JP2014057074A - Condensation reaction product for filling polysiloxane-based trench and method for manufacturing trench filling film - Google Patents

Condensation reaction product for filling polysiloxane-based trench and method for manufacturing trench filling film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a condensation reaction product for filling a trench, a solution of which having good storage stability, the solution being suitable for using for filling the trench formed in a substrate with silicon oxide, having high filling performance, permitting formation of a thick film, and having good crack resistance; and a method for manufacturing a trench filling film.SOLUTION: A condensation reaction product for filling a trench contains a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles, and a mixed solvent or an organic solvent (C), the mixed solvent comprising an organic solvent (A) having a vapor pressure of 530 Pa or above at 20°C and a boiling point of 80°C or above and below 130°C and an organic solvent (B) having a vapor pressure of below 530 Pa at 20°C and a boiling point of 130°C or above and 200°C or below, and the organic solvent (C) having a vapor pressure of 530 Pa or above at 20°C and a boiling point of 130°C or above and 200°C or below.

Description

本発明は、半導体素子に形成されたトレンチ内の絶縁保護膜用トレンチ埋め込み用縮合反応物及びトレンチ埋め込み膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a condensation reaction product for filling a trench for an insulating protective film in a trench formed in a semiconductor element, and a method for manufacturing a trench filling film.

D R AM ( D ynamic R an d o m Ac c e s s M e m o r y ) に代表される電子デバイスの構成要素であるトランジスタなどの回路素子を電気的に分離するための技術のひとつとして、シャロートレンチ分離技術(STI技術)が開発されている。STI技術とは、基板中、回路素子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、回路素子間の電気的分離を行う技術である。   Shallow trench isolation technology (STI technology) as one of the technologies to electrically isolate circuit elements such as transistors, which are components of electronic devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) Has been developed. The STI technique is a technique for electrically isolating circuit elements by forming a trench in a position corresponding to a gap between circuit elements in a substrate and embedding an insulating material in the trench.

デバイスの高集積化が進むにつれ、STI技術におけるトレンチ幅は狭くなり、そのためトレンチのアスペクト比( トレンチの深さを、トレンチの開口幅で除した値)も大きくなる傾向にある。   As device integration increases, the trench width in the STI technology becomes narrower, and therefore the trench aspect ratio (the value obtained by dividing the trench depth by the opening width of the trench) tends to increase.

このようなトレンチ埋め込みに使われる材料としては、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。
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、塗布法によりトレンチの微細溝を埋設し、酸化雰囲気下の焼成によりシリカ膜を形成する方法が知られている。酸化シリコン前駆体としては、例えば、シリコーン材料などが用いられている。
しかしながら、シリコーン材料は、塗膜、焼成時に脱水、脱アルコール縮合反応を伴うため、得られたシリカ膜中にクラックが発生したり、埋め込み部におけるシーム(トレンチの底面付近において、埋め込み材料と基板材料との間に間隙が生じる現象)やボイド(埋め込み材料の一部に空隙が生じる現象)といった空隙の発生や、基板との剥がれが発生するという問題がある。
As a material used for such trench filling, silicon oxide is widely and suitably used because high electrical insulation is required.
As a means for embedding silicon oxide in the trench, a method is known in which a fine groove of a trench is buried by a coating method and a silica film is formed by baking in an oxidizing atmosphere. For example, a silicone material is used as the silicon oxide precursor.
However, since the silicone material is accompanied by dehydration and dealcoholization condensation reactions during coating and baking, the resulting silica film is cracked or the seam in the buried portion (in the vicinity of the bottom of the trench, the buried material and the substrate material). Between the substrate and the substrate) and voids (a phenomenon in which a portion of the embedded material has a void), and peeling from the substrate.

このような問題を回避する方法として、酸化シリコン粒子とシリコン原子バインダーから成るシリコーン材料(例えば、以下の特許文献1参照)や、末端シラノール基を少なくした水素化シリコーン化合物(例えば、以下の特許文献2参照)が提案されている。これらは、微細なトレンチ内に、シームやボイドが発生することなく、良好な埋め込み性を示すことが報告されている。ところが、近年回路素子の微細化により、トレンチはより微細で高アスペクト比になる傾向があり、高純度のシリカ膜を維持しつつ、トレンチへのより高い埋め込み性と膜自体の厚膜化が求められている。しかしながら、特許文献1の方法では、得られたシリカ膜に炭素成分が多く含まれ、高純度のシリカ膜を得ることができず、特許文献2の方法では、溶液中のシリコーン化合物の濃度を上げて塗布時の厚膜化を行おうとすると、埋め込み性が悪くなること、シリコーン化合物溶液の保存安定性が悪くなること、焼成後にクラックが入るなどの問題がある。そのため、塗布時に高いトレンチ埋め込み性と厚膜化を同時に満たしながら、焼成後に厚膜でもクラックが発生しにくい高純度のシリカ膜が求められている。   As a method for avoiding such a problem, a silicone material composed of silicon oxide particles and a silicon atom binder (see, for example, Patent Document 1 below), or a hydrogenated silicone compound having a reduced number of terminal silanol groups (for example, the following Patent Document: 2) has been proposed. These have been reported to show good embedding without generating seams or voids in fine trenches. However, with recent miniaturization of circuit elements, trenches tend to be finer and have a higher aspect ratio, and while maintaining a high-purity silica film, higher embedding in the trench and a thicker film are required. It has been. However, in the method of Patent Document 1, the obtained silica film contains a large amount of carbon components, and a high-purity silica film cannot be obtained. In the method of Patent Document 2, the concentration of the silicone compound in the solution is increased. If an attempt is made to increase the film thickness at the time of coating, there are problems such as poor embedding properties, poor storage stability of the silicone compound solution, and cracks after firing. Therefore, there is a demand for a high-purity silica film that simultaneously satisfies high trench embedding properties and thickening at the time of application, and that does not easily crack even after being fired.

特開2006−310448号公報JP 2006-310448 A 特開2008−101206号公報JP 2008-101206 A

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、基体に形成されたトレンチ内にシリコン酸化物を埋め込むために使用するのに好適な溶液の保存安定性が良く、埋め込み性が高く、厚膜化ができ、かつ良好なクラック耐性を有するトレンチ埋め込み用縮合反応物、及びトレンチ埋め込み膜の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its problem is that the storage stability of a solution suitable for use in embedding silicon oxide in a trench formed in a substrate is good, and the embedding property is improved. It is intended to provide a condensation reaction product for trench embedding that is high in thickness, can be thickened, and has good crack resistance, and a method for producing a trench embedding film.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、以下に示すトレンチ埋め込み用縮合反応物、トレンチ埋め込み膜の製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の通りである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found the following condensation reaction product for trench filling and a method for producing a trench filling film, and have completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.

[1]ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物、並びに20℃における蒸気圧が530Pa以上であり、かつ、沸点が80℃以上130℃未満である有機溶媒(A)、及び20℃における蒸気圧が530Pa未満であり、かつ、沸点が130℃以上200℃以下である有機溶媒(B)から成る混合溶媒、又は20℃における蒸気圧が530Pa以上であり、かつ、沸点が130℃以上200℃以下である有機溶媒(C)を含むことを特徴とするトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [1] Condensation reaction product of polysiloxane compound and silica particles, organic solvent (A) having a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 80 ° C. or higher and lower than 130 ° C., and vapor at 20 ° C. A mixed solvent comprising an organic solvent (B) having a pressure of less than 530 Pa and a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, or a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. A condensation reaction product for trench embedding comprising the following organic solvent (C):

[2]前記ポリシロキサン化合物が、HSiO3/2基、MeHSiO基、及びHSiO基からなる群から選ばれる基の少なくとも一種を40mol%以上有し、該ポリシロキサンの重量平均分子量が1,000以上200,000以下であり、かつ、前記シリカ粒子の平均一次粒径が1nm以上100nm以下である、前記[1]に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。 [2] The polysiloxane compound has 40 mol% or more of at least one group selected from the group consisting of HSiO 3/2 group, MeHSiO group, and H 2 SiO group, and the weight average molecular weight of the polysiloxane is 1, The condensation reaction product for trench embedding according to the above [1], wherein the silica particle has an average primary particle size of 1 nm or more and 100 nm or less.

[3]前記有機溶媒(A)が、アルコール、多価アルコール誘導体、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種類である、前記[1]又は[2]に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [3] In the above [1] or [2], the organic solvent (A) is at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol derivatives, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents. The condensation reaction product for trench filling as described.

[4]前記有機溶媒(B)が、アルコール、多価アルコール誘導体、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種類である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [4] The above-mentioned [1] to [3], wherein the organic solvent (B) is at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol derivatives, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents. The condensation reaction product for trench filling according to any one of the above.

[5]前記有機溶媒(C)が、アルコール、多価アルコール誘導体、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種類である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [5] The above-mentioned [1] to [4], wherein the organic solvent (C) is at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol derivatives, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents. The condensation reaction product for trench filling according to any one of the above.

[6]前記トレンチ埋め込み用縮合反応物に含まれる溶媒の合計に対して、前記有機溶媒(A)が、10質量%以上50質量%以下であり、前記有機溶媒(B)が、50質量%以上90質量%以下であるか、又は前記有機溶媒(C)が、60質量%以上である、前記[1]〜[5]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [6] The organic solvent (A) is 10% by mass or more and 50% by mass or less, and the organic solvent (B) is 50% by mass with respect to the total amount of the solvents contained in the trench filling condensation reaction product. The condensation reaction product for trench embedding according to any one of [1] to [5], which is 90% by mass or less or the organic solvent (C) is 60% by mass or more.

[7]前記縮合反応物が、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子に加えて、さらに下記一般式(1):
SiX4−n
{式中、nは、1〜3の整数であり、Rは水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数のR及びXは同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物と縮合反応させた反応物を含む、前記[1]〜[6]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
[7] In addition to the polysiloxane compound and the silica particles, the condensation reaction product further contains the following general formula (1):
R n SiX 4-n
{Wherein, n is an integer of 1 to 3, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group A plurality of R and X may be the same or different. } The condensation reaction product for trench embedding according to any one of [1] to [6], including a reaction product obtained by condensation reaction with a silane compound represented by

[8]前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
HSiX3
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の縮合反応物である、前記[1]〜[7]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
[8] The polysiloxane compound is represented by the following general formula (2):
HSiX 3
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. } The condensation reaction product for trench embedding according to any one of the above [1] to [7], which is a condensation reaction product of a silane compound represented by:

[9]前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
HSiX3
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物と、下記一般式(3):
SiX
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物、下記一般式(4):
SiX
{式中、Rは、炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そしてXは、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物、下記一般式(5):
SiX
{式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そして複数のR及びXは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシランか化合物、又は下記一般式(6):
SiX
{式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そしてRは、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物から選ばれる少なくとも1種との縮合反応物であり、該ポリシロキサン化合物中の、前記一般式(2)で表されるシラン化合物に由来する構造の割合が30mol%以上である、前記[1]〜[8]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
[9] The polysiloxane compound is represented by the following general formula (2):
HSiX 3
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. } And the following general formula (3):
SiX 4
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. }, The following general formula (4):
R 2 SiX 3
{Wherein R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; May be the same or different. }, The following general formula (5):
R 2 SiX 2
{In the formula, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; The plurality of R and X may be the same or different. } Or a compound represented by the following general formula (6):
R 3 SiX
{In the formula, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; R may be the same or different. } Is a condensation reaction product with at least one selected from silane compounds represented by the formula (2), and the proportion of the structure derived from the silane compound represented by the general formula (2) in the polysiloxane compound is 30 mol% or more The condensation reaction product for trench embedding according to any one of [1] to [8], wherein

[10]前記シリカ粒子が、前記ポリシロキサン化合物と前記シリカ粒子、又は前記ポリシロキサン化合物と前記シリカ粒子と前記シラン化合物との合計に対して、1質量%以上80質量%以下である、前記[1]〜[9]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [10] The silica particles are 1% by mass or more and 80% by mass or less based on the total of the polysiloxane compound and the silica particles, or the polysiloxane compound, the silica particles, and the silane compound. The condensation reaction product for trench embedding according to any one of 1] to [9].

[11]前記シラン化合物が、前記ポリシロキサン化合物とシリカ粒子とシラン化合物との合計に対して、0質量%超40質量%以下である、前記[1]〜[10]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   [11] The silane compound according to any one of [1] to [10], wherein the silane compound is greater than 0% by mass and less than or equal to 40% by mass with respect to the total of the polysiloxane compound, silica particles, and the silane compound. Condensation reaction product for trench filling.

前記[1]〜[11]のいずれかに記載の縮合反応物をスピンコーティング法によってトレンチを有する基板に塗布する工程を含み、該スピンコーティング法における少なくとも一段階目の回転数が50rpm以上700rpm以下であることを特徴とするトレンチ埋め込み膜の製造方法。   Including a step of applying the condensation reaction product according to any one of [1] to [11] to a substrate having a trench by a spin coating method, wherein a rotation speed of at least a first stage in the spin coating method is 50 rpm to 700 rpm. A method for producing a trench buried film, wherein:

本発明により、基体に形成されたトレンチ内に酸化シリコンを埋め込むために使用するのに好適な溶液の保存安定性が良く、埋め込み性が高く、厚膜化ができ、かつ良好なクラック耐性を有するトレンチ埋め込み用縮合反応物、及びトレンチ埋め込み膜の製造方法が提供される。   According to the present invention, the storage stability of a solution suitable for use in embedding silicon oxide in a trench formed in a substrate is good, the embedding property is high, the film thickness can be increased, and the crack resistance is good. A condensation reaction product for trench filling and a method for producing a trench filling film are provided.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明で使用されるポリスチレン換算重量平均分子量が1,000以上200,000以下で、HSiO3/2基、MeHSiO基、及びHSiO基からなる群から選ばれる少なくとも一種類の基を40mol%以上含むポリシロキサン化合物は、下記一般式(2)単独、又は該一般式(2)及び下記一般式(3)〜一般式(6)で表される少なくとも1種のシラン化合物を、酸性雰囲気下、一般式(2)〜一般式(6)で表されるシラン化合物に含有されるX数の合計に対して0.1当量以上10当量以下の水と、反応させた縮合反応物である:
HSiX3 一般式(2)
SiX 一般式(3)
SiX 一般式(4)
SiX 一般式(5)
SiX 一般式(6)
{一般式(5)及び一般式(6)中のRは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、一般式(2)〜一般式(6)中のXは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数のR及びXは、存在する場合、それぞれ、同一でも異なっていてもよく、そして一般式(4)中のRは、炭素数1〜10の炭化水素基である。}。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight used in the present invention is 1,000 to 200,000, and 40 mol% of at least one group selected from the group consisting of HSiO 3/2 group, MeHSiO group, and H 2 SiO group. The above-mentioned polysiloxane compound contains at least one silane compound represented by the following general formula (2) alone or the general formula (2) and the following general formula (3) to general formula (6) in an acidic atmosphere. A condensation reaction product obtained by reacting with 0.1 to 10 equivalents of water with respect to the total number of X contained in the silane compounds represented by the general formulas (2) to (6):
HSiX 3 general formula (2)
SiX 4 general formula (3)
R 2 SiX 3 general formula (4)
R 2 SiX 2 general formula (5)
R 3 SiX general formula (6)
{R in General Formula (5) and General Formula (6) is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X in General Formula (2) to General Formula (6) is a halogen atom , A group selected from the group consisting of an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms and an acetoxy group, and when present, a plurality of R and X may be the same or different from each other, and are represented by the general formula (4): R < 2 > in it is a C1-C10 hydrocarbon group. }.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の上記一般式(5)及び一般式(6)中のRの具体例としては、水素原子、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、i−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、i−ヘプチル、n−オクチル、i−オクチル、t―オクチル、n−ノニル、i−ノニル、n−デシル、i−デシル等の非環式又は環式の脂肪族炭化水素基、ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、シクロヘキセニルエチル、ノルボルネニルエチル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、スチレニル等の非環式又は環式アルケニル基、ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジル等のアラルキル基、PhCH=CH−基のようなアラアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基のようなアリール基が挙げられる。この中でも焼成時に酸化シリコン酸化物への転換の際に重量減少が少なく、収縮率が小さい基として、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基であり、より好ましくは水素基である。   Specific examples of R in the above general formula (5) and general formula (6) of the silane compound used in producing the polysiloxane compound used in the present invention include a hydrogen atom, methyl, ethyl, and n-propyl. , Isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, cyclopentyl, n-hexyl, i-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i Acyclic or cyclic aliphatic hydrocarbon groups such as -octyl, t-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, vinyl, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, cyclohexenyl, Acyclic or ring such as cyclohexenylethyl, norbornenylethyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, styryl An alkenyl group, an aralkyl group such as benzyl, phenethyl, 2-methylbenzyl, 3-methylbenzyl, 4-methylbenzyl, an aralkenyl group such as a PhCH = CH- group, an aryl such as a phenyl group, a tolyl group, and a xylyl group Groups. Among these, as a group having a small weight loss upon conversion to silicon oxide oxide upon firing and a small shrinkage rate, a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are preferable, and a hydrogen group is more preferable.

上記一般式(2)〜一般式(6)中のXの具体例としては、例えばクロライド、ブロマイド、アイオダイド等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のアルコキシ基、アセトキシ基等が挙げられる。この中でもクロライド、ブロマイド、アイオダイド等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基やアセトキシ基が縮合反応の反応性が高いため好ましい。   Specific examples of X in the above general formula (2) to general formula (6) include halogen atoms such as chloride, bromide and iodide, methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, i-propyloxy group, Examples thereof include an alkoxy group such as an n-butyloxy group, a t-butyloxy group, an n-hexyloxy group, and a cyclohexyloxy group, and an acetoxy group. Among these, halogen atoms such as chloride, bromide and iodide, alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, and acetoxy groups are preferable because of high reactivity of the condensation reaction.

上記一般式(4)中のRの具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、i−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、i−ヘプチル、n−オクチル、i−オクチル、t―オクチル、n−ノニル、i−ノニル、n−デシル、i−デシル等の非環式又は環式の脂肪族炭化水素基、ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、シクロヘキセニルエチル、ノルボルネニルエチル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、スチレニル等の非環式又は環式アルケニル基、ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジル等のアラルキル基、PhCH=CH−基のようなアラアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基のようなアリール基が挙げられる。この中でも焼成時に酸化シリコン酸化物への転換の際に重量減少が少なく収縮率が小さい基として、好ましくはメチル、エチル基である。 Specific examples of R 2 in the general formula (4) include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, cyclopentyl, Acyclic such as n-hexyl, i-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, i-heptyl, n-octyl, i-octyl, t-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, etc. Or a cyclic aliphatic hydrocarbon group, acyclic or cyclic alkenyl such as vinyl, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, cyclohexenyl, cyclohexenylethyl, norbornenylethyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, styryl Groups such as benzyl, phenethyl, 2-methylbenzyl, 3-methylbenzyl, 4-methylbenzyl, etc. Examples include an aralkyl group, an araalkenyl group such as a PhCH═CH— group, an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, and a xylyl group. Among these groups, methyl and ethyl groups are preferable as the group having a small weight loss and a small shrinkage rate upon conversion to silicon oxide during firing.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物は、上記一般式(2)の水素化シラン化合物及び/又は上記一般式(5)中のHSiX又はMeHSiXで表される水素化シラン化合物の割合が、ポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の合計に対して40mol%以上が好ましく、より好ましくは50mol%以上である。上記一般式(2)で表される水素化シラン化合物の量が上記範囲内に入っていることは、焼成時、酸化シリコン酸化物への転換の際の塗布膜の収縮率が小さくなるために、好ましい。また、水素化シラン化合物の中でも、上記一般式(2)で表される水素化シラン化合物の割合が30質量%以上であることが、クラック耐性を上げるため好ましい。 The polysiloxane compound used in the present invention is a ratio of the hydrogenated silane compound represented by the general formula (2) and / or the hydrogenated silane compound represented by H 2 SiX 2 or MeHSiX 2 in the general formula (5). However, it is preferably at least 40 mol%, more preferably at least 50 mol%, based on the total amount of silane compounds used in producing the polysiloxane compound. The amount of the hydrogenated silane compound represented by the general formula (2) is within the above range because the shrinkage rate of the coating film during the conversion to silicon oxide is reduced during firing. ,preferable. Further, among the hydrogenated silane compounds, the ratio of the hydrogenated silane compound represented by the general formula (2) is preferably 30% by mass or more in order to increase crack resistance.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物の製造の際に使用される上記一般式(3)で表されるシラン化合物の割合は、ポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の合計に対して30mol%以下であることが好ましく、より好ましくは20mol%以下である。上記の範囲内であることは、成膜性が良く収縮率も小さくなるため、好ましい。   The ratio of the silane compound represented by the general formula (3) used in the production of the polysiloxane compound used in the present invention is based on the total of the silane compounds used in producing the polysiloxane compound. It is preferable that it is 30 mol% or less, More preferably, it is 20 mol% or less. It is preferable to be within the above range since the film forming property is good and the shrinkage rate is small.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物の製造の際に使用される上記一般式(4)で表されるシラン化合物の割合は、ポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の合計に対して30mol%以下であることが好ましく、より好ましくは20mol%以下である。上記の範囲内であることは、成膜性が良く収縮率が小さいため、好ましい。   The ratio of the silane compound represented by the general formula (4) used in the production of the polysiloxane compound used in the present invention is based on the total of the silane compounds used in producing the polysiloxane compound. It is preferable that it is 30 mol% or less, More preferably, it is 20 mol% or less. It is preferable to be within the above range because the film forming property is good and the shrinkage rate is small.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物の製造の際に使用される上記一般式(5)で表されるシラン化合物の割合は、ポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の合計に対して50mol%以下であることが好ましく、より好ましくは30mol%以下である。上記の範囲内であることは、埋め込み性がよく、耐クラック性が高いため、好ましい。   The ratio of the silane compound represented by the general formula (5) used in the production of the polysiloxane compound used in the present invention is based on the total of the silane compounds used in producing the polysiloxane compound. The amount is preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol% or less. Being within the above range is preferable because the embedding property is good and the crack resistance is high.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物の製造の際に使用される上記一般式(6)で表されるシラン化合物の割合は、ポリシロキサン化合物を製造する際に用いられるシラン化合物の合計に対して30mol%以下であることが好ましく、より好ましくは20mol%以下である。上記の範囲内であることは、埋め込み性がよく、耐クラック性が高いため、好ましい。   The ratio of the silane compound represented by the general formula (6) used in the production of the polysiloxane compound used in the present invention is based on the total of the silane compounds used in producing the polysiloxane compound. It is preferable that it is 30 mol% or less, More preferably, it is 20 mol% or less. Being within the above range is preferable because the embedding property is good and the crack resistance is high.

ポリシロキサン化合物を製造する際、上記一般式(2)〜一般式(6)で表されるシラン化合物のうち使用されるものの少なくとも1種類のシラン化合物のXにハロゲン原子やアセトキシ化合物が含まれている場合は、縮合反応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、シラン化合物の他に酸触媒を加えても加えなくてもよい。また上記一般式(2)〜一般式(6)で表されるシラン化合物のうち使用されるもののXが全て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 producing a polysiloxane compound, a halogen atom or an acetoxy compound is contained in X of at least one of the silane compounds represented by the general formulas (2) to (6). In this case, since the reaction system shows acidity by adding water for the condensation reaction, an acid catalyst may or may not be added in addition to the silane compound. In addition, when all of the silane compounds represented by the above general formulas (2) to (6) are all alkoxy groups, it is preferable to add an acid catalyst.

酸触媒としては、無機酸又は有機酸を挙げることができる。
無機酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸等を挙げることができる。
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、グルタル酸等を挙げることができる。
Examples of the acid catalyst include inorganic acids and organic acids.
Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, and boric acid.
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. , 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.

これらの化合物は、一種又は二種以上を混合して用いることができる。また使用される酸触媒の量に関しては、ポリシロキサン化合物を製造する際の反応系のpHを0.01から6.0の範囲に調整することが、ポリシロキサン化合物の重量平均分子量を制御できるため好ましい。   These compounds can be used alone or in combination of two or more. Regarding the amount of the acid catalyst used, adjusting the pH of the reaction system in the production of the polysiloxane compound to a range of 0.01 to 6.0 can control the weight average molecular weight of the polysiloxane compound. preferable.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物は、有機溶媒中又は水と有機溶媒の混合溶液系中で製造される。縮合反応に使用され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、芳香族炭化水素化合物、アミド化合物等を挙げることができる。   The polysiloxane compound used in the present invention is produced in an organic solvent or a mixed solution system of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent used in the condensation reaction include alcohols, esters, ketones, ethers, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbon compounds, amide compounds, and the like.

上記アルコール類としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールのような一価アルコール、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ような多価アルコール、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のような多価アルコールのモノエーテル類等が挙げられる。   Examples of the alcohols include monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol, and ethylene glycol. Monomethyl ether, 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, B propylene glycol monopropyl ether, mono-ethers of polyhydric alcohols such as propylene glycol monobutyl ether.

上記エステル類としては、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。ケトン類としては、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。
上記エーテル類としては、上記の多価アルコールのモノエーテル類の他に、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のような多価アルコールの水酸基の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類、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 the esters include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, and the like.
Examples of the ethers include, in addition to the monoethers of the above polyhydric alcohols, 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 Examples include polyhydric alcohol ethers obtained by alkyl etherifying all hydroxyl groups of polyhydric alcohols such as glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, anisole and the like.

上記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。
上記芳香族炭化水素としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
上記アミド化合物としては、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N− メチルピロリドン等を挙げることができる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon include hexane, heptane, octane, nonane, decane, and the like.
Examples of the aromatic hydrocarbon include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene.
Examples of the amide compound include dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.

以上の溶媒の中でも、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系溶媒、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系溶媒、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系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等は、水と混合しやすく、シリカ粒子を分散させやすいため、好ましい。   Among these solvents, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl Ether solvents such as ether, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like are preferable because they are easy to mix with water and disperse silica particles easily.

これらの溶媒は単独で使用してもいいし、複数の溶媒を合わせて使用してもよい。また上記溶媒を用いずにバルク中で反応を行ってもよい。
本発明で使用されるポリシロキサン化合物は、反応系中に水を添加することによって製造されることが好ましい。水の添加量としては、例えば、上記一般式(2)〜一般式(6)で表されるシラン化合物のうち使用されるもののXの合計モル数に対して0.1当量以上10当量以下が好ましく、更に好ましくは0.4当量以上8当量以下の範囲である。水の添加量が0.1当量以上である場合、ポリシロキサン化合物の分子量が大きくなるため好ましく、10当量以下である場合、トレンチ埋め込み用反応物溶液の保存安定性が向上し、製膜後のクラック耐性が向上するため、好ましい。
These solvents may be used alone or in combination with a plurality of solvents. Moreover, you may react in a bulk, without using the said solvent.
The polysiloxane compound used in the present invention is preferably produced by adding water to the reaction system. The amount of water added is, for example, 0.1 equivalents or more and 10 equivalents or less with respect to the total number of moles of X of the silane compounds represented by the general formulas (2) to (6). Preferably, it is the range of 0.4 equivalent or more and 8 equivalent or less. When the amount of water added is 0.1 equivalent or more, the molecular weight of the polysiloxane compound is preferably increased, and when it is 10 equivalents or less, the storage stability of the trench filling reactant solution is improved, Since crack resistance improves, it is preferable.

本発明で使用されるポリシロキサン化合物を製造する際の反応温度は、特に制限は無いが、−50℃〜200℃の範囲、より好ましくは0℃〜150℃の範囲で行うことが好ましい。上記の範囲で反応を行うことにより、ポリシロキサン化合物を製造する際の分子量を制御することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the reaction temperature at the time of manufacturing the polysiloxane compound used by this invention, It is preferable to carry out in the range of -50 degreeC-200 degreeC, More preferably, in the range of 0 degreeC-150 degreeC. By carrying out the reaction in the above range, the molecular weight when producing the polysiloxane compound can be controlled.

本発明のトレンチ埋め込み用縮合反応物を製造する際に用いるポリシロキサン化合物、より典型的には上記一般式(2)で表されるシラン化合物の縮合反応物又は上記一般式(2)で表されるシラン化合物と上記一般式(3)〜一般式(6)で表されるシラン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種との縮合反応物のポリスチレン換算での重量平均分子量は1,000以上200,000以下の範囲が好ましく、更に好ましくは2,000以上150,000以下である。ポリシロキサン化合物の重量平均分子量が1,000以上であると、成膜性とクラック耐性が良く、重量平均分子量が200,000以下であると、トレンチ埋め込み用反応物の保存安定性が良好になるため好ましい。本発明で使用されるポリシロキサン化合物は、上記有機溶液中で製造した後、そのままシリカ粒子と反応させてもよいし、上記有機溶液中で製造した後、濃縮し又は他の有機溶媒に置換してから、シリカ粒子と反応させてもよい。   The polysiloxane compound used in the production of the trench filling condensation reaction product of the present invention, more typically a condensation reaction product of the silane compound represented by the general formula (2) or the general formula (2) The weight average molecular weight in terms of polystyrene of the condensation reaction product of the silane compound and at least one selected from the group consisting of the silane compounds represented by the general formulas (3) to (6) is 1,000 or more and 200, The range is preferably 2,000 or less, more preferably 2,000 or more and 150,000 or less. When the weight average molecular weight of the polysiloxane compound is 1,000 or more, the film formability and crack resistance are good, and when the weight average molecular weight is 200,000 or less, the storage stability of the trench filling reaction product becomes good. Therefore, it is preferable. The polysiloxane compound used in the present invention may be reacted with silica particles as it is after being produced in the above-mentioned organic solution, or after being produced in the above-mentioned organic solution, concentrated or substituted with another organic solvent. Then, it may be reacted with silica particles.

次に本発明で使用されるシリカ粒子について説明する。
本発明のトレンチ埋め込み用反応物に使用される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を挙げることができる。
上記ヒュームドシリカは、シリコン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)等を挙げることができる。
Next, the silica particles used in the present invention will be described.
Examples of the silica particles used in the trench filling reactant of the present invention include fumed silica and colloidal silica.
The fumed silica can be obtained by reacting a compound containing silicon atoms with oxygen and hydrogen in the gas phase. Examples of the silicon compound used as a raw material include silicon halide (eg, silicon chloride).

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)等を挙げることができる。中でも、金属やハロゲン等の不純物は少ないことが好ましいため、アルコキシケイ素から得られたコロイダルシリカがより好ましい。   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). Especially, since it is preferable that there are few impurities, such as a metal and a halogen, the colloidal silica obtained from alkoxy silicon is more preferable.

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、1nm以上40nm以下であることがより好ましい。上記平均一次粒子系が1nm以上である場合、クラック耐性が向上するため好ましく、120nm以下である場合、トレンチへの埋め込み性が高くなるため好ましい。
シリカ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、2nm以上80nm以下であることがより好ましい。上記平均二字粒子径が2nm以上である場合、クラック耐性が向上するため好ましく、250nm以下である場合、トレンチへの埋め込み性が高くなるため好ましい。また、シリカ粒子の平均二次粒子径は、上記の範囲内で、かつ基板に形成されたトレンチのうち、最小の開口幅の0.1〜3倍であることが、トレンチへの埋め込み性が高くなる点で、上記最小の開口幅の0.1〜2倍であることが更に好ましい。
The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 1 nm or more and 120 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 40 nm or less. When the average primary particle system is 1 nm or more, crack resistance is improved, and when the average primary particle system is 120 nm or less, the embedding property in the trench is improved.
The average secondary particle diameter of silica is preferably 2 nm or more and 250 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 80 nm or less. When the average two-letter particle diameter is 2 nm or more, it is preferable because crack resistance is improved, and when it is 250 nm or less, embeddability in a trench is improved. In addition, the average secondary particle diameter of the silica particles is within the above range and 0.1 to 3 times the minimum opening width among the trenches formed in the substrate, the embedding property in the trenches is It is more preferable that it is 0.1 to 2 times the minimum opening width in terms of increase.

なお上記平均一次粒子系は、BETの比表面積から計算で求めた値であり、平均二次粒子系は、動的光散乱光度計で測定される値である。
なお、シリカ粒子は、加熱された際に結合が開裂・再結合して再配列する、いわゆる「リフロー」といわれる現象を示すことが知られている。このため、シリカ粒子の平均二次粒子径がトレンチの開口幅より大きくても、後述する加熱工程においてリフロー現象が起こり、これによって細分化されたシリカ粒子の一部がトレンチ内部まで到達することとなる。
The average primary particle system is a value obtained by calculation from the specific surface area of BET, and the average secondary particle system is a value measured by a dynamic light scattering photometer.
Silica particles are known to exhibit a so-called “reflow” phenomenon in which, when heated, the bonds are cleaved, recombined and rearranged. For this reason, even if the average secondary particle diameter of the silica particles is larger than the opening width of the trench, a reflow phenomenon occurs in the heating process described later, and a part of the finely divided silica particles reaches the inside of the trench. Become.

シリカ粒子の形状は、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ることができるが、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、回転楕円体や卵形等の略球状である場合も含むものである。
シリカ粒子の比表面積は、HF耐性が良好になる点で、BET比表面積が1,000m/g以下 であることが好ましく、500m/g以下であることがより好ましい。上記BET比表面積は、N分子の圧力とガス吸着量から計算される方法で測定される値である。
The shape of the silica particles can be spherical, rod-shaped, plate-shaped, fibrous, or a shape in which two or more of these are combined, but is preferably spherical. The term “spherical” as used herein includes not only true spheres but also cases where the shape is substantially spherical, such as a spheroid or oval.
The specific surface area of the silica particles is preferably such that the BET specific surface area is 1,000 m 2 / g or less, more preferably 500 m 2 / g or less, from the viewpoint of good HF resistance. The BET specific surface area is a value measured by a method calculated from the pressure of N 2 molecules and the amount of gas adsorption.

シリカ粒子としては、上記の要件に適合する限りで、制限は無く、市販品を使用することもできる。
市販品としては、コロイダルシリカとして、例えばLEVASILシリーズ(H.C.Starck(株)製)、メタノールシリカゾルIPA−ST、同MEK−ST、同NBA−ST、同XBA−ST、同DMAC−ST、同ST−UP、同ST−OUP、同ST−20、同ST−40、同ST−C、同ST−N、同ST−O、同ST−50、同ST−OL(以上、日産化学工業(株)製)、クオートロンP Lシリーズ(扶桑化学(株)製)、OSCALシリーズ(触媒化成工業(株)製)等;粉体状のシリカ粒子として、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)製)、シルデックスH31、同H32、同H51、同H52、同H121、同H122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株))、SYLYSIA470(富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等を、挙げることができる。
The silica particles are not limited as long as they meet the above requirements, and commercially available products can also be used.
As a commercially available product, as colloidal silica, for example, LEVASIL series (manufactured by HC Starck Co., Ltd.), methanol silica sol IPA-ST, same MEK-ST, same NBA-ST, same XBA-ST, same DMAC-ST, Same ST-UP, Same ST-OUP, Same ST-20, Same ST-40, Same ST-C, Same ST-N, Same ST-O, Same ST-50, Same ST-OL (Nissan Chemical Industries) (Manufactured by Co., Ltd.), Quateron PL series (manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd.), OSCAL series (manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.), etc .; TT600, OX50 (above, Nippon Aerosil Co., Ltd.), Sildex H31, H32, H51, H52, H121, H122 (above, Asahi Glass Co., Ltd.) , E220A, E220 (or more, Nippon Silica Kogyo (Ltd.)), SYLYSIA470 (manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.), the SG Flake (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.), and the like, can be cited.

本発明において用いられるポリシロキサン化合物に上記シリカ粒子を反応させる際には、溶媒中に分散した状態でのシリカ粒子を反応させることができる。溶媒としては、水若しくは有機溶媒又はこれらの混合溶媒を使用することができる。使用される有機溶媒の種類は、使用されるシリカ粒子の分散媒によって変わる。使用されるシリカ粒子の分散媒が水系の場合は、水又はアルコール系溶媒をシリカ粒子の水分散媒に加えてからシリカ粒子をポリシロキサン化合物と反応させてもよいし、シリカ粒子の水溶液を一度アルコール系溶媒に置換してから、シリカ粒子をポリシロキサン化合物と反応させてもよい。使用できるアルコール系溶媒としては、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、メトキシエタノール、エトキシエタノール等挙げられ、これらは、水と容易に混合されるため好ましい。   When the silica particles are reacted with the polysiloxane compound used in the present invention, the silica particles dispersed in a solvent can be reacted. As the solvent, water, an organic solvent, or a mixed solvent thereof can be used. The type of organic solvent used varies depending on the dispersion medium of the silica particles used. When the silica particle dispersion medium used is water-based, the silica particles may be reacted with the polysiloxane compound after adding water or an alcohol-based solvent to the silica particle water-dispersion medium. After the substitution with an alcohol solvent, the silica particles may be reacted with the polysiloxane compound. Examples of the alcohol solvent that can be used include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, and the like, and these are preferable because they are easily mixed with water.

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、炭化水素等の溶媒である場合は、水又はアルコール、エーテル、ケトン、エステル等の溶媒を使用することができる。アルコール類としては、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。エーテル系溶媒としては、例えばジメトキシエタンが挙げられる。ケトン系溶媒としては、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。エステル系溶媒としては、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。   In the case where the dispersion medium of silica particles used is a solvent such as alcohol, ketone, ester, or hydrocarbon, water or a solvent such as alcohol, ether, ketone, or ester can be used. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol and the like. Examples of the ether solvent include dimethoxyethane. Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, ethyl formate, propyl formate and the like.

シリカ粒子とポリシロキサン化合物との反応は、酸性雰囲気下で行われることが好ましい。酸触媒としては、ポリシロキサン化合物を製造に用いるものと同じ酸触媒を挙げることができる。ポリシロキサン化合物の製造後に酸触媒を取り除く場合には、シリカ粒子とポリシロキサン化合物とを反応させる際に酸触媒を再度加える必要があるが、ポリシロキサン化合物の製造後に酸触媒を取り除かずそのままシリカ粒子を反応させる場合は、酸触媒を再度加えなくても、ポリシロキサン化合物を反応させる際に使用された酸触媒でポリシロキサン化合物とシリカ粒子との反応を行うことができる。しかし、この場合、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との反応時に改めて酸触媒を加えても構わない。   The reaction between the silica particles and the polysiloxane compound is preferably performed in an acidic atmosphere. Examples of the acid catalyst include the same acid catalyst as that used in the production of the polysiloxane compound. When removing the acid catalyst after the production of the polysiloxane compound, it is necessary to add the acid catalyst again when reacting the silica particles with the polysiloxane compound, but the silica particles are not removed after the production of the polysiloxane compound. In the case of reacting, the polysiloxane compound and the silica particles can be reacted with the acid catalyst used when the polysiloxane compound is reacted without adding the acid catalyst again. However, in this case, an acid catalyst may be added again during the reaction between the polysiloxane compound and the silica particles.

シリカ粒子とポリシロキサン化合物溶液との反応温度は、特に制限されず、通常の範囲である−50℃以上200℃以下で行われる。
シリカ粒子の割合は、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子、又はポリシロキサン化合物とシリカ粒子とシラン化合物との合計に対して、1質量%以上80質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以上70質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以上60質量%以下である。1質量%以上であることは、クラック耐性が上がるため好ましく、80質量%以下であることは、膜質が良くなるため好ましい。
The reaction temperature between the silica particles and the polysiloxane compound solution is not particularly limited, and is performed in a normal range of −50 ° C. or more and 200 ° C. or less.
The ratio of the silica particles is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 70% by mass with respect to the total of the polysiloxane compound and silica particles, or the polysiloxane compound, silica particles, and silane compound. % Or less, and more preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less. The content of 1% by mass or more is preferable because crack resistance is increased, and the content of 80% by mass or less is preferable because the film quality is improved.

本発明のポリシロキサン系トレンチ埋め込み用反応物は、シリカ粒子の分散媒にポリシロキサン化合物溶液を加えて反応させた後に、下記一般式(1):
SiX4−n
{式中、nは、1〜3の整数であり、Rは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そして複数のR及びXは、それぞれ、同一でも異なっていてもよいい。}で表されるシラン化合物を反応させても構わない。
The reaction product for embedding a polysiloxane trench according to the present invention is prepared by adding a polysiloxane compound solution to a dispersion medium of silica particles and reacting the resultant, followed by the following general formula (1):
R n SiX 4-n
{Wherein n is an integer of 1 to 3, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and acetoxy And a plurality of Rs and Xs may be the same or different from each other. } May be reacted.

一般式(1)中のR及びXは、上記一般式(2)、一般式(5)又は一般式(6)におけるものと同じ基から選ばれることが好ましく、Rの具体例としては、水素原子、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、i−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、i−ヘプチル、n−オクチル、i−オクチル、t―オクチル、n−ノニル、i−ノニル、n−デシル、i−デシル等の非環式又は環式の脂肪族炭化水素基、ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、シクロヘキセニルエチル、ノルボルネニルエチル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、スチレニル等の非環式又は環式アルケニル基、ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジル等のアラルキル基、PhCH=CH−基のようなアラアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基のようなアリール基が挙げられる。この中でも焼成時に酸化シリコン酸化物への転換の際に重量減少が少なく、収縮率が小さい基として、好ましくは水素原子、メチル基、エチル基であり、より好ましくは水素基である。   R and X in the general formula (1) are preferably selected from the same groups as those in the general formula (2), the general formula (5), or the general formula (6). Atom, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, cyclopentyl, n-hexyl, i-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, acyclic or cyclic aliphatic hydrocarbon groups such as i-heptyl, n-octyl, i-octyl, t-octyl, n-nonyl, i-nonyl, n-decyl, i-decyl, vinyl, propenyl, Non-rings such as butenyl, pentenyl, hexenyl, cyclohexenyl, cyclohexenylethyl, norbornenylethyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, styryl Or an aralkyl group such as a cyclic alkenyl group, benzyl, phenethyl, 2-methylbenzyl, 3-methylbenzyl, 4-methylbenzyl, an aralkenyl group such as a PhCH = CH- group, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group Such aryl groups are mentioned. Among these, as a group having a small weight loss upon conversion to silicon oxide oxide upon firing and a small shrinkage rate, a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are preferable, and a hydrogen group is more preferable.

上記一般式(1)中のXの具体例としては、例えば塩素、臭素等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のアルコキシ基、アセトキシ基等が挙げられる。この中でもメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基やアセトキシ基が縮合反応の反応性が高い点で好ましい。   Specific examples of X in the general formula (1) include halogen atoms such as chlorine and bromine, methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, i-propyloxy group, n-butyloxy group, and t-butyloxy. Group, an alkoxy group such as an n-hexyloxy group and a cyclohexyloxy group, and an acetoxy group. Among these, an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group and an acetoxy group are preferable because of high reactivity of the condensation reaction.

本発明のトレンチ埋め込み用反応物に加える上記一般式(1)で表されるシラン化合物は、1種類でも複数種でもよい。複数種のシラン化合物を加える際には、1種類ずつ加えてもよいし、複数種のシラン化合物を混合してから加えてもよい。
上記一般式(1)で表されるシラン化合物の添加量は、ポリシロキサン化合物、シリカ粒子、及び一般式(1)で表されるシラン化合物の合計の、40質量%以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下の範囲である。一般式(1)で表されるシラン化合物の添加量が上記の範囲であることは、本発明のトレンチ埋め込み用縮合反応物の保存安定性が向上し、クラック耐性が上がるため、好ましい。
The silane compound represented by the general formula (1) to be added to the reactant for filling the trench according to the present invention may be one kind or plural kinds. When adding a plurality of types of silane compounds, they may be added one by one or after mixing a plurality of types of silane compounds.
The addition amount of the silane compound represented by the general formula (1) is within a range of 40% by mass or less of the total of the polysiloxane compound, the silica particles, and the silane compound represented by the general formula (1). More preferably, it is the range of 30 mass% or less. It is preferable that the addition amount of the silane compound represented by the general formula (1) is in the above range because the storage stability of the condensation reaction product for trench embedding of the present invention is improved and crack resistance is increased.

上記一般式(1)で表されるシラン化合物は、ニートで(すなわち溶媒で希釈せずにそのまま)加えてもよいし、一度溶媒で希釈してから加えてもよい。希釈用の溶媒としては、シラン化合物が反応しなければどのような溶媒を用いても構わない。例えばエーテル系、炭化水素系、ハロゲン化の溶媒等を使用できる。一般式(1)で表されるシラン化合物の添加時の濃度としては、1質量%以上100質量%以下の範囲が好ましく、より好ましくは3質量%以上50質量%以下である。該濃度が上記の範囲内であることは、溶媒量を少なくできる点で好ましい。
一般式(1)で表されるシラン化合物は、添加後、−50℃以上200℃以下の範囲で、1分以上100時間以下の範囲で反応させることが好ましい。反応温度と反応時間とを制御することで、本発明のトレンチ埋め込み用反応物を製膜する際の粘度を制御することができる。
The silane compound represented by the general formula (1) may be added neat (that is, as it is without being diluted with a solvent), or may be added after being diluted with a solvent once. As a solvent for dilution, any solvent may be used as long as the silane compound does not react. For example, ether type, hydrocarbon type, halogenated solvent and the like can be used. The concentration when the silane compound represented by the general formula (1) is added is preferably in the range of 1% by mass to 100% by mass, and more preferably 3% by mass to 50% by mass. It is preferable that the concentration is within the above range in that the amount of solvent can be reduced.
The silane compound represented by the general formula (1) is preferably reacted in the range of −50 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to 100 hours after addition. By controlling the reaction temperature and the reaction time, it is possible to control the viscosity when the trench embedding reactant of the present invention is formed.

本発明のトレンチ埋め込み用縮合反応物は、上記一般式(1)で表されるシラン化合物と反応させた後、20℃における蒸気圧が530Pa以上であり、かつ、沸点が80℃以上130℃未満である有機溶媒(A)、及び20℃における蒸気圧が530Pa未満であり、かつ、沸点が130℃以上200℃以下である有機溶媒(B)から成る混合溶媒、又は20℃における蒸気圧が530Pa以上であり、かつ、沸点が130℃以上200℃以下である有機溶媒(C)を含む溶液の形態にすることが好ましい。   The trench filling condensation reaction product of the present invention is reacted with the silane compound represented by the above general formula (1) and then has a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 80 ° C. or higher and lower than 130 ° C. An organic solvent (A) and a mixed solvent consisting of an organic solvent (B) having a vapor pressure of less than 530 Pa at 20 ° C. and a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, or a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa The solution is preferably in the form of a solution containing the organic solvent (C) having a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.

上記分散液又は溶液の固形分濃度は、保存安定性が良くなること、また、塗布時にトレンチ幅が狭くアスペクト比が大きい微細なトレンチへの埋め込み性と厚膜化を同時に満たせる観点から、5質量%以上40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30質量%以下である。上記有機溶媒(A)、(B)又は(C)はポリシロキサン化合物とシリカ粒子との反応、あるいはポリシロキサンとシリカ粒子との反応物と一般式(1)で表されるシラン化合物との反応の際に予め加えておいても構わないし、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との反応、あるいは、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子と一般式(1)で表されるシラン化合物との反応を行った後に、上記から選ばれる溶媒を更に添加しても構わない。また反応物を形成させた後、一度反応の際に使用した溶媒を蒸留等の方法により、留去、濃縮させた後に、上記有機溶媒を加えても構わない。   The solid content concentration of the dispersion or solution is 5 mass from the viewpoint of improving the storage stability and satisfying the embedding in a fine trench having a narrow trench width and a large aspect ratio and a thick film at the same time. % To 40% by mass, more preferably 10% to 30% by mass. The organic solvent (A), (B) or (C) is a reaction between a polysiloxane compound and silica particles, or a reaction product between a polysiloxane and silica particles and a silane compound represented by the general formula (1). In this case, it may be added in advance, or after the reaction between the polysiloxane compound and the silica particles, or the reaction between the polysiloxane compound and the silica particles and the silane compound represented by the general formula (1), A solvent selected from the above may be further added. In addition, after the reaction product is formed, the organic solvent may be added after the solvent once used in the reaction is distilled and concentrated by a method such as distillation.

20℃における蒸気圧が530Pa以上で、かつ沸点が80℃以上130℃未満の有機溶媒(A)としては、アルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、又は炭化水素系溶媒が好ましい。20℃における蒸気圧が530Pa以上で、かつ沸点が80℃以上であると、保存安定性を保ちながら塗布時に厚膜化ができるため好ましく、沸点が130℃未満であると、成膜性が向上することから好ましい。また、上記有機溶媒(A)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して10質量%以上50質量%以下含まれていることが好ましい。これは、10質量%以上であると、保存安定性を保ちながら塗布時に厚膜化ができるため好ましく、50質量%以下であると、成膜性が向上するため好ましい。   As the organic solvent (A) having a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 80 ° C. or higher and lower than 130 ° C., an alcohol, a polyhydric alcohol derivative, a ketone, an ester, an ether, or a hydrocarbon solvent is preferable. A vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 80 ° C. or higher is preferable because the film can be thickened at the time of application while maintaining storage stability. When the boiling point is lower than 130 ° C., the film formability is improved. This is preferable. Moreover, it is preferable that 10 to 50 mass% of the said organic solvent (A) is contained with respect to the sum total of the solvent which occupies for the said solution. This is preferably 10% by mass or more because the film thickness can be increased at the time of coating while maintaining storage stability, and it is preferably 50% by mass or less because the film formability is improved.

上記有機溶媒(A)の具体例としては、例えばt−アミルアルコール、イソプロピルアルコール、ネオペンチルアルコール、ブタノール、プロパルギルアルコール、1−プロパノール、3−メチル−2ブタノール、3−メチル−1−ブチン−3−オール等のアルコール系溶媒、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モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール誘導体系溶媒、ジイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルオキシド、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−n−プロピルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸ブチル、酢酸アリル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル等のエステル系溶媒、シクロヘキサン、トルエン、ヘプタン、ベンゼン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。中でも、成膜性が良くなることから、1−プロパノール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、酢酸ブチル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルがより好ましい。   Specific examples of the organic solvent (A) include, for example, t-amyl alcohol, isopropyl alcohol, neopentyl alcohol, butanol, propargyl alcohol, 1-propanol, 3-methyl-2-butanol, and 3-methyl-1-butyne-3. Alcohol solvents such as ol, polyhydric alcohol derivative solvents such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diisopropyl ketone, diethyl ketone, methyl oxide, methyl isobutyl ketone, methyl Ketone solvents such as n-butyl ketone and methyl-n-propyl ketone, butyl formate, allyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, dicarbonate Chill, diethyl carbonate, ethyl propionate, ester solvents methyl butyrate, cyclohexane, toluene, heptane, and a hydrocarbon-based solvents such as benzene. Among these, 1-propanol, ethylene glycol diethyl ether, diisopropyl ketone, methyl-n-butyl ketone, butyl acetate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate are more preferable because the film formability is improved.

20℃における蒸気圧が530Pa未満で、かつ沸点が130℃以上200℃以下の上記有機溶媒(B)としては、アルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、炭化水素系溶媒が好ましい。20℃における蒸気圧が530Pa未満で、かつ沸点が130℃以上であると、保存安定性が良くなるため好ましく、200℃以下であると予備硬化の際に溶媒が蒸発し易いため好ましい。また、上記有機溶媒(B)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して50質量%以上90質量%以下含まれていることが好ましい。50質量%以上であると成膜性が向上するため好ましく、90質量%以下であると保存安定性を保ちながら、塗布時に一度塗りで厚膜化できるため好ましい。   The organic solvent (B) having a vapor pressure at 20 ° C. of less than 530 Pa and a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower is preferably an alcohol, a polyhydric alcohol derivative, a ketone, an ester, an ether, or a hydrocarbon solvent. When the vapor pressure at 20 ° C. is less than 530 Pa and the boiling point is 130 ° C. or higher, storage stability is improved, and when it is 200 ° C. or lower, the solvent easily evaporates during precuring. Moreover, it is preferable that 50 to 90 mass% of the said organic solvent (B) is contained with respect to the sum total of the solvent which occupies for the said solution. When it is 50% by mass or more, the film formability is improved, and when it is 90% by mass or less, it is preferable because the film can be thickened by coating once during coating while maintaining storage stability.

上記有機溶媒(B)の具体例としては、例えばイソアミルアルコール、2−エチルブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、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モノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエチルアセテート等の多価アルコール誘導体系溶媒、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、メチル−n−ヘキシルケトン、メチル−n−ヘプチルケトン等のケトン系溶媒、アセト酢酸エチル、ギ酸ヘキシル、酢酸アミル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸メチル、プロピオン酸イソアミル、プロピオン酸ブチル等のエステル系溶媒、アニソール、エチルベンジルエーテル、ジイソアミルエーテル等のエーテル系溶媒、ジペンテン、デカリン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。中でも、保存安定性がより良好であることから、ジエチ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メチルエチルアセテート、ジペンテン、デカリンがより好ましい。   Specific examples of the organic solvent (B) include alcohol solvents such as isoamyl alcohol, 2-ethylbutanol, hexanol, heptanol, octanol, ethylene glycol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene, and the like. Polyhydric alcohol derivative solvents such as glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol methyl ethyl acetate, cyclohexanone, methylcyclohexanone, methyl-n-hexyl ketone, methyl-n-heptyl ketone Ketone solvents such as ethyl acetoacetate, hexyl formate, amyl acetate, ethyl lactate, lactic acid Chill, methyl lactate, isoamyl propionate, ester solvents, anisole, ethylbenzyl ether and butyl propionate, ether solvents such as diisoamyl ether, dipentene, and a hydrocarbon solvent decalin. Among these, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol methyl ethyl acetate, dipentene, and decalin are more preferable because of better storage stability.

20℃における蒸気圧が530Pa以上で、かつ、沸点が130℃以上200℃以下の上記有機溶媒(C)としては、アルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、炭化水素系溶媒が好ましい。20℃における蒸気圧が530Pa以上で、かつ、沸点が130℃以上であることは、保存安定性を保ちつつ、塗布時に厚膜が可能であるため好ましく、沸点が200℃以下であることは、予備硬化の際に溶媒が蒸発しやすいため好ましい。また、上記有機溶媒(C)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して60質量%以上含まれていることが好ましい。これは、保存安定性が良くなること、固形分濃度が薄い場合でも厚膜化が可能となること、及び、成膜性が向上することから、好ましい。   As said organic solvent (C) whose vapor pressure in 20 degreeC is 530 Pa or more and whose boiling point is 130 to 200 degreeC, alcohol, a polyhydric alcohol derivative, a ketone, ester, ether, and a hydrocarbon type solvent are preferable. A vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or higher and a boiling point of 130 ° C. or higher is preferable because a thick film can be formed at the time of application while maintaining storage stability, and the boiling point is 200 ° C. or lower. This is preferable because the solvent is easily evaporated during the preliminary curing. Moreover, it is preferable that 60 mass% or more of the said organic solvent (C) is contained with respect to the sum total of the solvent which occupies for the said solution. This is preferable because the storage stability is improved, the film thickness can be increased even when the solid content concentration is low, and the film formability is improved.

上記有機溶媒(C)の具体例としては、例えば、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール系溶媒、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール誘導体系溶媒、アセチルアセトン、エチル−n−ブチルケトン、ジ−n−プロピルケトン等のケトン系溶媒、酢酸イソアミル、マロン酸ジエチル、酪酸ブチル等のエステル系溶媒、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、キシレン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。中でも、保存安定性がより良くなることから、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、キシレンがより好ましい。   Specific examples of the organic solvent (C) include, for example, alcohol solvents such as 4-methyl-2-pentanol, polyhydric alcohol derivative solvents such as propylene glycol monoethyl ether, acetylacetone, ethyl-n-butyl ketone, Examples thereof include ketone solvents such as di-n-propyl ketone, ester solvents such as isoamyl acetate, diethyl malonate, and butyl butyrate, and hydrocarbon solvents such as isopropylbenzene, ethylbenzene, and xylene. Among these, isopropylbenzene, ethylbenzene, and xylene are more preferable because of better storage stability.

上記有機溶媒(A)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して10質量%以上50質量%以下で、かつ、上記有機溶媒(B)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して50質量%以上90質量%以下含まれている混合溶媒であるか、又は上記有機溶媒(C)が上記溶液に占める溶媒の合計に対して60質量%以上含まれていれば、これらの溶媒に他の溶媒が混合されていても構わない。また上記有機溶媒(A)、(B)又は(C)が複数用いられても構わない。   The organic solvent (A) is 10% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total solvent in the solution, and the organic solvent (B) is 50% by mass or more with respect to the total solvent in the solution. If it is a mixed solvent contained in 90% by mass or less, or if the organic solvent (C) is contained in an amount of 60% by mass or more based on the total amount of the solvent in the solution, other solvents are contained in these solvents. It may be mixed. Further, a plurality of the organic solvents (A), (B) or (C) may be used.

このような方法により製造された本発明のトレンチ埋め込み用反応物は、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。中でも塗布面の均一性などの観点から、スピンコート法が特に好ましい。スピンコーティング法で塗布する場合、一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、少なくとも一段階目の回転数が50rpm以上700rpm以下で塗布することが好ましい。これは、一段階目に低速で回転させることによってトレンチ埋め込み用縮合反応物をシリコン基板全面に広げるためと、上記有機溶媒(A)が蒸発し、トレンチ埋め込み用縮合反応物の固形分濃度が薄い場合でも厚膜化が可能となるためである。また、トレンチ埋め込み用縮合反応物の塗布回数は1回でも複数回でも構わないが、成膜性が良くなること、及び製造コストの観点から、1回で塗布する方がより好ましい。   The trench filling reactant of the present invention produced by such a method can be applied onto a substrate by a usual method. Examples of the coating method include spin coating, dip coating, roller blade coating, and spray coating. Of these, the spin coating method is particularly preferable from the viewpoint of uniformity of the coated surface. When applying by a spin coating method, it may be applied at a single rotation speed or a combination of multiple rotation speeds, but at least the first rotation speed is 50 rpm to 700 rpm. It is preferable. This is because the condensation reaction product for filling the trench is spread over the entire surface of the silicon substrate by rotating at a low speed in the first stage, and the organic solvent (A) is evaporated, so that the solid content concentration of the condensation reaction product for filling the trench is low. This is because it is possible to increase the film thickness. In addition, the number of times of applying the trench filling condensation reaction product may be one or more, but it is more preferable to apply it once from the viewpoint of improving film formability and manufacturing cost.

トレンチ埋め込み用縮合反応物をこれらの方法で塗布した後、塗布膜中の残存溶媒を除くため50〜200℃で予備硬化させることが好ましい。その後、予備硬化させて得られた膜を酸化・加熱焼成することによってシリコン酸化物を得ることができる。   After applying the trench filling condensate by these methods, it is preferably pre-cured at 50 to 200 ° C. to remove the residual solvent in the coating film. Thereafter, a silicon oxide can be obtained by oxidizing and heating and baking the film obtained by pre-curing.

酸化及び加熱焼成の方法としては、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。熱処理温度は、好ましくは100℃〜1,200℃であり、より好ましくは200℃〜1,000℃であり、更に好ましくは300℃〜900℃である。熱処理温度が上記の範囲内であることは、焼成後の膜密度が高く、また得られる膜質が良いため、好ましい。加熱焼成時の雰囲気としては、空気、酸素又は水蒸気酸化雰囲気のいずれを用いても構わない。酸化及び加熱焼成の温度は200〜850℃の範囲であり、酸化前後にN、Ar等の不活性雰囲気下で焼成しても構わない。酸化・加熱焼成工程時の圧力は、特に制限は無く、加圧下、常圧下、減圧下又は真空中のいずれの圧力でも実施することができる。 As a method of oxidation and heating and firing, general heating means such as a hot plate, an oven, and a furnace can be applied. The heat treatment temperature is preferably 100 ° C to 1,200 ° C, more preferably 200 ° C to 1,000 ° C, and still more preferably 300 ° C to 900 ° C. It is preferable that the heat treatment temperature be within the above range because the film density after firing is high and the film quality obtained is good. As an atmosphere at the time of heating and baking, any of air, oxygen, or steam oxidation atmosphere may be used. The temperature of oxidation and heating and firing is in the range of 200 to 850 ° C., and firing may be performed in an inert atmosphere such as N 2 or Ar before and after oxidation. The pressure during the oxidation / heating and firing step is not particularly limited, and can be performed under pressure, normal pressure, reduced pressure, or vacuum.

また酸化、加熱燃焼時に光処理を併用しても構わない。この場合、光処理は加熱前後のいずれに行ってもよいし、加熱しながら光処理を同時に行ってもよい。加熱と光処理とを同時に行う場合の温度は、好ましくは室温以上500℃以下であり、処理時間は0.1分以上120分以下程度である。   Further, light treatment may be used in combination during oxidation and heat combustion. In this case, the light treatment may be performed before or after heating, or the light treatment may be performed simultaneously while heating. The temperature when heating and light treatment are performed simultaneously is preferably room temperature or higher and 500 ° C. or lower, and the processing time is about 0.1 minutes or longer and 120 minutes or shorter.

光処理には、可視光線、紫外線、遠紫外線などを使用できるほか、低圧又は高圧の水銀ランプ、重水素ランプ、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、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザー等を光源として使用することができる。これらの光源は、好ましくは10〜5,000Wの出力のものである。これらの光の波長は、塗布した膜中のトレンチ埋め込み用組成物に少しでも吸収があれば構わないが、好ましくは170nm〜600nmの波長の光であり、照射量としては、0.1〜1,000J/cmであり、より好ましくは1〜100J/cmである。光処理する時、同時にオゾンを発生させても構わない。例えば上記の条件で光処理することによって酸化反応が進行し、焼成後の膜質を向上させることができる。 For light treatment, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, etc. can be used, as well as low-pressure or high-pressure mercury lamp, deuterium lamp, discharge light of rare gas such as argon, krypton, xenon, YAG laser, argon laser, carbon dioxide gas An excimer laser such as laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl, or the like can be used as a light source. These light sources preferably have an output of 10 to 5,000 W. The wavelength of these lights is not limited as long as the composition for burying trenches in the applied film has any absorption, but is preferably light having a wavelength of 170 nm to 600 nm. a 000J / cm 2, more preferably 1~100J / cm 2. During the light treatment, ozone may be generated at the same time. For example, by performing the light treatment under the above conditions, the oxidation reaction proceeds, and the film quality after baking can be improved.

本発明のトレンチ埋め込み用縮合反応物を使用して得られた絶縁膜は、例えばフラッシュメモリ等の絶縁膜として好適である。   The insulating film obtained by using the condensation reaction product for trench embedding according to the present invention is suitable as an insulating film for flash memory, for example.

以下、実施例及び比較例により本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。
(1)ポリシロキサン化合物の分子量測定
東ソー製のゲルパーミネーションクロマトグラフィー(GPC)、HLC−8220を使用し、テトラヒドロフラン(THF)溶媒中、ポリシロキサン化合物を1質量%溶液にして測定し、示差屈折率計(RI)によりポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these.
(1) Molecular weight measurement of polysiloxane compound Using Tosoh's gel permeation chromatography (GPC), HLC-8220, the polysiloxane compound was measured in a 1% by mass solution in tetrahydrofuran (THF) solvent, and differential refraction was measured. The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene was determined by a rate meter (RI).

(2)成膜性
Si基板上にトレンチ埋め込み用組成物を塗布し、プリベークによって溶媒を除去した後のSi基板を光学顕微鏡にて観察し、クラック、ハジキ、異物のいずれも認められない場合を○、これらの少なくともいずれかが認められる場合を×とした。
(2) Film formability When a trench filling composition is applied on a Si substrate and the solvent is removed by pre-baking, the Si substrate is observed with an optical microscope, and no cracks, repellency, or foreign matter is observed. ○, when at least one of these was observed was marked as x.

(3)クラック耐性
焼成後の膜厚が1μmになるように、Si基板上にトレンチ埋め込み用縮合反応物を塗布及び焼成し、焼成後のSi基板を光学顕微鏡にて観察し、光学顕微鏡下でクラックが入っているか否かを判定し、クラックが入っていない場合を○、クラックが入っている場合を×とした。
(3) Crack resistance The trench embedding condensation reaction product is applied and fired on the Si substrate so that the film thickness after firing becomes 1 μm, and the fired Si substrate is observed with an optical microscope. It was determined whether or not a crack was present, and a case where no crack was present was marked as ◯, and a case where a crack was present as x.

(4)収縮率
6インチSi基板上に塗布した膜において、予備加熱後の膜厚tと、焼成後の膜厚tをHORIBA JOBINYVON製 分光エリプソメーター UVISELで測定し、(硬化)収縮率を(t−t)/t*100とした。
(4) Shrinkage rate In a film coated on a 6-inch Si substrate, the film thickness t 0 after preheating and the film thickness t 1 after firing were measured with a spectroscopic ellipsometer UVISE made by HORIBA JOBINYVON, and (curing) shrinkage rate Was (t 0 -t 1 ) / t 0 * 100.

(5)埋め込み性
塗布・焼成後のトレンチを有するSi基板をトレンチの長手方向に対し直角の方向で割断し、FIB加工をした後、日立製作所製、走査型電子顕微鏡(SEM)S4700を使用し、加速電圧5kVで測定し、トレンチ内がトレンチ埋め込み用縮合反応物で埋まっており、溝、孔、クラック等のボイドが観察されない場合を○、このようなボイドが観察される場合を×とした。
(5) Embedding property After cutting and applying a Si substrate having a trench after coating / firing in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench and performing FIB processing, a scanning electron microscope (SEM) S4700 manufactured by Hitachi, Ltd. was used. , Measured at an acceleration voltage of 5 kV, ○ when the inside of the trench is filled with a condensation reaction product for burying the trench, and no voids such as grooves, holes, cracks, etc. are observed, and × when such a void is observed .

(6)保存安定性(ポットライフ)
製造したポリシロキサン系トレンチ埋め込み用反応物溶液を室温で3日放置し、ゲル化しない場合を○、ゲル化する場合を×とした。
(6) Storage stability (pot life)
The produced polysiloxane-based trench filling reactant solution was allowed to stand at room temperature for 3 days.

ポリシロキサン化合物の製造例
[製造例]
蒸留塔、滴下ロートを備えた1Lの4つ口フラスコにトリエトキシシラン37.19g(0.23mol)とイソプロパノール200gを入れ、水36.68g(2.04mol)と塩酸0.4gの混合溶液を室温で滴下した。滴下終了後、2時間攪拌した。キシレン250gを加え、昇温してイソプロパノール、水、塩酸、キシレンを留去し、ポリシロキサン化合物の10質量%のキシレン溶液を得た。得られたキシレン溶液は中性であった。一部をサンプリングしGPCを用いて分子量を測定したところ、重量平均分子量は12,000であった。
Production Example of Polysiloxane Compound [Production Example]
In a 1 L four-necked flask equipped with a distillation tower and a dropping funnel, 37.19 g (0.23 mol) of triethoxysilane and 200 g of isopropanol were placed, and a mixed solution of 36.68 g (2.04 mol) of water and 0.4 g of hydrochloric acid was added. It was dripped at room temperature. It stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. 250 g of xylene was added, the temperature was raised, and isopropanol, water, hydrochloric acid and xylene were distilled off to obtain a 10% by mass xylene solution of the polysiloxane compound. The resulting xylene solution was neutral. A part was sampled and the molecular weight was measured using GPC. As a result, the weight average molecular weight was 12,000.

[実施例1]
蒸留塔及び滴下ロートを有する4つ口の1Lフラスコに、扶桑化学工業製の平均粒径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子;PL−06、47.62gとイソプロパノール350gを入れ、上記製造例で製造した10質量%のポリシロキサン化合物のキシレン溶液120gを室温で滴下した。滴下終了後、30分攪拌し、トリエトキシシラン2.0g(0.012mol)とキシレン10gで希釈した溶液を滴下した。オイルバス100℃で4時間還流した。還流後にプロピレングリコールメチルエチルアセテート(PGMEA)200gを加え、オイルバスを昇温し、蒸留ラインよりイソプロパノール、塩酸、水、キシレンを留去し、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子とシラン化合物の反応物のPGMEA溶液を得た。得られたポリシロキサン化合物とシリカ粒子の反応物のPGMEA溶液は中性であった。このPGMEA溶液を30質量%まで濃縮した後、1−Propanolを加えて20質量%のワニスを得た。このワニスを室温で3日間放置したが、ワニスはゲル化しなかった。
[Example 1]
Into a 4 L 1 L flask having a distillation tower and a dropping funnel, put water-dispersed silica particles having an average particle size of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass; PL-06, 47.62 g and 350 g of isopropanol, manufactured by Fuso Chemical Industry, 120 g of a 10% by mass polysiloxane compound xylene solution produced in the above production example was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was stirred for 30 minutes, and a solution diluted with 2.0 g (0.012 mol) of triethoxysilane and 10 g of xylene was dropped. The mixture was refluxed at 100 ° C. for 4 hours. After refluxing, 200 g of propylene glycol methyl ethyl acetate (PGMEA) was added, the temperature of the oil bath was raised, isopropanol, hydrochloric acid, water and xylene were distilled off from the distillation line, and PGMEA as a reaction product of polysiloxane compound, silica particles and silane compound was removed. A solution was obtained. The PGMEA solution of the reaction product of the obtained polysiloxane compound and silica particles was neutral. After concentrating the PGMEA solution to 30% by mass, 1-Propanol was added to obtain a 20% by mass varnish. The varnish was allowed to stand at room temperature for 3 days, but the varnish did not gel.

上記ワニスを6インチのSi基板上に2mL滴下し、回転速度300rpmで60秒間、及び回転速度1000rpmで30秒間の2段階でスピンコートを行った。この基板を空気中、50℃、100℃、200℃のホットプレート上でこの順に2分間ずつ、段階的にプリベークし、溶媒を除去した。得られた塗膜はクラック、ハジキや異物の観察されない均一なものであった。   2 mL of the above varnish was dropped on a 6-inch Si substrate, and spin coating was performed in two stages of a rotation speed of 300 rpm for 60 seconds and a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds. This substrate was pre-baked stepwise for 2 minutes in this order on a hot plate at 50 ° C., 100 ° C., and 200 ° C. in air to remove the solvent. The obtained coating film was uniform with no cracks, cissing or foreign matter observed.

上記塗膜が形成されたSi基板を酸素雰囲気下、5℃/分で400℃まで昇温し、30分焼成した。雰囲気を酸素から窒素に切り替え、30分放置後、700℃まで昇温し、1時間焼成し、2℃/分で室温まで降温した。
焼成後のSi基板をクラック耐性及び収縮率を評価した。評価結果を以下の表1に示す。
The Si substrate on which the coating film was formed was heated to 400 ° C. at 5 ° C./min in an oxygen atmosphere and baked for 30 minutes. The atmosphere was switched from oxygen to nitrogen, and after standing for 30 minutes, the temperature was raised to 700 ° C., fired for 1 hour, and lowered to room temperature at 2 ° C./minute.
The fired Si substrate was evaluated for crack resistance and shrinkage. The evaluation results are shown in Table 1 below.

また上記ワニスを、開口幅50nm、深さ0.5μmのトレンチを有するSiチップに1mL滴下し、同様に上記条件でスピンコート、プリベーク、焼成を行った。得られた焼成後の基板をトレンチの長手方向に対し直角の方向で割断し、FIB加工後、SEM測定を行ったところ、局所的な溝、孔、クラック等のボイドは観察されず、埋め込み性は非常に良好であった。   Further, 1 mL of the varnish was dropped onto a Si chip having a trench with an opening width of 50 nm and a depth of 0.5 μm, and spin coating, pre-baking, and baking were similarly performed under the above conditions. The obtained fired substrate was cleaved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench, and after SEM measurement after FIB processing, local voids such as grooves, holes and cracks were not observed, and embeddability Was very good.

[実施例2]
蒸留塔及び滴下ロートを有する4つ口の1Lフラスコに、扶桑化学工業製の平均粒径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子;PL−06、47.62gとイソプロパノール350gを入れ、上記製造例1で製造した10質量%のポリシロキサン化合物のキシレン溶液120gを室温で滴下した。滴下終了後、30分攪拌し、トリエトキシシラン2.0g(0.012mol)とキシレン10gで希釈した溶液を滴下した。オイルバス100℃で4時間還流した。還流後、更にキシレン250gを加え、オイルバスを昇温し、蒸留ラインよりイソプロパノール、塩酸、水、キシレンを留去し、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子とシラン化合物の反応物のキシレン溶液を得た。得られたポリシロキサン化合物とシリカ粒子の反応物のキシレン溶液は中性であった。このキシレン溶液を20質量%まで濃縮し、室温で3日間放置したが、ワニスはゲル化しなかった。
[Example 2]
Into a 4 L 1 L flask having a distillation tower and a dropping funnel, put water-dispersed silica particles having an average particle size of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass; PL-06, 47.62 g and 350 g of isopropanol, manufactured by Fuso Chemical Industry, 120 g of a 10% by mass polysiloxane compound xylene solution produced in Production Example 1 was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was stirred for 30 minutes, and a solution diluted with 2.0 g (0.012 mol) of triethoxysilane and 10 g of xylene was dropped. The mixture was refluxed at 100 ° C. for 4 hours. After refluxing, 250 g of xylene was further added, the oil bath was heated, and isopropanol, hydrochloric acid, water and xylene were distilled off from the distillation line to obtain a xylene solution of a reaction product of polysiloxane compound, silica particles and silane compound. The xylene solution of the reaction product of the obtained polysiloxane compound and silica particles was neutral. This xylene solution was concentrated to 20% by mass and allowed to stand at room temperature for 3 days, but the varnish did not gel.

上記ワニスを、6インチのSi基板と、開口幅50nm、深さ0.5μmのトレンチを有するSiチップに実施例1と同条件で塗膜、プリベーク、焼成を行った。得られたSi基板は、クラック、ハジキ、異物が観察されない均一なものであった。得られたトレンチを有するSi基板をトレンチの長手方向に対し直角の方向で割断し、FIB加工後、SEM測定を行ったところ、局所的な溝、孔、クラック等のボイドは観察されず、埋め込み性は非常に良好であった。その他の評価結果を以下の表1に示す。   The varnish was coated, pre-baked and fired under the same conditions as in Example 1 on a Si chip having a 6-inch Si substrate and a trench having an opening width of 50 nm and a depth of 0.5 μm. The obtained Si substrate was a uniform one in which cracks, cissing and foreign matters were not observed. When the obtained Si substrate having a trench was cleaved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench and subjected to SEM measurement after FIB processing, voids such as local grooves, holes and cracks were not observed, and embedded. The sex was very good. The other evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例1]
蒸留塔及び滴下ロートを備えた500mL4つ口フラスコに触媒化成工業製の平均粒径7nm、20質量%濃度のイソプロパノール分散シリカ粒子;AD−1003、15gとトリエトキシシラン27.57g(0.17mol)、テトラエトキシシラン9.19g(0.044mol)を入れ、水24.48gと塩酸1.0gの混合溶液を室温で滴下した。滴下終了後、2時間攪拌し、PGMEA250gを加え、オイルバスを昇温し、蒸留ラインよりイソプロパノール、キシレン、水、塩酸を除去した。得られたPGMEA溶液は中性であった。このPGMEA溶液を20質量%まで濃縮し、室温で3日間放置したが、ワニスはゲル化しなかった。
[Comparative Example 1]
A 500 mL four-necked flask equipped with a distillation tower and a dropping funnel is used. Catalyst 100K, average particle size 7 nm, 20% by mass isopropanol-dispersed silica particles; AD-1003, 15 g and triethoxysilane 27.57 g (0.17 mol) Then, 9.19 g (0.044 mol) of tetraethoxysilane was added, and a mixed solution of 24.48 g of water and 1.0 g of hydrochloric acid was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was stirred for 2 hours, 250 g of PGMEA was added, the oil bath was heated, and isopropanol, xylene, water and hydrochloric acid were removed from the distillation line. The obtained PGMEA solution was neutral. The PGMEA solution was concentrated to 20% by mass and allowed to stand at room temperature for 3 days, but the varnish did not gel.

上記ワニスを6インチのSi基板と、開口幅50nm、深さ0.5μmのトレンチを有するSiチップに実施例1と同条件で塗膜、プリベーク、焼成を行った。得られたSi基板は0.6μmでクラックが認められた。得られたトレンチを有するSi基板をトレンチの長手方向に対し直角の方向で割断し、FIB加工後、SEM測定を行ったところ、ボイド及びクラックの発生が認められ、トレンチ埋め込み性は不良であった。   The varnish was applied to a Si chip having a 6-inch Si substrate and a trench having an opening width of 50 nm and a depth of 0.5 μm under the same conditions as in Example 1, coating, prebaking, and baking. The obtained Si substrate had cracks of 0.6 μm. When the Si substrate having the obtained trench was cleaved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench and subjected to SEM measurement after FIB processing, generation of voids and cracks was observed, and the trench burying property was poor. .

Figure 2014057074
Figure 2014057074

本発明のトレンチ埋め込み用縮合反応物を使用して得られた絶縁膜は、例えばフラッシュメモリ等の絶縁膜として好適に利用される。   The insulating film obtained by using the condensation reaction product for trench embedding according to the present invention is suitably used as an insulating film for flash memory, for example.

Claims (11)

ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物、並びに20℃における蒸気圧が530Pa以上であり、かつ、沸点が80℃以上130℃未満である有機溶媒(A)、及び20℃における蒸気圧が530Pa未満であり、かつ、沸点が130℃以上200℃以下である有機溶媒(B)から成る混合溶媒を含むことを特徴とするトレンチ埋め込み用縮合反応物。   A condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles, an organic solvent (A) having a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa or more and a boiling point of 80 ° C. or more and less than 130 ° C., and a vapor pressure at 20 ° C. of 530 Pa A trench-filling condensation reaction product comprising a mixed solvent comprising an organic solvent (B) having a boiling point of 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. 前記ポリシロキサン化合物が、HSiO3/2基、MeHSiO基、及びHSiO基からなる群から選ばれる基の少なくとも一種を40mol%以上有し、該ポリシロキサンの重量平均分子量が1,000以上200,000以下であり、かつ、前記シリカ粒子の平均一次粒径が1nm以上100nm以下である、請求項1に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。 The polysiloxane compound has 40 mol% or more of at least one group selected from the group consisting of HSiO 3/2 group, MeHSiO group, and H 2 SiO group, and the weight average molecular weight of the polysiloxane is 1,000 or more and 200 2. The condensation reaction product for trench embedding according to claim 1, wherein the average primary particle diameter of the silica particles is 1 nm or more and 100 nm or less. 前記有機溶媒(A)が、アルコール、多価アルコール誘導体、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種類である、請求項1又は2に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   The condensation for trench embedding according to claim 1 or 2, wherein the organic solvent (A) is at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol derivatives, ketones, esters, ethers, and hydrocarbon solvents. Reactant. 前記有機溶媒(B)が、アルコール、多価アルコール誘導体、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種類である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   The said organic solvent (B) is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of alcohol, a polyhydric alcohol derivative, a ketone, ester, ether, and a hydrocarbon-type solvent, The any one of Claims 1-3. Condensation reaction product for trench filling. 前記トレンチ埋め込み用縮合反応物に含まれる溶媒の合計に対して、前記有機溶媒(A)が、10質量%以上50質量%以下であり、前記有機溶媒(B)が、50質量%以上90質量%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   The organic solvent (A) is 10% by mass or more and 50% by mass or less, and the organic solvent (B) is 50% by mass or more and 90% by mass with respect to the total of the solvents contained in the trench filling condensation reaction product. The condensation reaction product for trench embedding according to any one of claims 1 to 4, wherein the condensation reaction product is at most%. 前記縮合反応物が、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子に加えて、さらに下記一般式(1):
SiX4−n
{式中、nは、1〜3の整数であり、Rは水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数のR及びXは同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物と縮合反応させた反応物を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
In addition to the polysiloxane compound and the silica particles, the condensation reaction product further contains the following general formula (1):
R n SiX 4-n
{Wherein, n is an integer of 1 to 3, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group A plurality of R and X may be the same or different. } The condensation reaction product for trench embedding according to any one of claims 1 to 5, comprising a reaction product subjected to a condensation reaction with a silane compound represented by:
前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
HSiX3
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の縮合反応物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
The polysiloxane compound has the following general formula (2):
HSiX 3
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. } The condensation reaction product for trench embedding according to any one of claims 1 to 6, which is a condensation reaction product of a silane compound represented by:
前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
HSiX3
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物と、下記一般式(3):
SiX
{式中、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物、下記一般式(4):
SiX
{式中、Rは、炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そしてXは、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物、下記一般式(5):
SiX
{式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そして複数のR及びXは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシランか化合物、又は下記一般式(6):
SiX
{式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、そしてRは、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物から選ばれる少なくとも1種との縮合反応物であり、該ポリシロキサン化合物中の、前記一般式(2)で表されるシラン化合物に由来する構造の割合が30mol%以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。
The polysiloxane compound has the following general formula (2):
HSiX 3
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. } And the following general formula (3):
SiX 4
{In the formula, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group, and may be the same or different. }, The following general formula (4):
R 2 SiX 3
{Wherein R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; May be the same or different. }, The following general formula (5):
R 2 SiX 2
{In the formula, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; The plurality of R and X may be the same or different. } Or a compound represented by the following general formula (6):
R 3 SiX
{In the formula, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; X is a group selected from the group consisting of a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acetoxy group; R may be the same or different. } Is a condensation reaction product with at least one selected from silane compounds represented by the formula (2), and the proportion of the structure derived from the silane compound represented by the general formula (2) in the polysiloxane compound is 30 mol% or more The condensation reaction product for trench filling according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記シリカ粒子が、前記ポリシロキサン化合物と前記シリカ粒子、又は前記ポリシロキサン化合物と前記シリカ粒子と前記シラン化合物との合計に対して、1質量%以上80質量%以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   The said silica particle is 1 mass% or more and 80 mass% or less with respect to the sum total of the said polysiloxane compound and the said silica particle, or the said polysiloxane compound, the said silica particle, and the said silane compound. The condensation reaction product for trench filling according to any one of the above. 前記シラン化合物が、前記ポリシロキサン化合物とシリカ粒子とシラン化合物との合計に対して、0質量%超40質量%以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物。   The condensation for trench embedding according to any one of claims 1 to 9, wherein the silane compound is greater than 0 mass% and not more than 40 mass% with respect to the total of the polysiloxane compound, silica particles, and the silane compound. Reactant. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の縮合反応物をスピンコーティング法によってトレンチを有する基板に塗布する工程を含み、該スピンコーティング法における少なくとも一段階目の回転数が50rpm以上700rpm以下であることを特徴とするトレンチ埋め込み膜の製造方法。   A step of applying the condensation reaction product according to any one of claims 1 to 10 to a substrate having a trench by a spin coating method, wherein a rotation speed of at least a first stage in the spin coating method is 50 rpm to 700 rpm. A method for producing a trench buried film, characterized in that:
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030249A (en) * 2000-07-14 2002-01-31 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Silica coating liquid for forming low dielectric constant and silica coat substrate with low dielectric constant
WO2005121265A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Toray Industries, Inc. Siloxane coating material, optical articles and process for the production of siloxane coating materials
JP2006310448A (en) * 2005-04-27 2006-11-09 Jsr Corp Trench embedding composition, and trench embedding method
JP2007262257A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Jsr Corp Polymer, method for producing the same, composition for forming insulation film, method for producing insulation film and silica-based insulation film
JP2008074963A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujifilm Corp Composition, film and method for producing the same
JP2008189765A (en) * 2007-02-02 2008-08-21 Dow Corning Toray Co Ltd Liquid curable composition, method of coating, inorganic substrate plate and semiconductor device
JP2008205008A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Shin Etsu Chem Co Ltd Composition for forming inter-semiconductor-layer insulating film, method for manufacturing the same, film forming method, and semiconductor device
JP2008227389A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Jsr Corp Forming method of silicon dioxide film and trench isolation, and composition for them
JP5662646B2 (en) * 2009-02-13 2015-02-04 旭化成イーマテリアルズ株式会社 Condensation reaction product for filling polysiloxane trench and method for producing trench filling film

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030249A (en) * 2000-07-14 2002-01-31 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Silica coating liquid for forming low dielectric constant and silica coat substrate with low dielectric constant
WO2005121265A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Toray Industries, Inc. Siloxane coating material, optical articles and process for the production of siloxane coating materials
JP2006310448A (en) * 2005-04-27 2006-11-09 Jsr Corp Trench embedding composition, and trench embedding method
JP2007262257A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Jsr Corp Polymer, method for producing the same, composition for forming insulation film, method for producing insulation film and silica-based insulation film
JP2008074963A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujifilm Corp Composition, film and method for producing the same
JP2008189765A (en) * 2007-02-02 2008-08-21 Dow Corning Toray Co Ltd Liquid curable composition, method of coating, inorganic substrate plate and semiconductor device
JP2008205008A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Shin Etsu Chem Co Ltd Composition for forming inter-semiconductor-layer insulating film, method for manufacturing the same, film forming method, and semiconductor device
JP2008227389A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Jsr Corp Forming method of silicon dioxide film and trench isolation, and composition for them
JP5662646B2 (en) * 2009-02-13 2015-02-04 旭化成イーマテリアルズ株式会社 Condensation reaction product for filling polysiloxane trench and method for producing trench filling film

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