coating step of applying the above-described polysiloxane material solution of the present invention on a substrate to obtain a coated substrate, and a curing step of heating the coated substrate obtained in the coating step. A method for manufacturing a membrane is provided. The polysiloxane material solution produced by the method as described above can be applied onto the substrate by a usual method. Examples of the coating method include spin coating, dip coating, roller blade coating, and spray coating. Among these, the spin coating method is preferable from the viewpoint that the coating thickness during film formation is uniform.

上記基板としては、例えば、シリコン基板が挙げられる。また該基板はトレンチ構造を有することができる。例えば、トレンチ構造を有するシリコン基板にスピンコーティング法によってポリシロキサン材料溶液を塗布する場合、1段階の回転数で塗布しても、複数段階の回転数を組み合わせて塗布しても構わないが、少なくとも1段階目の回転数を低速にし、2段階目以降を高速にすることが好ましい。1段階目に低速で回転させることによってポリシロキサン材料溶液をシリコン基板の全面に広げることができ、埋め込み性が良好になる。また、ポリシロキサン材料溶液の塗布回数は1回でも複数回でも構わないが、成膜性が良好であるという観点及び製造コストが低減できるという観点から、1回で塗布することが好ましい。   An example of the substrate is a silicon substrate. The substrate can have a trench structure. For example, when a polysiloxane material solution is applied to a silicon substrate having a trench structure by a spin coating method, it may be applied at a single rotational speed or a combination of multiple rotational speeds. It is preferable that the rotation speed in the first stage is made low and the speed in the second and subsequent stages is made high. By rotating at a low speed in the first stage, the polysiloxane material solution can be spread over the entire surface of the silicon substrate, and the embedding property is improved. Further, the polysiloxane material solution may be applied once or a plurality of times. However, it is preferable that the polysiloxane material solution is applied once from the viewpoint of good film formability and a reduction in manufacturing cost.

上記塗布工程において、基板上に塗布するポリシロキサン材料溶液中のSiO2換算固形分濃度(以下、固形分濃度とも記載する)については特に制限はなく、目的とする塗布膜の膜厚に合わせて任意の固形分濃度で実施できる。 In the coating step, there is no particular limitation on the solid content concentration in terms of SiO 2 (hereinafter also referred to as solid content concentration) in the polysiloxane material solution to be coated on the substrate, according to the film thickness of the target coating film. It can be carried out at any solid concentration.

上記塗布工程の温度及び時間については特に制限はないが、温度は、0℃以上100℃以下であることが好ましく、より好ましくは20℃以上80℃以下であり、時間は、0.1分以上30分以下であることが好ましく、より好ましくは0.2分以上10分以下である。   Although there is no restriction | limiting in particular about the temperature and time of the said application | coating process, It is preferable that temperature is 0 degreeC or more and 100 degrees C or less, More preferably, they are 20 degreeC or more and 80 degrees C or less, Time is 0.1 minutes or more. It is preferably 30 minutes or less, more preferably 0.2 minutes or more and 10 minutes or less.

次いで、焼成工程において上記塗布基板を加熱する。なお、上記塗布工程において、ポリシロキサン材料溶液を基板上に塗布した後、塗布膜中の残留溶媒を除くために50℃〜200℃の範囲で予備硬化(プリベーク)させることが好ましい。このとき、段階的に温度を上げても、連続的に温度を上げてもよい。予備硬化(プリベーク)時の雰囲気としては、酸素、水蒸気等の酸化性ガスを含む酸化性雰囲気であっても、酸化性ガスを実質的に含まない非酸化性雰囲気であっても構わない。   Next, the coated substrate is heated in the firing step. In the application step, after applying the polysiloxane material solution on the substrate, it is preferably pre-cured (prebaked) in the range of 50 ° C. to 200 ° C. in order to remove the residual solvent in the coating film. At this time, the temperature may be raised stepwise or continuously. The atmosphere at the time of preliminary curing (pre-baking) may be an oxidizing atmosphere containing an oxidizing gas such as oxygen or water vapor, or a non-oxidizing atmosphere substantially not containing an oxidizing gas.

次いで、任意に予備硬化(プリベーク)させて得られた膜を加熱焼成することによって硬化膜を得ることができる。加熱焼成の方法としては、例えば、ホットプレート、オーブン、ファーネス等の一般的な加熱手段を適用することができる。加熱焼成は非酸化性雰囲気で行うことが好ましい。加熱焼成温度は、200℃以上900℃以下であることが好ましく、より好ましくは300℃以上800℃以下、更に好ましくは350℃以上750℃以下である。加熱焼成温度が200℃以上であれば、得られる膜質が良好であり、900℃以下であれば、クラック耐性が良好である。   Next, a cured film can be obtained by heating and baking a film obtained by optionally pre-curing (pre-baking). As a heating and baking method, for example, a general heating means such as a hot plate, an oven, or a furnace can be applied. Heating and baking are preferably performed in a non-oxidizing atmosphere. The heating and baking temperature is preferably 200 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and further preferably 350 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. If the heating and baking temperature is 200 ° C. or higher, the obtained film quality is good, and if it is 900 ° C. or lower, crack resistance is good.

上記非酸化性雰囲気とは、例えば、真空下、又は窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン等の不活性雰囲気が挙げられる。これらの不活性雰囲気中に含まれる、酸素、水蒸気等の酸化性ガスの濃度は1000ppm以下であることが好ましく、より好ましくは100ppm以下、更に好ましくは10ppm以下である。非酸化性雰囲気の圧力については特に制限は無く、加圧、常圧、又は減圧のいずれでもよい。   Examples of the non-oxidizing atmosphere include a vacuum or an inert atmosphere such as nitrogen, helium, argon, or xenon. The concentration of an oxidizing gas such as oxygen or water vapor contained in these inert atmospheres is preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and further preferably 10 ppm or less. There is no restriction | limiting in particular about the pressure of non-oxidizing atmosphere, Any of pressurization, a normal pressure, or pressure reduction may be sufficient.

上記焼成工程において、700℃以上900℃以下の高温領域では、水素を含む気体中で加熱焼成を行うことが好ましい。焼成工程で使用する水素を含む気体は、焼成工程の初期から、即ち、基板温度が700℃未満である時点から導入してもよいし、700℃に到達してから導入してもよい。更に、一旦700℃以上900℃以下の温度で水素を含まない気体で第1の加熱を行った後に、水素を含む気体を導入して第2の加熱を行うという二段階で加熱焼成を行ってもよい。いずれの方法でも、加熱焼成を終えた基板が400℃以下の温度、好ましくは室温程度に冷却されるまで、水素を含む気体を導入したままにしておくことが好ましい。   In the baking step, it is preferable to perform heat baking in a gas containing hydrogen in a high temperature region of 700 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The gas containing hydrogen used in the firing process may be introduced from the beginning of the firing process, that is, from the time when the substrate temperature is lower than 700 ° C., or may be introduced after reaching 700 ° C. Further, after performing the first heating with a gas not containing hydrogen at a temperature of 700 ° C. or more and 900 ° C. or less, the heating and firing are performed in two stages, in which a gas containing hydrogen is introduced and the second heating is performed. Also good. In any method, it is preferable to keep introducing a gas containing hydrogen until the substrate after heating and baking is cooled to a temperature of 400 ° C. or lower, preferably about room temperature.

上述のように、焼成工程を、水素を含む気体中で行えば、シリコン原子と有機基との間の化学結合が700℃を超える高温で切断されても、発生するダングリングボンドを水素で終端することができるため、シラノール基の形成を防止し、半導体素子の絶縁材料として良好な膜物性を実現することが可能となる。   As described above, if the baking step is performed in a gas containing hydrogen, dangling bonds that are generated are terminated with hydrogen even if the chemical bond between the silicon atom and the organic group is cut at a high temperature exceeding 700 ° C. Therefore, it is possible to prevent the formation of silanol groups and realize good film properties as an insulating material of a semiconductor element.

焼成工程における熱処理時間は、好ましくは1分以上24時間以下であり、より好ましくは30分以上12時間以下である。   The heat treatment time in the firing step is preferably 1 minute to 24 hours, and more preferably 30 minutes to 12 hours.

焼成工程においては、酸化性雰囲気での加熱焼成と光処理とを併用しても構わない。加熱と光処理とを同時に行う場合の温度は、20℃以上600℃以下であることが好ましく、処理時間は、0.1分以上120分以下であることが好ましい。光処理には、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線等を使用できる。光処理の光源としては、例えば、低圧若しくは高圧の水銀ランプ、重水素ランプ、又はアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの放電光、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、又はXeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF若しくはArCl等のエキシマレーザー等を使用することができる。これらの光源の出力は、10〜5,000Wであることが好ましい。   In the firing step, heat firing in an oxidizing atmosphere and light treatment may be used in combination. The temperature when heating and light treatment are performed simultaneously is preferably 20 ° C. or more and 600 ° C. or less, and the treatment time is preferably 0.1 minutes or more and 120 minutes or less. For the light treatment, for example, visible light, ultraviolet light, deep ultraviolet light or the like can be used. As a light source for light treatment, for example, a low-pressure or high-pressure mercury lamp, deuterium lamp, or discharge light of a rare gas such as argon, krypton, or xenon, YAG laser, argon laser, carbon dioxide gas laser, or XeF, XeCl, XeBr Excimer lasers such as KrF, KrCl, ArF or ArCl can be used. The output of these light sources is preferably 10 to 5,000 W.

これらの光源の光の波長は、基板上に形成された膜中のポリシロキサン材料によって少しでも吸収があればよく、170nm以上600nm以下であることが好ましい。光処理において、光の照射量は、0.1J/cm2以上1,000J/cm2以下であることが好ましく、より好ましくは1J/cm2以上100J/cm2以下である。また、光処理と同時にオゾンを発生させても構わない。上述した条件で光処理することによって、基板上に形成した膜中のポリシロキサン材料の酸化反応が進行し、焼成後の膜質を向上させることができる。 The light wavelength of these light sources may be absorbed by the polysiloxane material in the film formed on the substrate as much as possible, and is preferably 170 nm or more and 600 nm or less. In light treatment, a light irradiation amount is preferably at 0.1 J / cm 2 or more 1,000 J / cm 2 or less, more preferably 1 J / cm 2 or more 100 J / cm 2 or less. Moreover, ozone may be generated simultaneously with the light treatment. By performing the light treatment under the above-described conditions, the oxidation reaction of the polysiloxane material in the film formed on the substrate proceeds, and the film quality after baking can be improved.

上記焼成工程の後に、硬化膜の表面を疎水化処理剤にさらしても構わない。硬化膜を疎水化処理剤にさらすことで、該硬化膜中のシラノール基と疎水化処理剤とが反応し、硬化膜の表面を疎水化することができる。   After the baking step, the surface of the cured film may be exposed to a hydrophobizing agent. By exposing the cured film to a hydrophobizing agent, the silanol groups in the cured film react with the hydrophobizing agent, and the surface of the cured film can be hydrophobized.

本発明の別の態様は、上述した製造方法により得られる硬化膜を提供する。本発明の更に別の態様は、該硬化膜を含む半導体装置を提供する。半導体装置の例は、例えば液晶表示素子、集積回路素子、半導体記憶素子、及び固体撮像素子等である。本発明が提供する硬化膜は、半導体装置において、例えば層間絶縁膜、素子分離膜、STI用絶縁膜、PMD(Pre Metal Dielectric)膜、平坦化膜、表面保護膜、及び封止膜等として好適に利用できる。   Another aspect of the present invention provides a cured film obtained by the production method described above. Yet another embodiment of the present invention provides a semiconductor device including the cured film. Examples of the semiconductor device are a liquid crystal display element, an integrated circuit element, a semiconductor memory element, a solid-state imaging element, and the like. The cured film provided by the present invention is suitable for a semiconductor device, for example, as an interlayer insulating film, an element isolation film, an STI insulating film, a PMD (Pre Metal Dielectric) film, a planarizing film, a surface protective film, a sealing film, and the like. Available to:

以下、実施例及び比較例により本発明の実施の形態をより詳細に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited to these.

(1) 重量平均分子量(Mw)測定
手法1: ポリシロキサン中間縮合物の重量平均分子量(Mw)測定
島津製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)SCL−1APvp、Shodex KF−804Lカラムを使用した。テトラヒドロフラン溶媒中、ポリシロキサン中間縮合物を1質量%溶液にして測定し、示差屈折率計(RI)により標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
(1) Weight average molecular weight (Mw) measurement
Method 1: Weight average molecular weight (Mw) measurement of polysiloxane intermediate condensate Gel Permeation Chromatography (GPC) SCL-1APvp, Shodex KF-804L column manufactured by Shimadzu was used. In a tetrahydrofuran solvent, the polysiloxane intermediate condensate was measured as a 1% by mass solution, and the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polyethylene glycol was determined by a differential refractometer (RI).

手法2: ポリシロキサン材料の重量平均分子量(Mw)測定
東ソー製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)HLC−8220、TSKgelGMHHR−Mカラムを使用した。アセトン溶媒中、ポリシロキサン材料を1質量%溶液にして測定し、示差屈折率計(RI)により標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
Method 2: Measurement of weight average molecular weight (Mw) of polysiloxane material A gel permeation chromatography (GPC) HLC-8220 manufactured by Tosoh, TSKgelGMH HR- M column was used. A polysiloxane material was measured in a 1% by mass solution in an acetone solvent, and a weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polymethyl methacrylate was determined by a differential refractometer (RI).

(2) ポリシロキサン材料の29Si−NMR測定
サンプル調製:ポリシロキサン材料濃度(実験上は固形分濃度とした)25質量%の重アセトン溶液にクロミニウムアセチルアセトネートを0.6質量%添加し、サンプル調製を行った。
測定条件:日本電子製の核磁気共鳴(NMR)装置:ECA700、プローブSI10を使用し、待ち時間120秒、積算回数200回で積算を行った。
ピーク解析:4官能シラン化合物に由来する4官能シロキサン成分(Q成分)の、溶液又は固体の29Si−NMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜4にそれぞれ相当するq0〜q4成分量を求めた。
(2) 29 Si-NMR measurement of polysiloxane material Sample preparation: 0.6 mass% of chromium acetylacetonate was added to 25 mass% heavy acetone solution of polysiloxane material concentration (in the experiment, solid content concentration). Sample preparation was performed.
Measurement conditions: Nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus manufactured by JEOL Ltd .: ECA700 and probe SI10 were used, and the integration was performed with a waiting time of 120 seconds and an integration count of 200 times.
Peak analysis: q0 to q4 components corresponding to 0 to 4 siloxane bonds from each peak area of 29 Si-NMR analysis of a solution or solid of a tetrafunctional siloxane component (Q component) derived from a tetrafunctional silane compound The amount was determined.

29Si−NMR分析から、ポリシロキサン材料中の全4官能シロキサン成分(すなわち、シロキサン結合数が0に相当する成分(q0成分)、シロキサン結合数が1つに相当する成分(q1成分)、シロキサン結合数が2つに相当する成分(q2成分)、シロキサン結合数が3つに相当する成分(q3成分)、及びシロキサン結合数が4に相当する成分(q4成分)の合計)のピーク強度に対する、該ポリシロキサン材料中のシロキサン結合数lに相当する成分(すなわちql成分)のピーク強度の比Ql(上記各々のlは、0,1,2,3又は4を表す)を求めた。 29 From the Si-NMR analysis, all the tetrafunctional siloxane components in the polysiloxane material (ie, the component corresponding to 0 siloxane bond (q0 component), the component corresponding to 1 siloxane bond (q1 component), siloxane The peak intensity of the component corresponding to two bonds (q2 component), the component corresponding to three siloxane bonds (q3 component), and the component corresponding to four siloxane bonds (q4 component)) The ratio Q1 (where each l represents 0, 1, 2, 3 or 4) of the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds in the polysiloxane material (ie, the ql component) was determined.

同様に、n=1の3官能シラン化合物に由来する3官能シロキサン成分(T成分)についても、溶液又は固体の29Si−NMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜3にそれぞれ相当するt0〜t3成分量、及び全3官能シロキサン成分に対するシロキサン結合数mに相当する成分(すなわちtm成分)のピーク強度の比Tm(上記各々のmは、0,1,2又は3を表す)を求めた。 Similarly, the trifunctional siloxane component (T component) derived from the trifunctional silane compound of n = 1 also has a siloxane bond number corresponding to 0 to 3 from each peak area of 29 Si-NMR analysis of solution or solid. The ratio Tm of the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds m (i.e., the tm component) with respect to the total amount of t0 to t3 components and the total trifunctional siloxane component (that is, each m represents 0, 1, 2, or 3) Asked.

同様に、n=2の2官能シラン化合物に由来する2官能シロキサン成分(D成分)についても、溶液又は固体の29Si−NMR分析の各ピーク面積より、シロキサン結合数が0〜2にそれぞれ相当するd0〜d2成分量、及び全2官能シロキサン成分に対するシロキサン結合数nに相当する成分(すなわちdn成分)のピーク強度の比Dn(上記各々のnは、0,1又は2を表す)を求めた。 Similarly, the bifunctional siloxane component (D component) derived from the bifunctional silane compound of n = 2 also has a siloxane bond number of 0 to 2 from the respective peak areas of 29 Si-NMR analysis of the solution or solid. The ratio Dn (where each n represents 0, 1, or 2) of the peak intensity of the component corresponding to the number of siloxane bonds n to the total bifunctional siloxane component (ie, the dn component) is obtained. It was.

これらの値から式(2)に従って値(A)を求めた。   The value (A) was determined from these values according to the formula (2).

[膜評価項目]
(3)揮発成分の評価
サンプル調製: ポリシロキサン材料溶液を6インチのSi基板上に1mL滴下し、この基板を空気中、140℃で5分間又は50℃で15分間、ホットプレート上でプリベークし、溶媒を除去した。
測定条件: 得られた塗布基板から、FRONTIER LAB製のパイロライザ(PY−2010D)を使用して、揮発成分を採取し、それをAgilent Technologies製のGCシステム(6890N)及びMSシステム(5975)で測定した。パイロライザの測定条件は、昇温速度20℃/分で150℃から600℃までの昇温であり、GC−MSの測定条件は、カラム:UA−1、オーブン温度:50℃(5分間保持)→450℃(20℃/分)、インジェクション温度:300℃、AUX2温度:360℃、フローレート:He(1.0ml/分)である。得られた測定結果につき、140℃PB膜において、保持時間8〜15分のピークの信号強度が、比較例1の信号強度に比べて60%以下に減少しているものを○、していないものを×とし、140℃PB膜及び50℃PB膜で、保持時間8〜15分のピークの信号強度が、比較例1の信号強度に比べて60%以下に減少しているものを◎とした。
[Film evaluation items]
(3) Preparation of sample for evaluation of volatile components: 1 mL of a polysiloxane material solution is dropped on a 6-inch Si substrate, and this substrate is pre-baked in air at 140 ° C. for 5 minutes or at 50 ° C. for 15 minutes on a hot plate. The solvent was removed.
Measurement conditions: From the obtained coated substrate, a volatile component was collected using a pyronizer LAB pyrolyzer (PY-2010D), and measured with a GC system (6890N) and an MS system (5975) manufactured by Agilent Technologies. did. The measurement conditions of the pyrolyzer are a temperature increase from 150 ° C. to 600 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./min, and the GC-MS measurement conditions are column: UA-1, oven temperature: 50 ° C. (held for 5 minutes). → 450 ° C. (20 ° C./min), injection temperature: 300 ° C., AUX2 temperature: 360 ° C., flow rate: He (1.0 ml / min). Regarding the obtained measurement results, in the 140 ° C. PB film, the peak signal intensity of holding time of 8 to 15 minutes is less than 60% compared with the signal intensity of Comparative Example 1, and is not marked. In the case of 140 ° C. PB film and 50 ° C. PB film, the peak signal intensity of the retention time of 8 to 15 minutes is reduced to 60% or less as compared with the signal intensity of Comparative Example 1 as ◎. did.

(4) 埋め込み性
開口幅20nm及び深さ1μm(すなわちアスペクト比50)のトレンチを有するSi基板にポリシロキサン材料溶液を用いて成膜した後、100℃で2分間、続いて140℃で5分間、ホットプレート上で段階的にプリベークした。その後、700℃、酸素濃度10ppm以下の雰囲気下で焼成した。焼成後、トレンチを有するSi基板を割断し、FIB加工をした後、日立製作所製、走査型電子顕微鏡(SEM)S4800を使用し、加速電圧1kVで断面を観察した。1つの割断した基板中、1000箇所のトレンチ部分を観察した。全ての箇所でボイド又はシームが無くトレンチ内が埋まっている場合を◎、10個以下のトレンチにボイド又はシームがある場合を○、10個より多く100個以下のトレンチにボイド又はシームがある場合を△、100個より多いトレンチにボイド又はシームがある場合を×とした。
(4) Embedding property After forming a film using a polysiloxane material solution on a Si substrate having a trench having an opening width of 20 nm and a depth of 1 μm (that is, an aspect ratio of 50), the film is formed at 100 ° C. for 2 minutes and subsequently at 140 ° C. for 5 minutes And prebaked in stages on a hot plate. Thereafter, firing was performed in an atmosphere of 700 ° C. and an oxygen concentration of 10 ppm or less. After firing, the Si substrate having a trench was cleaved and subjected to FIB processing, and then a cross section was observed at an acceleration voltage of 1 kV using a scanning electron microscope (SEM) S4800 manufactured by Hitachi. 1000 trench portions were observed in one cleaved substrate. When there are no voids or seams at all locations and the trench is filled ◎ When there are voids or seams in 10 or less trenches ○ When there are voids or seams in more than 10 trenches and 100 or less trenches Δ, and a case where there are voids or seams in more than 100 trenches was marked with ×.

(5) クラック耐性
Si基板にポリシロキサン材料溶液を種々の厚みで塗布して成膜した後、100℃で2分間、続いて140℃で5分間、ホットプレート上で段階的にプリベークした。その後700℃、N2雰囲気下で焼成し、焼成後の膜の表面を光学顕微鏡にて観察した。光学顕微鏡にて、膜にクラックが入っているか否かを判定した。クラック限界膜厚(すなわちクラックが観察されない最大膜厚)が0.8μm未満の場合を×、0.8μm以上1.0μm未満の場合を△、1.0μm以上1.2μm未満の場合を○、1.2μm以上の場合を◎とした。
(5) Crack resistance The polysiloxane material solution was applied to the Si substrate in various thicknesses to form a film, and then prebaked stepwise on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes and then at 140 ° C. for 5 minutes. Thereafter, firing was performed at 700 ° C. in an N 2 atmosphere, and the surface of the fired film was observed with an optical microscope. It was determined with an optical microscope whether or not the film had cracks. The case where the crack limit film thickness (that is, the maximum film thickness at which no crack is observed) is less than 0.8 μm is x, the case where it is 0.8 μm or more and less than 1.0 μm is Δ, the case where it is 1.0 μm or more and less than 1.2 μm is ○, The case of 1.2 μm or more was marked with “◎”.

[実施例1]
還流管及び滴下ロートを有する500mL4つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)22.2g、テトラエトキシシラン(TEOS)8.9g、及びエタノール41gを入れ、オイルバスを用いて78℃で加熱還流した。ここへ水19.2g及び0.7質量%硝酸水溶液0.31gを滴下して加え、滴下終了後78℃で2時間反応させた(第一工程)。
[Example 1]
A 500 mL four-necked flask with a reflux tube and a dropping funnel is charged with 22.2 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 8.9 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 41 g of ethanol, and heated to reflux at 78 ° C. using an oil bath. did. To this, 19.2 g of water and 0.31 g of a 0.7 mass% nitric acid aqueous solution were added dropwise, and after completion of the dropwise addition, the reaction was carried out at 78 ° C. for 2 hours (first step).

ここに、エタノール119g及びPL−06L(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)95.2g、0.7質量%硝酸水溶液2.75gを滴下した後に、80℃まで加熱後、4時間還流して、ポリシロキサン材料を得た(第二工程)。   119 g of ethanol and PL-06L (manufactured by Fuso Chemical Industries, average primary particle diameter 6 nm, water-dispersed silica particles having a concentration of 6.3% by mass) 95.2 g and a 0.7% by mass nitric acid aqueous solution 2.75 g were added dropwise. Later, after heating to 80 ° C., the mixture was refluxed for 4 hours to obtain a polysiloxane material (second step).

還流後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)(沸点146℃)を300g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、ポリシロキサン材料溶液(固形分濃度20質量%のPGMEA溶液)を得た(第三工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。   After refluxing, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) (boiling point 146 ° C.) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a polysiloxane material solution (solid content concentration 20% by mass). PGMEA solution) was obtained (third step). The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3.

[実施例2〜実施例7]
実施例1における反応条件のみを変更してポリシロキサン材料溶液を得た。変更した条件は、表1にまとめて示す。評価結果は表3にまとめて示す。なおこれらの例のうち実施例3につき、29Si−NMRスペクトルを図1に示し、熱分解GC−MS(プリベーク条件:140℃で5分間)の結果を図4に示す。また実施例3の場合の値(A)の算出手順を以下に示す。
図1に示す29Si−NMR分析結果より、
t0=0、t1=1、t2=2.45、t3=1.64
q0=0、q1=0、q2=0.12、q3=0.83、q4=3.35
を得た。これらより、
T0=0、T1=0.2、T2=0.48、T3=0.32
Q0=0、Q1=0、Q2=0.03、Q3=0.19、Q4=0.78
T=0.54、Q=0.46
を得た。以上の値を、上記式(2)に代入すると
末端量(A)=(0.54*(0*3+0.2*2+0.48*1+0.32*0)/3+0.46*(0*4+0*3+0.03*2+0.19*1+0.78*0)/4)*100(%)=19%と算出された。
[Examples 2 to 7]
Only the reaction conditions in Example 1 were changed to obtain a polysiloxane material solution. The changed conditions are summarized in Table 1. The evaluation results are summarized in Table 3. Of these examples, for Example 3, the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG. 1, and the results of pyrolysis GC-MS (pre-baking conditions: 140 ° C. for 5 minutes) are shown in FIG. The calculation procedure of the value (A) in the case of Example 3 is shown below.
From the 29 Si-NMR analysis results shown in FIG.
t0 = 0, t1 = 1, t2 = 2.45, t3 = 1.64
q0 = 0, q1 = 0, q2 = 0.12, q3 = 0.83, q4 = 3.35
Got. From these,
T0 = 0, T1 = 0.2, T2 = 0.48, T3 = 0.32.
Q0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 0.03, Q3 = 0.19, Q4 = 0.78
T = 0.54, Q = 0.46
Got. When the above values are substituted into the above formula (2), the terminal amount (A) = (0.54 * (0 * 3 + 0.2 * 2 + 0.48 * 1 + 0.32 * 0) /3+0.46* (0 * 4 + 0 * 3 + 0.03 * 2 + 0.19 * 1 + 0.78 * 0) / 4) * 100 (%) = 19%.

[実施例8]
還流管及び滴下ロートを有する500mL4つ口フラスコに、ジメチルジメトキシシラン0.4g、メチルトリメトキシシラン(MTMS)21.8g、テトラエトキシシラン(TEOS)8.9g、及びエタノール160gを入れ、攪拌して30℃にした。ここへ水19.2g及び0.7質量%硝酸水溶液3.05gを滴下して加え、滴下終了後、30℃で1時間反応させた(第一工程)。
[Example 8]
In a 500 mL four-necked flask having a reflux tube and a dropping funnel, 0.4 g of dimethyldimethoxysilane, 21.8 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 8.9 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 160 g of ethanol are stirred and stirred. 30 ° C. To this, 19.2 g of water and 3.05 g of a 0.7 mass% nitric acid aqueous solution were added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 30 ° C. for 1 hour (first step).

ここに、PL−06L(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)92.6gを滴下した後に、80℃まで加熱後、5時間還流して、ポリシロキサン材料を得た(第二工程)。   92.6 g of PL-06L (average primary particle diameter 6 nm, water-dispersed silica particles of 6.3% by mass concentration manufactured by Fuso Chemical Industries) was added dropwise thereto, heated to 80 ° C., and then refluxed for 5 hours. A polysiloxane material was obtained (second step).

還流後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)を300g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第三工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。   After refluxing, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (third step). ). The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2013151581
Figure 2013151581

[実施例9]
還流管及び滴下ロートを有する500mL4つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)22.2g、テトラエトキシシラン(TEOS)8.9g、エタノール160g、及びPL−06L(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)95.2gを入れて攪拌して80℃に昇温、還流した。ここへ水19.2g及び0.7質量%硝酸水溶液3.05gを滴下して加え、滴下終了後78℃で6時間反応させ、ポリシロキサン材料を得た(第一工程)。
[Example 9]
In a 500 mL four-necked flask having a reflux tube and a dropping funnel, 22.2 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 8.9 g of tetraethoxysilane (TEOS), 160 g of ethanol, and PL-06L (average primary particles manufactured by Fuso Chemical Industries) 95.2 g of water-dispersed silica particles having a diameter of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass) were added and stirred, heated to 80 ° C. and refluxed. To this, 19.2 g of water and 3.05 g of a 0.7% by mass aqueous nitric acid solution were added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 78 ° C. for 6 hours to obtain a polysiloxane material (first step).

その後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)を300g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第二工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。   Thereafter, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (second step). . The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3.

[実施例10]
還流管及び滴下ロートを有する500mL4つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)22.2g、テトラエトキシシラン(TEOS)8.9g、エタノール160g、及びPL−06L(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)95.2gを入れて攪拌して78℃に昇温、還流した。ここへ水19.2g及び0.7質量%硝酸水溶液3.05gを滴下して加え、滴下終了後、80℃で0.5時間反応させ、ポリシロキサン材料を得た(第一工程)。
[Example 10]
In a 500 mL four-necked flask having a reflux tube and a dropping funnel, 22.2 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 8.9 g of tetraethoxysilane (TEOS), 160 g of ethanol, and PL-06L (average primary particles manufactured by Fuso Chemical Industries) 95.2 g of water-dispersed silica particles having a diameter of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass) were added and stirred, heated to 78 ° C. and refluxed. 19.2 g of water and 3.05 g of 0.7 mass% nitric acid aqueous solution were added dropwise thereto, and after completion of the addition, the reaction was carried out at 80 ° C. for 0.5 hours to obtain a polysiloxane material (first step).

その後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)を300g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第二工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。   Thereafter, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (second step). . The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3.

[実施例11]
還流管及び滴下ロートを有する500mL4つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)13.7g、テトラエトキシシラン(TEOS)23.4g、及びエタノール83gを入れて攪拌して78℃に昇温、還流した。ここへ水19.2g及び0.7質量%硝酸水溶液3.05gを滴下して加え、滴下終了後、78℃で2時間反応させ、ポリシロキサン材料を得た(第一工程)。
[Example 11]
In a 500 mL four-necked flask having a reflux tube and a dropping funnel, 13.7 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 23.4 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 83 g of ethanol are stirred and heated to 78 ° C. and refluxed. did. 19.2 g of water and 3.05 g of 0.7 mass% nitric acid aqueous solution were added dropwise thereto, and after completion of the dropwise addition, reaction was carried out at 78 ° C. for 2 hours to obtain a polysiloxane material (first step).

その後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)を300g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第二工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。   Thereafter, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (second step). . The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3.

[実施例12〜実施例15]
実施例11における反応条件のみを変更してポリシロキサン材料溶液を得た。変更した条件は、表2にまとめて示す。評価結果は表3にまとめて示す。
実施例14の29Si−NMRスペクトルを図2に示す。
[Examples 12 to 15]
Only the reaction conditions in Example 11 were changed to obtain a polysiloxane material solution. The changed conditions are summarized in Table 2. The evaluation results are summarized in Table 3.
The 29 Si-NMR spectrum of Example 14 is shown in FIG.

Figure 2013151581
Figure 2013151581

[比較例1]
500mL4つ口フラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)11.6g、テトラエトキシシラン(TEOS)4.4g、及びエタノール20gを入れて攪拌し、ここへ水11.5g及び0.7質量%硝酸水溶液1.53gを室温で滴下して加え、滴下終了後、30分間攪拌し、24時間静置して、ポリシロキサン中間縮合物を得た(第一工程)。
[Comparative Example 1]
In a 500 mL four-necked flask, 11.6 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 4.4 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 20 g of ethanol are added and stirred, and 11.5 g of water and 0.7% by mass nitric acid aqueous solution are stirred here. 1.53 g was added dropwise at room temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 30 minutes and allowed to stand for 24 hours to obtain a polysiloxane intermediate condensate (first step).

次に、蒸留塔及び滴下ロートを有する4つ口の500mLフラスコに、PL−06L(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)47.6g及びエタノール80gを入れ、5分間攪拌し、先に合成したポリシロキサン中間縮合物を室温で滴下した。滴下終了後30分間攪拌した後、4時間還流し、ポリシロキサン材料を得た(第二工程)。   Next, 47.6 g of PL-06L (average primary particle size 6 nm, water-dispersed silica particles having a concentration of 6.3% by mass, manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd.) 47.6 g and ethanol are added to a four-neck 500 mL flask having a distillation column and a dropping funnel. 80 g was added and stirred for 5 minutes, and the previously synthesized polysiloxane intermediate condensate was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was stirred for 30 minutes and then refluxed for 4 hours to obtain a polysiloxane material (second step).

還流後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)を150g添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第三工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の、上記(1)〜(5)で示される物性評価を行った。評価結果を表3に示す。29Si−NMRスペクトルを図3に示し、熱分解GC−MS(プリベーク条件:140℃で5分間)の結果を図4に示す。 After refluxing, 150 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (third step). ). The physical property evaluation shown by said (1)-(5) of the produced | generated polysiloxane material solution was performed. The evaluation results are shown in Table 3. The 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG. 3, and the result of pyrolysis GC-MS (pre-baking conditions: 140 ° C. for 5 minutes) is shown in FIG.

[比較例2]
1Lセパラブルフラスコに、メチルトリメトキシシラン(MTMS)11.1g、テトラエトキシシラン(TEOS)4.4g、及びエタノール320gを入れて攪拌して0℃に冷却した。ここへ水9.6g及び0.7質量%硝酸水溶液0.15gを滴下して加え、滴下終了後、0℃で0.25時間反応させ、ポリシロキサン材料を得た(第一工程)。
[Comparative Example 2]
In a 1 L separable flask, 11.1 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), 4.4 g of tetraethoxysilane (TEOS), and 320 g of ethanol were stirred and cooled to 0 ° C. 9.6 g of water and 0.15 g of a 0.7% by mass nitric acid aqueous solution were added dropwise thereto, and after completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at 0 ° C. for 0.25 hour to obtain a polysiloxane material (first step).

還流後、プロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)300gを添加し、ロータリーエバポレーターを用いてメタノール、エタノール、水、及び硝酸を留去し、固形分濃度20質量%のPGMEA溶液を得た(第二工程)。生成したポリシロキサン材料溶液の評価結果を表3に示す。ただし、この例では、均一な硬化膜を形成できなかったため、(5)の測定は行わなかった。   After reflux, 300 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, and methanol, ethanol, water and nitric acid were distilled off using a rotary evaporator to obtain a PGMEA solution having a solid content concentration of 20% by mass (second step). ). Table 3 shows the evaluation results of the resulting polysiloxane material solution. However, in this example, since a uniform cured film could not be formed, the measurement of (5) was not performed.

Figure 2013151581
Figure 2013151581

本発明のポリシロキサン材料から得られる硬化膜は、液晶表示素子、集積回路素子、半導体記憶素子、及び固体撮像素子等の半導体装置用の層間絶縁膜、素子分離膜、STI用絶縁膜、PMD(Pre Metal Dielectric)膜、平坦化膜、表面保護膜、及び封止膜等として好適に使用できる。   The cured film obtained from the polysiloxane material of the present invention is a liquid crystal display element, an integrated circuit element, a semiconductor memory element, an interlayer insulating film for a semiconductor device such as a solid-state imaging element, an element isolation film, an STI insulating film, PMD ( It can be suitably used as a Pre Metal Dielectric film, a planarizing film, a surface protective film, a sealing film, and the like.

Claims (9)

下記一般式(1):
1 nSiX1 4-n (1)
{式中、R1は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はアセトキシ基であり、複数存在する場合のR1及びX1はそれぞれ独立しており、そしてnは0〜3の整数である。}
で表されるシラン化合物に由来する重縮合構造単位を有するポリシロキサン材料であって、
29Si−NMR分析から、下記式(2):
(A)=D*Σ{Dn*(2−n)}/2+T*Σ{Tm*(3−m)}/3+Q*Σ{Ql*(4−l)}/4×100(%) (2)
{式中、
D=Σdn/(Σdn+Σtm+Σql)
T=Σtm/(Σdn+Σtm+Σql)
Q=Σql/(Σdn+Σtm+Σql)
Dn=dn/Σdn
Tm=tm/Σtm
Ql=ql/Σql
dn=29Si−NMRから求まる、二官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がnに相当する成分の積分値
tm=29Si−NMRから求まる、三官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がmに相当する成分の積分値
ql=29Si−NMRから求まる、四官能シロキサン成分のうちシロキサン結合数がlに相当する成分の積分値
(但し、nは0,1又は2、mは0,1,2又は3、そしてlは0,1,2,3又は4である)
である}
により算出される値(A)が、15%≦(A)≦70%を満足する、ポリシロキサン材料。
The following general formula (1):
R 1 n SiX 1 4-n (1)
{In the formula, R 1 is a hydrocarbon group hydrogen atom or a C1-10, X 1 is a halogen atom, an alkoxy group, or an acetoxy group having 1 to 6 carbon atoms, R 1 in the case where there are multiple And X 1 are each independent, and n is an integer of 0-3. }
A polysiloxane material having a polycondensation structural unit derived from a silane compound represented by:
From 29 Si-NMR analysis, the following formula (2):
(A) = D * Σ {Dn * (2-n)} / 2 + T * Σ {Tm * (3-m)} / 3 + Q * Σ {Ql * (4-1)} / 4 × 100 (%) 2)
{Where,
D = Σdn / (Σdn + Σtm + Σql)
T = Σtm / (Σdn + Σtm + Σql)
Q = Σql / (Σdn + Σtm + Σql)
Dn = dn / Σdn
Tm = tm / Σtm
Ql = ql / Σql
dn = 29 Integral value of a component having a siloxane bond number corresponding to n among difunctional siloxane components determined from 29 Si-NMR tm = 29 A siloxane bond number corresponding to m among trifunctional siloxane components determined from Si-NMR Integral value of component ql = 29 Integral value of component corresponding to l of siloxane bonds among tetrafunctional siloxane components obtained from Si-NMR (where n is 0, 1 or 2, m is 0, 1, 2 or 3 and l is 0, 1, 2, 3 or 4)
Is}
A polysiloxane material in which the value (A) calculated by the formula satisfies 15% ≦ (A) ≦ 70%.
前記ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくは前記ポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含む、請求項1に記載のポリシロキサン材料。   The polysiloxane material of claim 1, further comprising silica particles that are mixed in the polysiloxane material or condensed in the polysiloxane material, or both. 請求項1又は2に記載のポリシロキサン材料、及び溶媒を含む、ポリシロキサン材料溶液。   A polysiloxane material solution comprising the polysiloxane material according to claim 1 or 2 and a solvent. 前記一般式(1)で表されるシラン化合物を含む原料を加水分解重縮合させることを含む工程によってポリシロキサン材料を得るポリシロキサン材料形成工程、並びに
前記ポリシロキサン材料に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル及び炭化水素系溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の溶媒であって、沸点が100〜200℃である溶媒を加えた後、蒸留により沸点100℃以下の成分を留去することによって、ポリシロキサン材料溶液を得る溶液形成工程
を含む、請求項3に記載のポリシロキサン材料溶液の製造方法。
A polysiloxane material forming step of obtaining a polysiloxane material by a step including hydrolytic polycondensation of a raw material containing the silane compound represented by the general formula (1), and an alcohol, a ketone, an ester, By adding a solvent having a boiling point of 100 to 200 ° C., which is selected from the group consisting of an ether and a hydrocarbon solvent, by distilling off components having a boiling point of 100 ° C. or less by distillation, The manufacturing method of the polysiloxane material solution of Claim 3 including the solution formation process which obtains a polysiloxane material solution.
前記ポリシロキサン材料形成工程において、加水分解重縮合前、加水分解重縮合中及び加水分解重縮合後の少なくともいずれかの時点で系中にシリカ粒子を添加することによって、前記ポリシロキサン材料中に混合されており、若しくは前記ポリシロキサン材料中に縮合されており、又はこれらの両者であるシリカ粒子を更に含むポリシロキサン材料を形成する、請求項4に記載のポリシロキサン材料溶液の製造方法。   In the polysiloxane material forming step, silica particles are added to the system at least at any point before, during or after hydrolysis polycondensation, and mixed into the polysiloxane material. The method for producing a polysiloxane material solution according to claim 4, wherein a polysiloxane material further comprising silica particles that are or are condensed in the polysiloxane material or are both of them is formed. 請求項3に記載のポリシロキサン材料溶液を基板上に塗布して塗布基板を得る塗布工程、及び
前記塗布工程で得た塗布基板を加熱する焼成工程
を含む、硬化膜の製造方法。
The manufacturing method of a cured film including the application | coating process which apply | coats the polysiloxane material solution of Claim 3 on a board | substrate, and obtains an application | coating board | substrate, and the baking process which heats the application | coating board | substrate obtained at the said application | coating process.
前記基板がトレンチ構造を有する、請求項6に記載の硬化膜の製造方法。   The method for producing a cured film according to claim 6, wherein the substrate has a trench structure. 請求項6又は7に記載の製造方法により得られる、硬化膜。   A cured film obtained by the production method according to claim 6. 請求項8に記載の硬化膜を含む、半導体装置。   A semiconductor device comprising the cured film according to claim 8.
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