JP2018182077A - Method of forming low-permittivity film and method of manufacturing semiconductor element using the same - Google Patents

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Sun Hye Hwang
宣 惠 黄
銘 云 金
Ming Yun Kim
銘 云 金
侖 廷 ▲ちょう▼
侖 廷 ▲ちょう▼
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相 益 李
Soeki Ri
相 益 李
相 勇 全
Sang-Yong Jeon
相 勇 全
仁 京 鄭
Jin Kyung Jeong
仁 京 鄭
元 雄 鄭
Won-Woong Jeong
元 雄 鄭
晶 植 崔
Jung-Sik Choi
晶 植 崔
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a low-permittivity film with low permittivity and high mechanical strength.SOLUTION: The present invention relates to a method of forming a low-permittivity film and a method of manufacturing a semiconductor element using the same, and more specifically to a method that comprises using a silicon precursor of the present invention to form a preliminary dielectric film on a substrate, and performing energy processing on the preliminary dielectric film to form a dielectric film. The dielectric film has a ratio of Si-CHbonding units/Si-O bonding units from 0.5 to 5.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は低誘電膜の形成方法及びこれを利用する半導体素子の製造方法係り、より詳細には新規なシリコン前駆体を利用する低誘電膜の形成方法に係る。   The present invention relates to a method of forming a low dielectric film and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly to a method of forming a low dielectric film using a novel silicon precursor.

半導体素子は小型化、多機能化、及び/又は低い製造単価等の特性によって多くは電子産業で使用されている。半導体素子はデータを格納する記憶素子、データを演算処理する論理素子、及び多様な機能を同時に遂行できるハイブリッド(hybrid)素子等を含むことができる。   Semiconductor devices are often used in the electronics industry due to their properties such as miniaturization, multifunctionality, and / or low manufacturing cost. The semiconductor device may include a memory device for storing data, a logic device for processing data, and a hybrid device capable of performing various functions simultaneously.

電子産業が高度に発展することにしたがって、半導体素子の高集積化に対する要求が段々高くなっている。これにしたがって、微細なパターンを定義する露光工程の工程マージン減少等の様々な問題点が発生して半導体素子の具現が段々難しくなる。また、電子産業の発展によって半導体素子の高速化に対する要求も段々高くなる。このような半導体素子の高集積化及び/又は高速化に対する要求を充足させるために多様な研究が遂行されている。   With the high development of the electronics industry, the demand for high integration of semiconductor devices is increasing. In accordance with this, various problems such as a reduction in process margin of the exposure process which defines a fine pattern occur, and the implementation of the semiconductor device becomes increasingly difficult. In addition, with the development of the electronics industry, the demand for speeding up of semiconductor devices also becomes higher. Various studies have been conducted to satisfy the demand for high integration and / or high speed of such semiconductor devices.

米国特許第8,293,001号公報U.S. Patent No. 8,293,001 米国特許第8,137,764号公報U.S. Patent No. 8,137,764 米国特許第9,018,107号公報U.S. Patent No. 9,018,107 米国特許公開第2005/0227502号明細書US Patent Publication No. 2005/0227502 米国特許公開第2013/0175680号明細書US Patent Publication No. 2013/0175680

本発明が解決しようとする課題は、低い誘電率及び高い機械的強度を有する低誘電膜を形成する方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming a low dielectric film having a low dielectric constant and high mechanical strength.

本発明が解決しようとする他の課題は、配線の間のキャパシタンスを減少させることができる半導体素子の製造方法を提供することにある。   Another problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the capacitance between wires.

本発明の概念に係る、低誘電膜の形成方法は、下記の化学式1の化合物を含むシリコン前駆体を利用して、基板上に予備誘電膜を形成することと、予備誘電膜上にエネルギー処理を遂行して、誘電膜を形成することと、を含むことができる。誘電膜は、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である。 According to the concept of the present invention, a method for forming a low dielectric film comprises forming a preliminary dielectric film on a substrate using a silicon precursor containing a compound of the following chemical formula 1, and treating an energy on the preliminary dielectric film And forming a dielectric film. The dielectric film has a ratio of Si-CH 3 bonding units / Si-O bonding units of 0.5 to 5.

Figure 2018182077
化学式1で、nは1又は2の整数であり、R、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは−O−Rであり、残りは各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル又は(C1−C10)アルコキシであり、Rは水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル又は(C3−C10)アルキニルであり、Rはポロゲン基(porogen group)であり、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。
Figure 2018182077
In Chemical Formula 1, n is an integer of 1 or 2, and at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are —O—R 7 , and the rest are each independently Hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl or (C1-C10) alkoxy, R 7 is hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl Or (C3-C10) alkynyl, R 4 is a porogen group, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl , (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3-C10) heterocycloalkyl (C1-C10) alkyl.

アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル及びヘテロシクロアルキルは非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換されることができる。   Aryl, heteroaryl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl and heterocycloalkyl are unsubstituted or each independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C1) -C10) may be substituted with one or more selected from the group consisting of alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl.

ヘテロアリール及びヘテロシクロアルキルは各々独立して−NR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含み、Rは水素又は(C1−C10)アルキルである。 -NR 8 independently each heteroaryl and heterocycloalkyl -, - contains one or more heteroatoms selected from the group consisting of O- and -S-, R 8 is hydrogen or (C1-C10) alkyl It is.

、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは(C1−C5)アルコキシであり、残りは(C1−C5)アルキルである。 Among R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 , at least two are (C 1 -C 5) alkoxy and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl.

、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つはメトキシであり、残りは(C1−C5)アルキルである。 Of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 , at least three are methoxy and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl.

は1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−メチル−2−ブテニル基、2−メチル−2−ブテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、フェニル基、キシレン基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエン基、シクロヘキサジエン基、シクロヘプタデン基、ビシクロヘプチル基、ビシクロヘプテニル基、シクロヘキセンオキシド基、ペンテンオキシド基、テルピネン基、リモネン基、ブタジエンオキシド、スチレン、又はフルベンである。 R 4 is 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4 -Hexenyl group, 5-hexenyl group, phenyl group, xylene group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, cyclooctyl group, cyclopentenyl group, cyclopentadiene group, cyclohexadiene group, cycloheptaden group Group, bicycloheptyl group, bicycloheptenyl group, cyclohexene oxide group, penten oxide A terpinene group, a limonene group, butadiene oxide, styrene or fulvene.

前記化合物の蒸気圧は、100℃で0.1Torr乃至100Torrである。   The vapor pressure of the compound is 0.1 Torr to 100 Torr at 100.degree.

予備誘電膜を形成することは、化学気相蒸着(CVD)を遂行することを含み、化学気相蒸着の反応ガスはO、O、NO、CO又はこれらの組合せである。 Forming the pre-dielectric film includes performing chemical vapor deposition (CVD), and the reactive gas of the chemical vapor deposition is O 2 , O 3 , N 2 O, CO 2 or a combination thereof.

エネルギー処理は200℃乃至800℃で遂行される熱処理である。   The energy treatment is a heat treatment performed at 200 ° C. to 800 ° C.

エネルギー処理は紫外線硬化処理(UV curing treatment)であり、紫外線硬化処理遂行の時、基板の温度は0℃乃至700℃である。   The energy treatment is UV curing treatment, and when the UV curing treatment is performed, the temperature of the substrate is 0 ° C. to 700 ° C.

紫外線硬化処理は10W乃至200Wのパワーで0.1乃至120分間遂行されることができる。   The UV curing process may be performed at a power of 10 W to 200 W for 0.1 to 120 minutes.

誘電膜の炭素含量は1at%乃至40at%である。   The carbon content of the dielectric film is 1 at% to 40 at%.

誘電膜の気孔の平均直径は0.5nm乃至5nmである。   The average diameter of the pores of the dielectric film is 0.5 nm to 5 nm.

誘電膜の気孔の体積の合計は、誘電膜の全体体積の8%乃至35%である。   The total volume of pores in the dielectric film is 8% to 35% of the total volume of the dielectric film.

誘電膜の気孔の直径分布は、0.1nm乃至2.5nmの半値全幅(Full Width at Half Maximum)を有することができる。   The diameter distribution of the pores of the dielectric layer may have a full width at half maximum of 0.1 nm to 2.5 nm.

誘電膜は2.2乃至3の誘電率を有することができる。   The dielectric film can have a dielectric constant of 2.2 to 3.

誘電膜は6GPa乃至15GPaのヤング率(young’s modulus)を有することができる。   The dielectric layer may have a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa.

誘電膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である。   The dielectric film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1.

本発明の他の概念に係る、低誘電膜の形成方法は、下記の化学式1の化合物を含むシリコン前駆体を利用して、基板上に誘電膜を形成することを含むことができる。   According to another aspect of the present invention, a method of forming a low dielectric film can include forming a dielectric film on a substrate using a silicon precursor containing a compound of Formula 1 below.

Figure 2018182077
化学式1で、nは1又は2の整数であり、R、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは−O−Rであり、残りは各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル又は(C1−C10)アルコキシであり、Rは水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル又は(C3−C10)アルキニルであり、Rはポロゲン基であり、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。
Figure 2018182077
In Chemical Formula 1, n is an integer of 1 or 2, and at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are —O—R 7 , and the rest are each independently Hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl or (C1-C10) alkoxy, R 7 is hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl Or (C3-C10) alkynyl, R 4 is a porogen group, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, ((C3-C10)) C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3 C10) heterocycloalkyl (C1-C10) alkyl.

アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル及びヘテロシクロアルキルは非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換されることができる。   Aryl, heteroaryl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl and heterocycloalkyl are unsubstituted or each independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C1) -C10) may be substituted with one or more selected from the group consisting of alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl.

前記ヘテロアリール及び前記ヘテロシクロアルキルは各々独立してNR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含み、Rは水素又は(C1−C10)アルキルである。 Wherein said heteroaryl and said heterocycloalkyl are each independently NR 8 -, - include O- and one or more heteroatoms selected from the group consisting of -S-, R 8 is hydrogen or (C1-C10) It is an alkyl.

誘電膜を形成することは、シリコン前駆体を利用して、基板上に予備誘電膜を形成することと、予備誘電膜上にエネルギー処理を遂行することと、を含むことができる。   Forming the dielectric film can include forming a preliminary dielectric film on the substrate using a silicon precursor and performing energy processing on the preliminary dielectric film.

誘電膜の気孔の体積の合計は、誘電膜の全体積の8%乃至35%である。   The total volume of pores in the dielectric film is 8% to 35% of the total volume of the dielectric film.

本発明のその他の概念に係る、低誘電膜の形成方法は、下記の化学式1の化合物を含むシリコン前駆体を利用して、基板上に予備誘電膜を形成することと、予備誘電膜上にエネルギー処理を遂行して、誘電膜を形成することと、を含むことができる。誘電膜は6GPa乃至15GPaのヤング率を有することができる。   According to another aspect of the present invention, a method of forming a low dielectric film includes forming a preliminary dielectric film on a substrate using a silicon precursor containing a compound of Formula 1 below, and forming a preliminary dielectric film on the preliminary dielectric film. Performing energy processing to form a dielectric film. The dielectric film may have a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa.

Figure 2018182077
前記化学式1で、nは1又は2の整数であり、R、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つはメトキシであり、残りは各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、又は(C1−C10)アルコキシであり、Rはポロゲン基であり、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。
Figure 2018182077
In the above Chemical Formula 1, n is an integer of 1 or 2, at least three of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are methoxy, and the rest are each independently hydrogen ( C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, or (C1-C10) alkoxy, R 4 is porogen group, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) Alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3-C10) Telocycloalkyl (C1-C10) alkyl.

アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル及びヘテロシクロアルキルは非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換されることができる。   Aryl, heteroaryl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl and heterocycloalkyl are unsubstituted or each independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C1) -C10) may be substituted with one or more selected from the group consisting of alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl.

ヘテロアリール及びヘテロシクロアルキルは各々独立してNR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含み、Rは水素又は(C1−C10)アルキルである。 Heteroaryl and heterocycloalkyl are each independently NR 8 -, - contains one or more heteroatoms selected from the group consisting of O- and -S-, R 8 is hydrogen or (C1-C10) alkyl is there.

誘電膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である。   The dielectric film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1.

エネルギー処理は500℃乃至600℃で遂行されることができる。   Energy processing may be performed at 500 ° C. to 600 ° C.

本発明のその他の概念に係る、半導体素子の製造方法は、Si−(CH−Si構造の分子を有するシリコン前駆体を利用して、基板上にシリコン絶縁膜を形成することと、前記シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線を形成することと、を含み、nは1又は2の整数であり、シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子の中でいずれか1つと結合するポロゲン基を有し、シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子と結合する2つ以上の(C1−C5)アルコキシ基を有し、前記ポロゲン基は、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。 According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a silicon insulating film on a substrate using a silicon precursor having molecules of a Si- (CH 2 ) n -Si structure. Forming at least one wiring in the silicon insulating film, n is an integer of 1 or 2, and the silicon precursor bonds to any one of Si atoms in its molecule It has a porogen group, and the silicon precursor has, in its molecule, two or more (C1-C5) alkoxy groups bonded to Si atoms, and the porogen group is (C3-C10) alkenyl, (C3) -C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl , (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3-C10) heterocycloalkyl (C1-C10) ) Alkyl.

シリコン絶縁膜は、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である。 The silicon insulating film has a ratio of Si-CH 3 bonding unit / Si-O bonding unit of 0.5 to 5.

シリコン絶縁膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である。   The silicon insulating film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1.

シリコン絶縁膜は、2.2乃至3の誘電率及び6Gpa乃至15Gpaのヤング率を有することができる。   The silicon insulating layer may have a dielectric constant of 2.2 to 3 and a Young's modulus of 6 to 15 Gpa.

少なくとも1つの配線を形成することは、シリコン絶縁膜をパターニングして、シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線ホールを形成することと、少なくとも1つの配線ホール内を満たす導電膜を形成することと、を含むことができる。   Forming the at least one wiring includes patterning the silicon insulating film to form the at least one wiring hole in the silicon insulating film, and forming a conductive film filling the at least one wiring hole. Can be included.

少なくとも1つの配線を形成することは、少なくとも1つの配線ホールを満たすバリアー膜を形成することをさらに含むことができる。   Forming the at least one wire can further include forming a barrier film filling the at least one wire hole.

本発明に係る低誘電膜の形成方法は、新規なシリコン前駆体を利用して、低い誘電率と高い機械的強度とを有する誘電膜を形成することができる。本発明のシリコン前駆体は優れた熱的安定性を有し、誘電膜内に数多くの気孔を形成することができる。本発明に係る低誘電膜の内部に配線を形成する場合、誘電膜の高い機械的強度に配線を支持でき、誘電膜の低い誘電率で配線の間にキャパシタンスを減少させることができる。   The method for forming a low dielectric film according to the present invention can form a dielectric film having a low dielectric constant and high mechanical strength using a novel silicon precursor. The silicon precursor of the present invention has excellent thermal stability and can form many pores in the dielectric film. When the interconnection is formed inside the low dielectric film according to the present invention, the interconnection can be supported with high mechanical strength of the dielectric film, and the capacitance can be reduced between the interconnections by the low dielectric constant of the dielectric film.

本発明の実施形態に係る低誘電膜の形成方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation method of the low dielectric film which concerns on embodiment of this invention. 図1Aに示した蒸着工程が遂行されるチャンバーを示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view of a chamber in which the deposition process shown in FIG. 1A is performed. 本発明の実施形態に係る低誘電膜の形成方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation method of the low dielectric film which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体素子を製造する方法を説明するための平面図である。It is a top view for explaining the method of manufacturing the semiconductor device concerning the embodiment of the present invention. 図3のI−I’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the I-I 'line | wire of FIG. 図3のII−II’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the II-II 'line | wire of FIG. 本発明の実施形態に係る半導体素子を製造する方法を説明するための平面図である。It is a top view for explaining the method of manufacturing the semiconductor device concerning the embodiment of the present invention. 図5のI−I’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the I-I 'line | wire of FIG. 図5のII−II’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the II-II 'line | wire of FIG. 本発明の実施形態に係る半導体素子を製造する方法を説明するための平面図である。It is a top view for explaining the method of manufacturing the semiconductor device concerning the embodiment of the present invention. 図7のI−I’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the I-I 'line | wire of FIG. 図7のII−II’線に沿う断面図である。It is sectional drawing in alignment with the II-II 'line | wire of FIG. 本発明の実施形態に係るシリコン前駆体の蒸気圧を示したグラフである。It is the graph which showed the vapor pressure of the silicon precursor concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る誘電膜の気孔サイズ分布を示したグラフである。It is the graph which showed pore size distribution of the dielectric film concerning the embodiment of the present invention.

本発明の構成及び効果を十分に理解するために、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、様々な形態に具現されることができ多様な変更を加えることができる。単なる、本実施形態の説明を通じて本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者が発明の範疇を完全に理解できるように提供する。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various forms and can be variously modified. The disclosure of the present invention is completed only by the description of the present embodiment, and is provided so that those skilled in the art to which the present invention belongs can fully understand the scope of the present invention.

本明細書で、いずれかの構成要素が他の構成要素上にあると言及される場合にそれは他の構成要素上に直接形成されるか、又はこれらの間に第3の構成要素が介在されることもできることを意味する。また、図面において、構成要素のサイズは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は同一の構成要素を示す。   In the present specification, when it is mentioned that any component is on another component, it is formed directly on the other component, or a third component is interposed between them. It also means that you can do it. Also, in the drawings, the size of the components is exaggerated for the purpose of effectively explaining the technical content. The parts denoted by the same reference numerals throughout the specification indicate the same components.

本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な例示図である断面図及び/又は平面図を参照して説明される。図面において、膜及び領域のサイズは技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。したがって、図面のように例示された領域は概略的な属性を有し、図面のように例示された領域の模様は素子の領域の特定形態を例示するためであり、発明の範疇を制限するためではない。本明細書の多様な実施形態で第1、第2、第3等の用語が多様な構成要素を記述するために使用されるが、これらの構成要素の膜がこのような用語によって限定されてはならない。これらの用語は、単なるいずれかの構成要素を他の構成要素と区別されるために使用されるだけである。ここに説明され、例示される実施形態はその相補的な実施形態も含む。   The embodiments described herein will be described with reference to the cross-sectional and / or plan views which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the size of the membranes and regions are exaggerated for the purpose of effectively explaining the technical content. Therefore, the area illustrated as illustrated has schematic attributes, and the pattern of the illustrated area as illustrated is to illustrate the specific form of the area of the element, and to limit the scope of the invention. is not. Although the terms first, second, third, etc. are used to describe various components in various embodiments herein, the membranes of these components are limited by such terms. It must not be. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include their complementary embodiments.

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとすることではない。本明細書で、単数形は文言で特別に言及しない限り、複数形も含む。明細書で使用される‘含む(comprises)’及び/又は‘包含する(comprising)’は言及された構成要素、段階、動作、及び/又は素子は1つ以上の他の構成要素、段階、動作、及び/又は素子の存在又は追加を排除しない。   The terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural unless the context specifically refers to the same. As used herein, 'comprises' and / or 'comprising' are components, steps, operations and / or elements mentioned one or more other components, steps, operations And / or do not exclude the presence or addition of elements.

図1A及び図2は本発明の実施形態に係る低誘電膜の形成方法を示す断面図である。図1Bは図1Aに示した蒸着工程が遂行されるチャンバーを示す断面図である。   1A and 2 are cross-sectional views showing a method of forming a low dielectric film according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view of a chamber in which the deposition process shown in FIG. 1A is performed.

図1A及び図1Bを参照すると、基板100上に予備誘電膜PDLが形成される。基板100はシリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム等を含む半導体基板であるか、或いは化合物半導体基板である。   Referring to FIGS. 1A and 1B, a preliminary dielectric film PDL is formed on a substrate 100. The substrate 100 is a semiconductor substrate containing silicon, germanium, silicon-germanium or the like, or a compound semiconductor substrate.

先ず、予備誘電膜PDLを形成するためのシリコン前駆体が準備される。シリコン前駆体は、ポロゲン基を有する分子を含む。ポロゲン基はSi原子と直接結合する。具体的に、シリコン前駆体はSi−(CH−Si構造の分子を含み(nは1又は2の整数)、ポロゲン基が分子内のSi原子と直接結合する。例えば、シリコン前駆体は下記の化学式1の化合物を含む。 First, a silicon precursor for forming the preliminary dielectric film PDL is prepared. Silicon precursors include molecules having porogen groups. The porogen group bonds directly to the Si atom. Specifically, the silicon precursor is Si- (CH 2) comprises molecules of n -Si structure (n is an integer of 1 or 2), porogen group is directly bonded to a Si atom in the molecule. For example, the silicon precursor comprises a compound of Formula 1 below.

Figure 2018182077
前記化学式1で、nは1又は2の整数である。R、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは−O−Rであり、残りは各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル又は(C1−C10)アルコキシである。ここで、Rは水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル又は(C3−C10)アルキニルである。一例として、R及びRが各々−O−Rである場合、化合物は下記の化学式2で表示されることができる。
Figure 2018182077
In Formula 1, n is an integer of 1 or 2. Among R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 , at least two are —O—R 7 and the rest are each independently hydrogen, (C 1 -C 10) alkyl, (C 3 -C 10) Alkenyl, (C3-C10) alkynyl or (C1-C10) alkoxy. Wherein, R 7 is hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl or (C3-C10) alkynyl. As an example, if R 2 and R 3 are each -O-R 7, the compound can be represented by the following chemical formula 2.

Figure 2018182077
望ましくは、化学式2で、R、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは(C1−C5)アルコキシである。−O−RでRは(C1−C5)アルキルである。さらに具体的に、前記R、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つはメトキシである。ここで、R、R、R、R、及びRの中で残りは(C1−C5)アルキルである。この場合、化合物は一例として下記の化学式3で表示されることができる。
Figure 2018182077
Desirably, in Formula 2, at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are (C 1 -C 5) alkoxy. R 7 in -O-R 7 is (C1-C5) alkyl. More specifically, at least three of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are methoxy. Here, the remaining of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 is (C 1 -C 5) alkyl. In this case, the compound may be represented by the following Chemical Formula 3 as an example.

Figure 2018182077
前記化学式3で、Rは前記ポロゲン基である。具体的に、Rは(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。
Figure 2018182077
In Formula 3, R 4 is the porogen group. Specifically, R 4 is (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cyclo Alkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl or (C3-C10) ) Heterocycloalkyl (C1-C10) alkyl.

ここで、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル及びヘテロシクロアルキルは非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換されることができる。さらに、ヘテロアリール及びヘテロシクロアルキルは各々独立してNR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含むことができる。ここで、Rは水素又は(C1−C10)アルキルである。 Here, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, cycloalkenyl, cycloalkynyl and heterocycloalkyl are unsubstituted or each independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl And may be substituted with one or more selected from the group consisting of (C1-C10) alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl. Furthermore, heteroaryl and heterocycloalkyl NR 8 each independently is -, - can include one or more heteroatoms selected from the group consisting of O- and -S-. Here, R 8 is hydrogen or (C 1 -C 10) alkyl.

例えば、Rは1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−メチル−2−ブテニル基、2−メチル−2−ブテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、フェニル基、キシレン基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエン基、シクロヘキサジエン基、シクロヘプタデン基、ビシクロヘプチル基、ビシクロヘプテニル基、シクロヘキセンオキシド基、ペンテンオキシド基、テルピネン基、リモネン基、ブタジエンオキシド、スチレン、又はフルベンである。 For example, R 4 is 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1- Pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group , 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, phenyl group, xylene group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, cyclooctyl group, cyclopentenyl group, cyclopentadiene group, cyclohexadiene group, cyclo Heptaden group, bicycloheptyl group, bicycloheptenyl group, cyclohexene oxide group, pentene And an oxide group, a terpinene group, a limonene group, butadiene oxide, styrene or fulvene.

望ましくは、Rは環状の炭化水素構造を有する。具体的に、Rは(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである。この場合、後述する誘電膜内に相対的に多い微細気孔が形成される。 Desirably, R 4 has a cyclic hydrocarbon structure. Specifically, R 4 is (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3- C10) Aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl or (C3-C10) heterocycloalkyl (C1-C10) alkyl. In this case, relatively many micropores are formed in the dielectric film described later.

化学式1の化合物は100乃至500の分子量を有する。化学式1の化合物は100℃で0.1Torr乃至100Torrの蒸気圧を有する。即ち、化学式1の化合物は相対的に高い蒸気圧を有し、したがって化学気相蒸着(CVD)又は原子層蒸着(ALD)工程遂行の時、工程的にさらに安定的である。化学式1の化合物は100℃乃至500℃の温度下で熱分解される。即ち、化学式1の化合物は高温でも容易に分解されないので、相対的に熱的安定性が優れている。   The compound of Formula 1 has a molecular weight of 100 to 500. The compound of Formula 1 has a vapor pressure of 0.1 Torr to 100 Torr at 100 ° C. That is, the compound of Formula 1 has a relatively high vapor pressure, and thus is more stable in process when performing a chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) process. The compound of Formula 1 is thermally decomposed at a temperature of 100 ° C. to 500 ° C. That is, since the compound of Formula 1 is not easily decomposed even at high temperature, it is relatively excellent in thermal stability.

例えば、化学式1の化合物は下の化合物の中の少なくとも1つである。   For example, the compound of Formula 1 is at least one of the following compounds.

Figure 2018182077
Figure 2018182077
Figure 2018182077
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Figure 2018182077
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Figure 2018182077
Figure 2018182077
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予備誘電膜PDLはシリコン前駆体をソースガスSGとする蒸着工程DPを通じて形成される。蒸着工程DPは化学気相蒸着(CVD)又は原子層蒸着(ALD)を含む。一例として、化学気相蒸着はプラズマ強化化学気相蒸着(Plasma Enhanced CVD)であり、原子層蒸着はプラズマ強化原子層蒸着(Plasma Enhanced ALD)である。
Figure 2018182077
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Figure 2018182077
Figure 2018182077
Figure 2018182077
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Figure 2018182077
Figure 2018182077
Figure 2018182077
Figure 2018182077
The preliminary dielectric film PDL is formed through a deposition process DP using a silicon precursor as a source gas SG. The deposition process DP includes chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD). As an example, chemical vapor deposition is plasma enhanced chemical vapor deposition (Plasma Enhanced CVD) and atomic layer deposition is plasma enhanced atomic layer deposition (Plasma Enhanced ALD).

具体的に、図1Bを再び参照すると、チャンバー200内に基板が配置される。一例として、チャンバー200はプラズマチャンバーである。基板はプレート210上に配置され、プレート210を利用して基板が加熱される。一例として、プレート210は下部電極としても使用される。加熱を通じて、基板の温度は0℃乃至500℃であり、一例として基板の温度は約200℃である。   Specifically, referring again to FIG. 1B, a substrate is disposed within the chamber 200. As one example, the chamber 200 is a plasma chamber. The substrate is disposed on a plate 210, and the substrate is heated using the plate 210. As an example, the plate 210 is also used as a lower electrode. During heating, the temperature of the substrate is 0 ° C. to 500 ° C., and as an example, the temperature of the substrate is about 200 ° C.

チャンバー200内にソースガスSG及び反応ガスSGを投入する。ソースガスSGはシリコン前駆体であり、反応ガスSGは酸化剤である。一例として、反応ガスSGはO、O、NO、CO又はこれらの組合せである。具体的に、シリコン前駆体は蒸発器内で気体であるソースガスSGに相変化する。蒸発器内のシリコン前駆体を加熱して、シリコン前駆体を気体状態であるソースガスSGに相変化させる。 The source gas SG and the reaction gas SG are charged into the chamber 200. The source gas SG is a silicon precursor, and the reaction gas SG is an oxidant. As an example, the reaction gas SG is O 2 , O 3 , N 2 O, CO 2 or a combination thereof. Specifically, the silicon precursor phase-changes to a source gas SG which is a gas in the evaporator. The silicon precursor in the evaporator is heated to change the phase of the silicon precursor into a gaseous source gas SG.

先に説明したように、シリコン前駆体は相対的に高い蒸気圧を有するので、蒸発器の特定温度下で相対的に多い量のシリコン前駆体が気体状態であるソースガスSGに相変化する。したがって、チャンバー200内に相対的に多い量のソースガスSGが容易に投入され、これを通じて蒸着工程DPを効率的及び安定的に遂行することができる。   As described above, since the silicon precursor has a relatively high vapor pressure, a relatively large amount of the silicon precursor changes into the gaseous source gas SG under a specific temperature of the evaporator. Accordingly, a relatively large amount of source gas SG may be easily introduced into the chamber 200, and the deposition process DP may be efficiently and stably performed through the relatively high amount of source gas SG.

さらに、蒸着工程DPの工程条件に応じて、ソースガスSGの量が相対的に多く必要となり得る。チャンバー200に投入されるソースガスSGの圧力を増加させる必要があり得る。このために、蒸発器の特定温度を増加させる。一方、シリコン前駆体は相対的に熱的安定性に優れているので、相対的に高い特定温度下でも(例えば、200℃乃至500℃)その化学的構造は容易に変化しない。したがって、予備誘電膜PDLを工程的な欠陥無しで形成させることができる。   Furthermore, depending on the process conditions of the vapor deposition process DP, a relatively large amount of source gas SG may be required. It may be necessary to increase the pressure of the source gas SG introduced into the chamber 200. For this purpose, the specific temperature of the evaporator is increased. On the other hand, since the silicon precursor is relatively excellent in thermal stability, its chemical structure does not easily change even at a relatively high specific temperature (for example, 200 ° C. to 500 ° C.). Therefore, the preliminary dielectric film PDL can be formed without any process defect.

ソースガスSGは、蒸発器へ流れ込むキャリヤーガスと共にチャンバー200内に投入される。キャリヤーガスは不活性ガスであり、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、又はラドンである。キャリヤーガスの流量は100cc/min乃至800cc/minであり、反応ガスSGの流量は5cc/min乃至100cc/minである。   The source gas SG is introduced into the chamber 200 together with the carrier gas flowing into the evaporator. The carrier gas is an inert gas, such as helium, neon, argon, krypton, xenon or radon. The flow rate of the carrier gas is 100 cc / min to 800 cc / min, and the flow rate of the reaction gas SG is 5 cc / min to 100 cc / min.

蒸着工程DPの間に、チャンバー200内の圧力は0.1Torr乃至10Torrである。チャンバー200内の上部電極220は高周波生成器(RF Generator)230と連結され、蒸着工程DPの間に、5MHz乃至20MHz周波数の高周波が1W乃至1000Wのパワーで高周波生成器230を通じて上部電極220に印加される。   During the deposition process DP, the pressure in the chamber 200 is 0.1 Torr to 10 Torr. The upper electrode 220 in the chamber 200 is connected to a high frequency generator (RF generator) 230 and a high frequency of 5 MHz to 20 MHz is applied to the upper electrode 220 through the high frequency generator 230 at a power of 1 W to 1000 W during the deposition process DP. Be done.

シリコン前駆体をソースとして形成された予備誘電膜PDLは、その内部にポロゲン基を含む。   The preliminary dielectric film PDL formed using the silicon precursor as a source contains a porogen group in its inside.

図2を参照すると、予備誘電膜PDL上にエネルギー処理ETを遂行して、誘電膜DLが形成される。エネルギー処理ETは、予備誘電膜PDLを硬化させるために、熱エネルギー又は光エネルギー等の様々な形態のエネルギーを予備誘電膜PDL上に印加することを含む。例えば、エネルギー処理ETは熱処理又は紫外線硬化処理(UV curing treatment)である。   Referring to FIG. 2, an energy process ET is performed on the preliminary dielectric film PDL to form a dielectric film DL. The energy processing ET includes applying various forms of energy, such as thermal energy or light energy, on the pre-dielectric film PDL to cure the pre-dielectric film PDL. For example, the energy treatment ET is a heat treatment or UV curing treatment.

熱処理は、熱処理チャンバーを通じて200℃乃至800℃で10分乃至240分の間に基板上で遂行される。望ましくは、熱処理は約500℃乃至約600℃で遂行される。紫外線硬化処理は、紫外線ランプに10W乃至200Wのパワーを印加して0.1乃至120分の間に基板上で遂行される。この時、基板の温度は0℃乃至700℃である。   The heat treatment is performed on the substrate for 10 minutes to 240 minutes at 200 ° C. to 800 ° C. through the heat treatment chamber. Preferably, the heat treatment is performed at about 500 ° C. to about 600 ° C. The UV curing process is performed on the substrate for 0.1 to 120 minutes by applying a power of 10 W to 200 W to the UV lamp. At this time, the temperature of the substrate is 0 ° C. to 700 ° C.

エネルギー処理ETを遂行する間に、予備誘電膜PDL内に存在するポロゲン基が除去される。具体的に、エネルギー処理ETを通じて予備誘電膜PDL内のSi−R結合が切断されて、ポロゲン基(R)が揮発して除去される。したがって、誘電膜DLは、ポロゲン基が除去された位置に形成された微細な気孔を含む。誘電膜DLは多孔性薄膜である。 During the energy processing ET, porogen groups present in the pre-dielectric film PDL are removed. Specifically, the Si-R 4 bond in the preliminary dielectric film PDL is cut through the energy processing ET, and the porogen group (R 4 ) is volatilized and removed. Thus, the dielectric film DL includes fine pores formed at positions where the porogen groups have been removed. The dielectric film DL is a porous thin film.

誘電膜DLの気孔率(porosity)は8%乃至35%である。誘電膜DLの気孔の体積の合計は、誘電膜DLの全体体積の8%乃至35%である。誘電膜DLの気孔の平均直径は0.5nm乃至5nmである。誘電膜DLの気孔サイズ(直径)分布は0.1nm乃至2.5nmである。気孔サイズ(直径)の分布曲線において、その半値全幅(Full Width at Half Maximum)は0.1nm乃至2.5nmである(図10参照)。   The porosity of the dielectric layer DL is 8% to 35%. The total volume of the pores of the dielectric film DL is 8% to 35% of the total volume of the dielectric film DL. The average diameter of the pores of the dielectric film DL is 0.5 nm to 5 nm. The pore size (diameter) distribution of the dielectric film DL is 0.1 nm to 2.5 nm. In the distribution curve of pore size (diameter), the full width at half maximum is 0.1 nm to 2.5 nm (see FIG. 10).

誘電膜DLは、低誘電膜であって、2.2乃至3の誘電率を有する。誘電膜DLは6GPa乃至15GPaのヤング率(young’s modulus)を有する。誘電膜DLは多孔性であるにも関わらず、高い機械的強度を有する。一方、化学式1で、R、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つはメトキシである場合、誘電膜DLは6GPa乃至15GPaのヤング率、望ましくは8GPa乃至15GPaのヤング率を有する。 The dielectric film DL is a low dielectric film and has a dielectric constant of 2.2 to 3. The dielectric layer DL has a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa. Although the dielectric film DL is porous, it has high mechanical strength. On the other hand, when at least three of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 in the chemical formula 1 are methoxy, the dielectric film DL has a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa, preferably 8 GPa to 15 GPa. It has Young's modulus.

誘電膜DLはSiOCHを含む。この時、誘電膜DLの炭素の含量は1at%乃至40at%である。誘電膜DLは、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である。望ましくは、誘電膜DLは、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が1乃至4である。即ち、誘電膜DLはその内部に相対的に多いSi−CH結合を含む。Si−CH結合は、誘電膜DLの内部にSi−Oケージ(Si−O cage)構造が形成されることを助ける。Si−Oケージ構造は、Si−Oが3次元的な決定構造に配列されることにより、構造の中心にナノボイドを有する。結果的に、誘電膜DLの気孔率をさらに増加させて誘電率をさらに低くすることができる。さらにSi−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が相対的に高いほど、薄膜内Si−CH結合が相対的に多く存在する。これは後述する誘電膜DL内配線形成工程の時、プラズマによる誘電膜DLの損傷を減らすことができる。即ち、プラズマ誘発損傷(plasma induced damage)を改善することができる。 The dielectric film DL contains SiOCH. At this time, the carbon content of the dielectric film DL is 1 at% to 40 at%. The dielectric film DL has a ratio of Si—CH 3 bonding units / Si—O bonding units of 0.5 to 5. Preferably, the dielectric film DL has a ratio of Si-CH 3 bonding units / Si-O bonding units 1 to 4. That is, the dielectric film DL includes relatively many Si-CH 3 bonds inside. The Si—CH 3 bond helps to form a Si—O cage structure inside the dielectric film DL. The Si-O cage structure has nanovoids at the center of the structure by arranging Si-O in a three-dimensional determined structure. As a result, the porosity of the dielectric film DL can be further increased to further lower the dielectric constant. Furthermore, as the ratio of Si—CH 3 bonding units / Si—O bonding units is relatively high, relatively more Si—CH 3 bonds in the thin film exist. This can reduce the damage to the dielectric film DL due to plasma at the time of the wiring formation process in the dielectric film DL to be described later. That is, plasma induced damage can be improved.

誘電膜DLをなすシリコン基盤の構造は、Si−Oネットワーク(Si−O network)構造及び前記Si−Oケージ構造を含む。Si−Oネットワーク構造は、Si−O結合単位が無作為に配列された複雑なネットワーク形態を有する。Si−Oネットワーク構造によって、誘電膜DLは優れた機械的強度を有する。一例として、フーリエ変換赤外線分光法(FT−IR)にしたがうデータグラフにしめしたSi−Oネットワーク構造(ca.〜1040cm−1)のピーク面積は13乃至16であり、Si−Oケージ構造(ca.〜1140cm−1)のピーク面積は7乃至12である。この時、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率は0.5乃至1である。さらに具体的に、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率は0.6乃至1である。即ち、誘電膜DL内にSi−Oネットワーク構造とSi−Oケージ構造とが互いに比等に形成されることによって、優れた機械的強度と低い誘電率とを同時に達成することができる。 The silicon-based structure forming the dielectric layer DL includes a Si-O network structure and the Si-O cage structure. The Si-O network structure has a complex network form in which Si-O bonding units are randomly arranged. The dielectric film DL has excellent mechanical strength due to the Si-O network structure. As an example, the peak area of the Si-O network structure (ca. to 1040 cm -1 ) shown in the data graph according to Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) is 13 to 16, and the Si-O cage structure (ca Peak area of 7 to 12 cm −1 . At this time, the ratio of Si-O cage structure / Si-O network structure is 0.5 to 1. More specifically, the ratio of Si-O cage structure / Si-O network structure is 0.6 to 1. That is, by forming the Si—O network structure and the Si—O cage structure in the dielectric film DL in a ratio to each other, excellent mechanical strength and low dielectric constant can be simultaneously achieved.

以下、先に図1A及び図2を参照して説明したシリコン前駆体と誘電膜との具体的な実験例を説明する。後述する具体的な実施形態を通じて製造された化合物は核磁気共鳴分光法(H Nuclear Magnetic Resonance、NMR)を利用して分析した。 Hereinafter, specific experimental examples of the silicon precursor and the dielectric film described above with reference to FIGS. 1A and 2 will be described. The compounds prepared through specific embodiments described below were analyzed using nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H Nuclear Magnetic Resonance, NMR).

実施例1:1−((ビシクロヘプテニル)ジエトキシシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)メタンの製造
段階1. 1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにアセトニトリル 1500mLと(クロロメチル)ジクロロメチルシラン 500g(3.06mol、1.0当量)とを添加した後、70℃に昇温した。反応溶液にトリエチルアミン 340.37g(3.36mol、1.1当量)を添加した後、70℃を維持したまま、トリクロロシラン 455.61g(3.36mol、1.1当量)をゆっくり添加した。反応溶液を70℃で5時間攪拌し、濾過した後、n−ペンタン 1500mLで4回洗浄してワークアップ(work−up)した。溶液を減圧処理して溶媒を除去し、28℃/1.01Torrで精製して、無色の液体であるMeClSi−CH−SiCl 160.54gを得た(収率:20%)。
EXAMPLE 1 Preparation of 1-((Bicycloheptenyl) diethoxysilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) methane Step 1. Preparation of 1- (trichlorosilyl) -2- (methyldichlorosilyl) methane Into a flame-dried 5000 mL Schlenk flask was added 1500 mL of acetonitrile and 500 g (3.06 mol, 1.0 equivalent) of (chloromethyl) dichloromethylsilane. Then, the temperature was raised to 70.degree. After 340.37 g (3.36 mol, 1.1 equivalents) of triethylamine was added to the reaction solution, 455.61 g (3.36 mol, 1.1 equivalents) of trichlorosilane was slowly added while maintaining 70 ° C. The reaction solution was stirred at 70 ° C. for 5 hours, filtered, and washed four times with 1500 mL of n-pentane to work-up. The solution was treated under reduced pressure to remove the solvent and purified at 28 ° C./1.01 Torr to obtain 160.54 g of MeCl 2 Si—CH 2 —SiCl 3 as a colorless liquid (yield: 20%).

H−NMR(C)δ−0.38(3H)、0.69(2H).
段階2. 1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 3000mLと段階1で製造された1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)メタン 160.54g(0.61mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、ジエチルアミン 330.84g(7.34mol、12.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して3時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、78℃及び0.8Torrで精製して、無色の液体であるMe(NMeSi−CH−Si(NMeCl 163.48gを得た(収率:90%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.38 (3H), 0.69 (2H).
Stage 2 Preparation of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane 1- (trichlorosilyl) prepared in step 1 with 3000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After adding 160.54 g (0.61 mol, 1.0 equivalent) of -2- (methyldichlorosilyl) methane, 330.84 g (7.34 mol, 12.0 equivalents) of diethylamine was added while maintaining 0 ° C. Added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 3 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, purified at 78 ° C. and 0.8 Torr, and colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 Cl 163.48 g was obtained (yield: 90%).

H−NMR(C)δ−0.18(3H)、0.30(2H)、2.43〜2.47(24H).
段階3. 1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコにLiAlH 7.31g(0.19mol、0.35当量)を添加した後、−30℃を維持したまま、THF 300mLをゆっくり添加した。反応溶液の温度を−30℃に維持したまま、段階2で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタン 163.48g(0.55mol、1.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、56℃及び0.5Torrで精製して、無色の液体であるMe(NMeSi−CH−Si(NMeH 108.38gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.18 (3H), 0.30 (2H), 2.43 to 2.47 (24H).
Step 3. Preparation of 1- (bis (dimethylamino) silyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane Add 7.31 g (0.19 mol, 0.35 equivalents) of LiAlH 4 to a flame-dried 1000 mL Schlenk flask After that, 300 mL of THF was slowly added while maintaining -30.degree. While maintaining the temperature of the reaction solution at -30 ° C, 163.48 g (0.55 mol, 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane produced in Step 2 .0 equivalents) was added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, purified at 56 ° C. and 0.5 Torr, and colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 H 108.38 g was obtained (yield: 75%).

H−NMR(C)δ−0.04(2H)、0.16(3H)、2.44〜2.48(24H)、4.48(1H).
段階4. 1−(ジエトキシシリル)−2−(ジエトキシ(メチル)シリル)メタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 1000mLと段階3で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタン 108.38g(0.41mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、エタノール 76.07g(1.65mol、4.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、46℃及び0.6Torrで精製して、無色の液体であるMe(EtO)Si−CH−Si(OEt)H 99.01gを得た(収率:90%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.04 (2H), 0.16 (3H), 2.44 to 2.48 (24H), 4.48 (1H).
Step 4. Preparation of 1- (diethoxysilyl) -2- (diethoxy (methyl) silyl) methane 1- (bis (dimethylamino) silyl) prepared in step 3 with 1000 mL n-pentane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask After the addition of 108.38 g (0.41 mol, 1.0 equivalent) of -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane, the ethanol 76.07 g (1.65 mol, 4.0) was maintained while maintaining 0 ° C. ) Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 46 ° C. and 0.6 Torr to obtain a colorless liquid Me (EtO) 2 Si—CH 2 —Si (OEt) 2 H 99. Obtained 01 g (yield: 90%).

H−NMR(C)δ−0.12(2H)、0.25(3H)、1.15(12H)、3.78(8H)、4.92(1H).
段階5. 1−((ビシクロヘプテニル)ジエトキシシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階4で製造された1−(ジエトキシシリル)−2−(ジエトキシ(メチル)シリル)メタン 99.01g(0.37mol、1.0当量)と触媒であるジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 34.23g(0.37mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を60℃で5時間攪拌した後、90℃及び0.27Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 99.93gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.12 (2 H), 0.25 (3 H), 1.15 (12 H), 3.78 (8 H), 4.92 (1 H).
Step 5. Preparation of 1-((bicycloheptenyl) diethoxysilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) methane 1- (diethoxysilyl) -2- (prepared in step 4 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask 99.01 g (0.37 mol, 1.0 equivalent) of diethoxy (methyl) silyl) methane and the catalyst dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and then 34.23 g (0.37 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 90 ° C. and 0.27 Torr to obtain 99.93 g of a compound of the following chemical formula (yield: 75%) as a colorless liquid.

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.004(exo、2H)、0.05(endo、2H)、0.16(exo、3H)、0.24(endo、3H)、1.13(exo、endo、18H)、3.57〜3.67(exo、endo、12H)、1.34〜1.80、2.78〜2.88、5.91〜6.19(bicycloheptenyl、9H).
実施例2:1−((ビシクロヘプテニル)ジエトキシシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)エタンの製造
段階1. 1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)エタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにトリクロロビニールシラン 200g(1.24mol、1.0当量)と触媒としてヘキサクロロ白金(HClPtO)とを添加した後、反応溶液を60℃に昇温した。反応溶液にジクロロメチルシラン 156.7g(1.36mol、1.1当量)をゆっくり添加した。この混合溶液を8時間還流してMeClSi−CHCH−SiCl 384.81gを得た(収率:98%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.004 (exo, 2H), 0.05 (endo, 2H), 0.16 (exo, 3H), 0.24 (endo, 3H), 13 (exo, endo, 18H), 3.57 to 3.67 (exo, endo, 12H), 1.34 to 1.80, 2.78 to 2.88, 591 to 6.19 (bicycloheptenyl, 9H).
EXAMPLE 2 Preparation of 1-((Bicycloheptenyl) diethoxysilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) ethane Step 1. Preparation of 1- (trichlorosilyl) -2- (methyldichlorosilyl) ethane 200 g (1.24 mol, 1.0 equivalents) of trichlorovinylsilane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask and hexachloroplatinum (H 2 Cl 6 ) as a catalyst After adding Pt 6 H 2 O), the reaction solution was heated to 60 ° C. To the reaction solution, 156.7 g (1.36 mol, 1.1 equivalents) of dichloromethylsilane was slowly added. This mixed solution was refluxed for 8 hours to obtain a MeCl 2 Si-CH 2 CH 2 -SiCl 3 384.81g ( yield: 98%).

H−NMR(C)δ−0.21(3H)、0.86(2H)、1.06(2H).
段階2. 1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 3000mLと段階1で製造された1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)エタン 384.81g(1.39mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、ジメチルアミン 501.87g(11.13mol、8.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して3時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、無色の液体であるMe(NMeSi−CHCH−Si(NMeCl 367.88gを得た(収率:85%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.21 (3H), 0.86 (2H), 1.06 (2H).
Stage 2 Preparation of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane 1- (trichlorosilyl) prepared in step 1 with 3000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After adding 384.81 g (1.39 mol, 1.0 equivalent) of -2- (methyl dichloro silyl) ethane, and maintaining 0 ° C, 501.87 g (11.13 mol, 8.0 equivalents) of dimethylamine Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 3 hours. The reaction solution was filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent to obtain 367.88 g of colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 Cl 2 (yield : 85%).

H−NMR(C)δ−0.07(3H)、0.78〜0.91(4H)、2.45(24H).
段階3. 1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタンの製造
炎で乾燥された2000mLシュレンクフラスコにLiAlH 15.71g(0.41mol、0.35当量)を添加した後、−30℃を維持したまま、THF 500mLをゆっくり添加した。反応溶液を−30℃に維持したまま、段階2で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタン 357.88g(1.18mol、1.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、73℃及び1.66Torrで精製して無色の液体であるMe(NMeSi−CHCH−Si(NMeH 245.36gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.07 (3H), 0.78 to 0.91 (4H), 2.45 (24H).
Step 3. Preparation of 1- (bis (dimethylamino) silyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane Add 15.71 g (0.41 mol, 0.35 equivalents) of LiAlH 4 to a flame-dried 2000 mL Schlenk flask After that, 500 mL of THF was slowly added while maintaining -30.degree. While maintaining the reaction solution at -30 ° C, 357.88 g (1.18 mol, 1.0 of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane prepared in Step 2 ) Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered, treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 73 ° C. and 1.66 Torr to obtain Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 which is a colorless liquid. There were obtained 245.36 g of H (yield: 75%).

H−NMR(C)δ−0.10(3H)、0.69(4H)、2.47(12H)、2.52(12H)、4.59(1H).
段階4. 1−(ジエトキシシリル)−2−(ジエトキシ(メチル)シリル)エタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン1000mLと段階3で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタン 245.36g(0.89mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、エタノール 163.48g(3.55mol、4.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去した後、無色の液体であるMe(EtO)Si−CHCH−Si(OEt)H 218.99gを得た(収率:88%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ − 0.10 (3 H), 0.69 (4 H), 2.47 (12 H), 2.52 (12 H), 4.59 (1 H).
Step 4. Preparation of 1- (diethoxysilyl) -2- (diethoxy (methyl) silyl) ethane 1- (bis (dimethylamino) silyl) prepared in step 3 with 1000 mL n-pentane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask After adding 245.36 g (0.89 mol, 1.0 equivalent) of -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane, 163.48 g (3.55 mol, 4.0) of ethanol was maintained while maintaining 0 ° C. ) Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution was filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, and 218.99 g of colorless liquid Me (EtO) 2 Si—CH 2 CH 2 —Si (OEt) 2 H was obtained (yield: 88%).

H−NMR(C)δ−0.11(3H)、0.81(4H)、1.10〜1.14(12H)、3.64〜3.66(4H)、3.71〜3.73(4H)、4.80(1H).
段階5. 1−((2−シクロヘプテニル)ジエトキシシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)エタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階4で製造された1−(ジエトキシシリル)−2−(ジエトキシ(メチル)シリル)エタン 218.99g(0.78mol、1.0当量)と触媒としてジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)を添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン71.93g(0.78mol、1.0当量)をゆっくり添加した。この混合溶液を60℃で5時間攪拌した後、95℃及び0.18Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 203.65gを得た(収率:70%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.11 (3H), 0.81 (4H), 1.10 to 1.14 (12H), 3.64 to 3.66 (4H), 71 to 3.73 (4H), 4.80 (1 H).
Step 5. Preparation of 1-((2-Cycloheptenyl) diethoxysilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) ethane 1- (diethoxysilyl) -2- (prepared in Step 4 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask 218.99 g (0.78 mol, 1.0 equivalent) of diethoxy (methyl) silyl) ethane and dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) as a catalyst were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and 71.93 g (0.78 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The mixed solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 95 ° C. and 0.18 Torr to obtain 203.65 g of a compound of the following chemical formula as a colorless liquid (yield: 70%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.16(3H)、0.84(4H)、1.15(12H)、3.70(8H)、0.6〜3.05、5.91〜6.12(bicycloheptenyl、9H).
実施例3:1−(フェニルエトキシメチルシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)エタンの製造
段階1. ジエチルアミノメチルフェニルクロロシランの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにペンタン 1500mLとジクロロメチルフェニルシラン 150g(0.79mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、ジエチルアミン 114.8g(1.57mol、2.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して12時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去した後、ジエチルアミノメチルフェニルクロロシラン 159.12gを得た(収率:89%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.16 (3 H), 0.84 (4 H), 1.15 (12 H), 3.70 (8 H), 0.6 to 3.05, 5. 91 to 6.12 (bicycloheptenyl, 9H).
Example 3 Preparation of 1- (phenylethoxymethylsilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) ethane Step 1. Preparation of Diethylaminomethylphenylchlorosilane After adding 1500 mL of pentane and 150 g (0.79 mol, 1.0 equivalent) of dichloromethylphenylsilane to a flame-dried 5000 mL Schlenk flask, 114.8 g of diethylamine maintained at 0 ° C. (1.57 mol, 2.0 equivalents) was added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 12 hours. The reaction solution was filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent to obtain 159.12 g of diethylaminomethylphenylchlorosilane (yield: 89%).

H−NMR(C)δ−0.5(3H)、0.89(6H)、2.75(4H)、7.16(3H)、7.78(2H).
段階2. ジエチルアミノメチルシランの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにLiAlH 7.42g(0.2mol、0.28当量)を添加し、−10℃を維持したまま、THF 1500mLを添加した。溶液に段階1で製造されたエチルアミノメチルフェニルクロロシラン 159g(0.70mol、1.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液をゆっくり70℃に昇温した後、12時間攪拌した。反応溶液を減圧処理して溶媒を除去し、ヘキサン 1000mLを添加した。反応溶液を30分間攪拌し、濾過した後、減圧処理して溶媒を除去した後、ジエチルアミノメチルシラン 67.53gを得た(収率:50%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.5 (3 H), 0.89 (6 H), 2.75 (4 H), 7.16 (3 H), 7.78 (2 H).
Stage 2 Preparation of Diethylaminomethylsilane 7.42 g (0.2 mol, 0.28 equivalents) of LiAlH 4 was added to a flame-dried 3000 mL Schlenk flask, and 1500 mL of THF was added while maintaining −10 ° C. To the solution was slowly added 159 g (0.70 mol, 1.0 equivalents) of ethylaminomethylphenylchlorosilane produced in step 1. The reaction solution was slowly heated to 70 ° C. and stirred for 12 hours. The reaction solution was treated under reduced pressure to remove the solvent, and 1000 mL of hexane was added. The reaction solution was stirred for 30 minutes, filtered, and treated under reduced pressure to remove the solvent to obtain 67.53 g of diethylaminomethylsilane (yield: 50%).

H−NMR(C)δ−0.31(3H)、0.97(6H)、2.79(4H)、5.13(1H)、7.28(3H)、7.63(2H).
段階3. エトキシメチルシランの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン1500mLと段階2で製造されたジエチルアミノシラン 67.53g(0.35mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、エタノール 32.18g(0.7mol、2.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温まで昇温して12時間攪拌し、濾過の後、減圧下で溶媒を除去してエトキシメチルシラン40.65gを得た(収率:70%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.31 (3H), 0.97 (6H), 2.79 (4H), 5.13 (1H), 7.28 (3H), 7.63 (2H).
Step 3. Preparation of Ethoxymethylsilane After adding 1500 mL of n-pentane and 67.53 g (0.35 mol, 1.0 equivalent) of diethylaminosilane prepared in step 2 to a flame-dried 5000 mL Schlenk flask, maintain at 0 ° C. As it was, 32.18 g (0.7 mol, 2.0 equivalents) of ethanol was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 12 hours, and after filtration, the solvent was removed under reduced pressure to obtain 40.65 g of ethoxymethylsilane (yield: 70%).

H−NMR(C)δ−0.33(3H)、1.12(3H)、3.58(2H)、5.21(1H)、7.2(3H)、7.53(2H).
段階4. ジエトキシメチル(ビニール)シランの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン1500mLとジクロロメチル(ビニール)シラン 50g(0.35mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、トリエチルアミン 73.52g(0.73mol、2.05当量)をゆっくり添加した。続いて溶液にエタノール 33.47g(0.73mol、2.05当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温まで昇温して12時間攪拌し、濾過の後、減圧して溶媒を除去した後、ジエトキシメチル(ビニール)シラン 39gを得た(収率:68%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.33 (3 H), 1.12 (3 H), 3.58 (2 H), 5.21 (1 H), 7.2 (3 H), 7.53 (2H).
Step 4. Preparation of diethoxymethyl (vinyl) silane After adding 1500 mL of n-pentane and 50 g (0.35 mol, 1.0 equivalent) of dichloromethyl (vinyl) silane to a flame-dried 3000 mL Schlenk flask, maintain at 0 ° C. As it was, 73.52 g (0.73 mol, 2.05 equivalents) of triethylamine was slowly added. Subsequently, 33.47 g (0.73 mol, 2.05 equivalents) of ethanol was slowly added to the solution. The reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 12 hours, filtered, and then the solvent was removed under reduced pressure to obtain 39 g of diethoxymethyl (vinyl) silane (yield: 68%).

H−NMR(C)δ−0.18(3H)、1.13(6H)、3.71(4H)、5.8〜6.3(3H).
段階5. 1−(フェニルエトキシメチルシリル)−2−(ジエトキシメチルシリル)エタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコに段階3で製造されたエトキシメチルシラン 40.65g(0.24mol、1.0当量)と触媒としてヘキサクロロ白金(HClPtO)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温し、段階4で製造されたジエトキシメチル(ビニール)シラン 39g(0.24mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を8時間還流して下記の化学式の化合物75g得た(収率:94%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.18 (3H), 1.13 (6H), 3.71 (4H), 5.8-6.3 (3H).
Step 5. Preparation of 1- (phenylethoxymethylsilyl) -2- (diethoxymethylsilyl) ethane 40.65 g (0.24 mol, 1.0 equivalents) of ethoxymethylsilane prepared in step 3 in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask ) And hexachloroplatinum (H 2 Cl 6 Pt 6 H 2 O) as a catalyst. The reaction solution was heated to 60 ° C., and 39 g (0.24 mol, 1.0 equivalent) of diethoxymethyl (vinyl) silane prepared in step 4 was slowly added. The solution was refluxed for 8 hours to obtain 75 g of a compound of the following chemical formula (yield: 94%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.11(3H)、0.34(3H)、0.96(2H)、0.99(2H)、1.11(9H)、3.61(2H)、3.66(4H)、7.21(3H)、7.59(2H).
実施例4:1−((ビシクロヘプテニル)エトキシメチルシリル)−2−(トリメチルシリル)メタンの製造
段階1. 1−(メチルクロロシリル)−2−(トリクロロシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにマグネシウム(Mg) 34.37g(1.41mol、1.3当量)とTHF 100mLとを添加した後、60℃に昇温した。反応溶液に(クロロメチル)トリクロロシラン 200g(1.09mol、1.0当量)とジクロロメチルシラン 187.63g(1.63mol、1.5当量)との混合溶液をゆっくり添加した。反応溶液を60℃で10時間攪拌し、濾過した後、n−ペンタン 1500mLで4回洗浄してワークアップした。溶液を減圧処理して溶媒を除去し、38℃及び0.8Torrで精製して、無色の液体であるClSi−CH−SiMeCl(H) 99.20gを得た(収率:40%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.11 (3H), 0.34 (3H), 0.96 (2H), 0.99 (2H), 1.11 (9H), 3.61 (2H), 3.66 (4H), 7.21 (3H), 7.59 (2H).
Example 4: Preparation of 1-((bicycloheptenyl) ethoxymethylsilyl) -2- (trimethylsilyl) methane Step 1. Preparation of 1- (methylchlorosilyl) -2- (trichlorosilyl) methane To a flame-dried 5000 mL Schlenk flask was added 34.37 g (1.41 mol, 1.3 equivalents) of magnesium (Mg) and 100 mL of THF. Thereafter, the temperature was raised to 60.degree. A mixed solution of 200 g (1.09 mol, 1.0 equivalent) of (chloromethyl) trichlorosilane and 187.63 g (1.63 mol, 1.5 equivalents) of dichloromethylsilane was slowly added to the reaction solution. The reaction solution was stirred at 60 ° C. for 10 hours, filtered and worked up by washing four times with 1500 mL of n-pentane. The solution was treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 38 ° C. and 0.8 Torr to obtain 99.20 g of a colorless liquid, Cl 3 Si—CH 2 —SiMeCl (H) (yield: 40%) ).

H−NMR(C)δ−0.12(3H)、0.41〜0.58(2H)、4.78(1H).
段階2. 1−(エトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(トリメチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン2000mLと段階1で製造された1−(メチルクロロシリル)−2−(トリクロロシリル)メタン99.20g(0.44mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、トリエチルアミン 220.07g(2.18mol、5.0当量)とエタノール 100.20g(2.18mol、5.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を常温(20℃)に昇温した後、5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、42℃及び0.4Torrで精製して無色の液体である(EtO)Si−CH−SiMe(OEt)(H) 104.32gを得た(収率:90%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.12 (3 H), 0.41 to 0.58 (2 H), 4.78 (1 H).
Stage 2 Preparation of 1- (Ethoxy (methyl) chlorosilyl) -2- (trimethylsilyl) methane 1- (methylchlorosilyl) -2- (trichloro) prepared in 2000 with 2000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After addition of 99.20 g (0.44 mol, 1.0 equivalent) of silyl) methane, while maintaining at 0 ° C., 220.07 g (2.18 mol, 5.0 equivalents) of triethylamine and 100.20 g of ethanol (2 .18 mol, 5.0 equivalents) were slowly added. The reaction solution was heated to room temperature (20 ° C.) and then stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered, treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 42 ° C. and 0.4 Torr to obtain 104.32 g of (EtO) 3 Si-CH 2 -SiMe (OEt) (H) which is a colorless liquid. (Yield: 90%).

H−NMR(C)δ−0.08〜0.11(2H)、0.42(3H)、1.09〜1.18(12H)、3.57〜3.65(2H)、3.71〜3.84(6H)、4.98(1H).
段階3. 1−((ビシクロヘプテニル)エトキシメチルシリル)−2−(トリメチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階2で製造された1−(エトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(トリメチルシリル)メタン 104.32g(0.39mol、1.0当量)と触媒としてジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 36.07g(0.39mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を60℃で5時間攪拌した後、90℃及び0.23Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 105.29gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.08 to 0.11 (2H), 0.42 (3H), 1.09 to 1.18 (12H), 3.57 to 3.65 (2H) ), 3.71-3.84 (6H), 4.98 (1H).
Step 3. Preparation of 1-((bicycloheptenyl) ethoxymethylsilyl) -2- (trimethylsilyl) methane 1- (Ethoxy (methyl) chlorosilyl) -2- (trimethylsilyl) prepared in step 2 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask ) Methane 104.32 g (0.39 mol, 1.0 equivalent) and dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) as catalyst were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and 36.07 g (0.39 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 90 ° C. and 0.23 Torr to obtain 105.29 g of a compound of the following chemical formula as a colorless liquid (yield: 75%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.01(exo、2H)、0.05(endo、2H)、0.24(exo、3H)、0.34(endo、3H)、1.16〜1.42(exo、endo、24H)、3.65〜3.79(exo、endo、16H)、1.18〜2.17、2.80〜3.12、5.94〜6.22(bicycloheptenyl、9H).
実施例5:1−((2−シクロヘプテニル)エトキシメチルシリル)−2−(メチルジエトキシシリル)メタンの製造
段階1. 1−(メチルクロロシリル)−2−(ジクロロメチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにマグネシウム(Mg) 28.99g(1.19mol、1.3当量)とTHF 100mLとを添加した後、60℃に昇温した。反応溶液に(クロロメチル)ジクロロメチルシラン 150g(0.92mol、1.0当量)とジクロロメチルシラン 158.29g(1.38mol、1.5当量)との混合溶液をゆっくり添加した。反応溶液を60℃で10時間攪拌し、濾過した後、n−ペンタン 1500mLで4回洗浄してワークアップした。溶液を減圧処理して溶媒を除去し、40℃及び2.8Torrで精製して無色の液体、MeClSi−CH−SiMeCl(H) 123.82gを得た(収率:65%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.01 (exo, 2H), 0.05 (endo, 2H), 0.24 (exo, 3H), 0.34 (endo, 3H), 16 to 1.42 (exo, endo, 24H), 3.65 to 3.79 (exo, endo, 16H), 1.18 to 2.17, 2.80 to 3.12, 5.94 to 6. 22 (bicycloheptenyl, 9H).
Example 5 Preparation of 1-((2-Cycloheptenyl) ethoxymethylsilyl) -2- (methyldiethoxysilyl) methane Step 1. Preparation of 1- (methylchlorosilyl) -2- (dichloromethylsilyl) methane To a flame-dried 5000 mL Schlenk flask was added 28.99 g (1.19 mol, 1.3 equivalents) of magnesium (Mg) and 100 mL of THF. After heating, the temperature was raised to 60.degree. A mixed solution of 150 g (0.92 mol, 1.0 equivalent) of (chloromethyl) dichloromethylsilane and 158.29 g (1.38 mol, 1.5 equivalents) of dichloromethyl silane was slowly added to the reaction solution. The reaction solution was stirred at 60 ° C. for 10 hours, filtered and worked up by washing four times with 1500 mL of n-pentane. The solution was treated under reduced pressure to remove the solvent and purified at 40 ° C. and 2.8 Torr to obtain 123.82 g of MeCl 2 Si—CH 2 —SiMeCl (H) as a colorless liquid (yield: 65%).

H−NMR(C)δ−0.18(3H)、0.37(2H)、0.47(3H)、4.83(1H).
段階2. 1−(エトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(ジエトキシメチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン2000mLと段階1で製造された1−(メチルクロロシリル)−2−(ジクロロメチルシリル)メタン 123.82g(0.60mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、トリエチルアミン 187.05g(1.85mol、3.1当量)とエタノール 85.16g(1.85mol、3.1当量)をゆっくり添加した。反応溶液を常温(20℃)に昇温した後、5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、76℃及び0.24Torrで精製して無色の液体であるMe(EtO)Si−CH−SiMe(OEt)(H) 119.85gを得た(収率:85%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.18 (3 H), 0.37 (2 H), 0.47 (3 H), 4.83 (1 H).
Stage 2 Preparation of 1- (Ethoxy (methyl) chlorosilyl) -2- (diethoxymethylsilyl) methane 1- (Methylchlorosilyl) -2 prepared in Step 1 with 2000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After the addition of 123.82 g (0.60 mol, 1.0 equivalent) of-(dichloromethylsilyl) methane, 187.05 g (1.85 mol, 3.1 equivalents) of triethylamine and ethanol were maintained while maintaining at 0 ° C. .16 g (1.85 mol, 3.1 equivalents) were slowly added. The reaction solution was heated to room temperature (20 ° C.) and then stirred for 5 hours. The reaction solution was filtered, vacuum treatment to remove the solvent, 76 ° C. and is a colorless liquid was purified by 0.24Torr Me (EtO) 2 Si- CH 2 -SiMe (OEt) (H) 119. 85 g were obtained (yield: 85%).

H−NMR(C)δ−0.08(2H)、0.17(3H)、0.38(3H)、1.13(12H)、3.61〜3.83(8H)、4.68(1H).
段階3. 1−((2−シクロヘプテニル)エトキシメチルシリル)−2−(ジエトキシメチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階2で製造された1−(エトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(ジエトキシメチルシリル)メタン 119.85g(0.51mol、1.0当量)と触媒としてジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 46.70g(0.51mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を60℃で5時間攪拌した後、88℃及び0.18Torrで精製して無色の液体下記の化学式の化合物 116.58gを得た(収率:70%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.08 (2H), 0.17 (3H), 0.38 (3H), 1.13 (12H), 3.61-3.83 (8H) , 4.68 (1 H).
Step 3. Preparation of 1-((2-Cycloheptenyl) ethoxymethylsilyl) -2- (diethoxymethylsilyl) methane 1- (Ethoxy (methyl) chlorosilyl) -2 prepared in step 2 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask 119.85 g (0.51 mol, 1.0 equivalents) of (diethoxymethylsilyl) methane and dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) as catalyst were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and 46.70 g (0.51 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 88 ° C. and 0.18 Torr to obtain 116.58 g of a colorless liquid of the following chemical formula (yield: 70%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.04(exo、2H)、0.06(endo、2H)、0.17(exo、3H)、0.25(endo、3H)、1.14(exo、endo、18H)、3.57〜3.69(exo、endo、12H)、0.54、1.70〜1.82、2.79〜2.94、5.95〜6.19(bicycloheptenyl、9H).
実施例6乃至10:シリコン前駆体(実施例1乃至5)を利用する誘電膜の製造
プラズマ強化化学気相蒸着用チャンバー内に基板を配置した。配置された基板の温度が200℃になるように昇温し、蒸着工程が終了される時まで基板の温度を200℃に維持した。実施例1乃至5で製造された化合物を各々シリコン前駆体として使用して、アルゴン(キャリヤーガス、400sccm)と共に475cc/minの流量でチャンバー内に供給した。また、反応ガス(酸化剤)として酸素を前記チャンバー内に供給した。酸素は20cc/minの流量で供給された。チャンバーの上部電極に13.56MHz及び50WのRFパワーを印加した。チャンバー内の圧力は0.8torrに調節した。チャンバー内で、予備誘電膜が基板上に蒸着された。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.04 (exo, 2H), 0.06 (endo, 2H), 0.17 (exo, 3H), 0.25 (endo, 3H), 14 (exo, endo, 18 H), 3.57 to 3.69 (exo, endo, 12 H), 0.54, 1.70 to 1.82, 2.79 to 2.94, 5.95 to 6. 19 (bicycloheptenyl, 9H).
Examples 6 to 10: Fabrication of dielectric film using silicon precursor (Examples 1 to 5) A substrate was placed in a plasma enhanced chemical vapor deposition chamber. The temperature of the disposed substrate was raised to 200 ° C., and the temperature of the substrate was maintained at 200 ° C. until the end of the deposition process. The compounds prepared in Examples 1 to 5 were each supplied as a silicon precursor into a chamber at a flow rate of 475 cc / min with argon (carrier gas, 400 sccm). Further, oxygen was supplied into the chamber as a reaction gas (oxidant). Oxygen was supplied at a flow rate of 20 cc / min. 13.56 MHz and 50 W RF power was applied to the upper electrode of the chamber. The pressure in the chamber was adjusted to 0.8 torr. In the chamber, a preliminary dielectric film was deposited on the substrate.

予備誘電膜が形成された基板を500℃で2時間熱処理(N、15SLM)するか、又は基板の温度を400℃に昇温した後、10分間紫外線硬化処理を遂行した。このようなエネルギー処理を通じて予備誘電膜内のポロゲン基を除去して、多孔性の誘電膜を製造した。 The substrate on which the preliminary dielectric film was formed was heat-treated at 500 ° C. for 2 hours (N 2 , 15 SLM), or the temperature of the substrate was raised to 400 ° C., followed by UV curing treatment for 10 minutes. Porogen groups in the pre-dielectric film were removed through such energy processing to produce a porous dielectric film.

実施例1乃至5で製造された化合物を利用して各々製造された誘電膜(実施例6乃至10)に対してこれらの誘電率及びヤング率を測定した。さらに、赤外線分光光度計を利用して誘電膜(実施例6乃至10)の化学構造を分析した。赤外線分光光度計分析の時、誘電膜(実施例6乃至10)の厚さは全て同様に400nmに調節し、誘電膜(実施例6乃至10)の厚さはエリプソメーター(Ellipsometer)を利用して測定した。また、X線光電子分光法(XPS)を利用して、誘電膜(実施例6乃至10)の炭素含量を測定した。   The dielectric constant and the Young's modulus of each of the dielectric films (Examples 6 to 10) manufactured using the compounds manufactured in Examples 1 to 5 were measured. Furthermore, the chemical structure of the dielectric film (Examples 6 to 10) was analyzed using an infrared spectrophotometer. In the infrared spectrophotometer analysis, the thickness of the dielectric films (Examples 6 to 10) are all similarly adjusted to 400 nm, and the thickness of the dielectric films (Examples 6 to 10) uses an Ellipsometer. Measured. In addition, the carbon content of the dielectric films (Examples 6 to 10) was measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

実施例1のシリコン前駆体を利用して製造された第1誘電膜(実施例6)は、2.32の誘電率及び8.59GPaのヤング率を有することを確認した。第1誘電膜の炭素含量は25at%であり、気孔の平均サイズは1.4nmであり、気孔サイズ分布の半値全幅は0.45nmであり、気孔率は22%であった。   The first dielectric film (Example 6) manufactured using the silicon precursor of Example 1 was confirmed to have a dielectric constant of 2.32 and a Young's modulus of 8.59 GPa. The carbon content of the first dielectric film was 25 at%, the average size of the pores was 1.4 nm, the full width at half maximum of the pore size distribution was 0.45 nm, and the porosity was 22%.

実施例2のシリコン前駆体を利用して製造された第2誘電膜(実施例7)は、2.38の誘電率及び7.95GPaのヤング率を有することを確認した。第2誘電膜の炭素含量は30at%であり、気孔の平均サイズは1.8nmであり、気孔サイズ分布の半値全幅は0.65nmであり、気孔率は28%であった。   The second dielectric film (Example 7) manufactured using the silicon precursor of Example 2 was confirmed to have a dielectric constant of 2.38 and a Young's modulus of 7.95 GPa. The carbon content of the second dielectric film was 30 at%, the average size of the pores was 1.8 nm, the full width at half maximum of the pore size distribution was 0.65 nm, and the porosity was 28%.

実施例3のシリコン前駆体を利用して製造された第3誘電膜(実施例8)は、2.40の誘電率及び7.86GPaのヤング率を有することを確認した。第3誘電膜の炭素含量は20at%であり、気孔の平均サイズは1.2nmであり、気孔サイズ分布の半値全幅は0.55nmであり、気孔率は17%であった。   The third dielectric film (Example 8) manufactured using the silicon precursor of Example 3 was confirmed to have a dielectric constant of 2.40 and a Young's modulus of 7.86 GPa. The carbon content of the third dielectric film was 20 at%, the average size of the pores was 1.2 nm, the full width at half maximum of the pore size distribution was 0.55 nm, and the porosity was 17%.

さらに、第3誘電膜(実施例8)に対する気孔サイズ分布を測定して、図10に示した。図10を参照すると、気孔サイズの分布曲線の半値全幅(Full Width at Half Maximum)は約0.55nmであった。即ち、第3誘電膜内に非常に小さく、均一な気孔が形成されたことを確認することができる。   Furthermore, the pore size distribution for the third dielectric film (Example 8) was measured and is shown in FIG. Referring to FIG. 10, the full width at half maximum of the pore size distribution curve was about 0.55 nm. That is, it can be confirmed that very small and uniform pores are formed in the third dielectric film.

実施例4のシリコン前駆体を利用して製造された第4誘電膜(実施例9)は、2.35の誘電率及び9.85GPaのヤング率を有することを確認した。第4誘電膜の炭素含量は27at%であり、気孔の平均サイズは1nmであり、気孔サイズ分布の半値全幅は0.35nmであり、気孔率は25%であった。   The fourth dielectric film (Example 9) manufactured using the silicon precursor of Example 4 was confirmed to have a dielectric constant of 2.35 and a Young's modulus of 9.85 GPa. The carbon content of the fourth dielectric film was 27 at%, the average size of the pores was 1 nm, the full width at half maximum of the pore size distribution was 0.35 nm, and the porosity was 25%.

実施例5のシリコン前駆体を利用して製造された第5誘電膜(実施例10)は、2.41の誘電率及び7.75GPaのヤング率を有することを確認した。第5誘電膜の炭素含量は20at%であり、気孔の平均サイズは1.5nmであり、気孔サイズ分布の半値全幅は0.55nmであり、気孔率は20%であった。
一方、第1乃至第5誘電膜(実施例6乃至10)の赤外線分光光度計分析結果を下の表1に示した。
The fifth dielectric film (Example 10) manufactured using the silicon precursor of Example 5 was confirmed to have a dielectric constant of 2.41 and a Young's modulus of 7.75 GPa. The carbon content of the fifth dielectric film was 20 at%, the average size of the pores was 1.5 nm, the full width at half maximum of the pore size distribution was 0.55 nm, and the porosity was 20%.
On the other hand, the infrared spectrophotometer analysis results of the first to fifth dielectric films (Examples 6 to 10) are shown in Table 1 below.

Figure 2018182077
表1に示したように、本発明の実施形態に係る誘電膜(実施例6乃至10)の場合、熱処理又は紫外線硬化処理を通じて予備誘電膜の分子内のポロゲン基が除去されることによって、高い気孔率及び低い誘電率を有することを確認した。特に実施例6の誘電膜の場合、低誘電特性及び機械的強度が最も優れていることを確認することができた。これは、実施例1のシリコン前駆体の分子がブリッジカーボン(−CH−)と4つのアルコキシグループとを含み、これによって誘電膜内にSi−Oネットワーク構造が相対的に多く形成されることができることによる。したがって、実施例6の誘電膜は高い機械的強度を有することができる。さらに、実施例6の誘電膜はSi−CH結合単位の含量が相対的に高いので、これによるSi−Oケージ構造が相対的に多く形成されることができる。したがって、実施例6の誘電膜は低い誘電率を有することができる。
Figure 2018182077
As shown in Table 1, in the case of the dielectric film according to the embodiment of the present invention (Examples 6 to 10), the porogen group in the molecule of the predielectric film is removed through the heat treatment or the ultraviolet curing treatment, so that it is high. It was confirmed to have porosity and low dielectric constant. In particular, in the case of the dielectric film of Example 6, it could be confirmed that the low dielectric characteristics and the mechanical strength were the best. This is because the molecule of the silicon precursor of Example 1 contains bridged carbon (-CH 2- ) and four alkoxy groups, thereby relatively many Si-O network structures are formed in the dielectric film. Depends on what you can do. Therefore, the dielectric film of Example 6 can have high mechanical strength. Further, the dielectric film of Example 6, since a relatively high content of Si-CH 3 bond units, can be Si-O cage structure by this is relatively much formed. Therefore, the dielectric film of Example 6 can have a low dielectric constant.

本発明の実施形態に係る誘電膜の場合、内部の炭素原子と酸素原子との含量が高い。即ち、予備誘電膜蒸着過程で、予備誘電膜内にSi−CH結合単位が多く形成されることができる。Si−CH結合単位はSi−O結合単位から形成されたSi−Oネットワーク構造を切断して、前記構造の内部にナノボイドを形成させることができる。即ち、Si−CH結合単位によってSi−Oネットワーク構造が切断されながら、Si−Oケージ構造が形成されることができる。 In the case of the dielectric film according to the embodiment of the present invention, the content of carbon atoms and oxygen atoms inside is high. That is, in the preliminary dielectric film deposition process can be Si-CH 3 bond unit is often formed in the preliminary dielectric lining. Si-CH 3 bond units by cutting the Si-O network structure formed from Si-O bond unit, it is possible to form a nanovoids inside the structure. That is, the Si—O cage structure can be formed while the Si—O network structure is broken by the Si—CH 3 bonding unit.

さらに、本発明の実施形態に係る誘電膜はSi−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が相対的に高い。Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が相対的に高いほど、誘電膜内Si−CH結合が相対的に多い。したがって、誘電膜内配線を形成する時、プラズマによる損傷が相対的に少ない。即ち、プラズマ誘発損傷(plasma induced damage)が改善されることができる。 Further, the dielectric film according to an embodiment of the present invention is relatively high proportion of Si-CH 3 bond units / Si-O bond unit. The relatively higher ratio of Si-CH 3 bonding units / Si-O bonding units results in relatively more Si-CH 3 bonds in the dielectric film. Therefore, plasma damage is relatively less when forming dielectric interconnections. That is, plasma induced damage can be improved.

本発明の実施形態に係るシリコン前駆体は、その分子内にポロゲン基を含み、さらに誘電膜内にSi−Oケージ構造を多く形成させることができる。したがって、誘電膜形成過程のうち、追加的の気孔形成物質を投入しなくとも、多孔性の誘電膜を提供することができる。さらに、本発明の実施形態に係るシリコン前駆体は、その分子内にブリッジカーボン結合(−(CH−)を有し、複数個のアルキル基の代わりにアルコキシ基を含むので、向上された熱安定性を有することができる。 The silicon precursor according to the embodiment of the present invention contains a porogen group in its molecule, and can form many Si—O cage structures in the dielectric film. Therefore, a porous dielectric film can be provided without adding an additional pore-forming substance in the dielectric film formation process. Furthermore, the silicon precursor according to the embodiment of the present invention is improved because it has a bridged carbon bond (-(CH 2 ) n- ) in its molecule and contains an alkoxy group instead of a plurality of alkyl groups. It can have good thermal stability.

結果的に、本発明のシリコン前駆体を利用して製造された誘電膜は、相対的に低い誘電率を有しながら、同時に配線形成工程でも適用可能な高い機械的強度を有することができる。   As a result, the dielectric film manufactured using the silicon precursor of the present invention can have high mechanical strength which can be applied at the same time in the wiring formation process while having a relatively low dielectric constant.

実施例11:1−((ビシクロヘプテニル)メチルメトキシシリル)−2−(トリメトキシシリル)メタンの製造
段階1. 1−(メチルクロロシリル)−2−(トリクロロシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにマグネシウム(Mg) 34.37g(1.41mol、1.3当量)とTHF 100mLとを添加した後、60℃に昇温した。反応溶液に(クロロメチル)トリクロロシラン 200g(1.09mol、1.0当量)とジクロロメチルシラン 187.63g(1.63mol、1.5当量)との混合溶液をゆっくり添加した。反応溶液を60℃で10時間攪拌し、濾過した後、n−ペンタン 1500mLで4回洗浄してワークアップした。溶液を減圧処理して溶媒を除去し、38℃及び0.8Torrで精製して、無色の液体であるClSi−CH−SiMeCl(H) 99.20gを得た(収率:40%)。
Example 11 Preparation of 1-((bicycloheptenyl) methylmethoxysilyl) -2- (trimethoxysilyl) methane Step 1. Preparation of 1- (methylchlorosilyl) -2- (trichlorosilyl) methane To a flame-dried 5000 mL Schlenk flask was added 34.37 g (1.41 mol, 1.3 equivalents) of magnesium (Mg) and 100 mL of THF. Thereafter, the temperature was raised to 60.degree. A mixed solution of 200 g (1.09 mol, 1.0 equivalent) of (chloromethyl) trichlorosilane and 187.63 g (1.63 mol, 1.5 equivalents) of dichloromethylsilane was slowly added to the reaction solution. The reaction solution was stirred at 60 ° C. for 10 hours, filtered and worked up by washing four times with 1500 mL of n-pentane. The solution was treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 38 ° C. and 0.8 Torr to obtain 99.20 g of a colorless liquid, Cl 3 Si—CH 2 —SiMeCl (H) (yield: 40%) ).

H−NMR(C)δ−0.12(3H)、0.41〜0.58(2H)、4.78(1H).
段階2. 1−(メトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(トリメトキシシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン2000mLと段階1で製造された1−(メチルクロロシリル)−2−(トリクロロシリル)メタン 99.20g(0.44mol、1.0当量)とを添加した後、0℃に維持したまま、トリエチルアミン 220.07g(2.18mol、5.0当量)とメタノール 69.85g(2.18mol、5.0当量)とをゆっくり添加した。反応溶液を常温(20℃)に昇温した後、5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、30℃及び0.46Torrで精製して無色の液体である(MeO)Si−CH−SiMe(OMe)(H) 82.38gを得た(収率:89%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.12 (3 H), 0.41 to 0.58 (2 H), 4.78 (1 H).
Stage 2 Preparation of 1- (Methoxy (methyl) chlorosilyl) -2- (trimethoxysilyl) methane 1- (methylchlorosilyl) -2-one prepared in step 1 with 2000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After adding 99.20 g (0.44 mol, 1.0 equivalent) of (trichlorosilyl) methane, keeping the temperature at 0 ° C., 220.07 g (2.18 mol, 5.0 equivalents) of triethylamine and 69.85 g of methanol (2.18 mol, 5.0 equivalents) was slowly added. The reaction solution was heated to room temperature (20 ° C.) and then stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, purified at 30 ° C. and 0.46 Torr and the colorless liquid (MeO) 3 Si-CH 2 -SiMe (OMe) (H) 82.38 g (Yield: 89%).

H−NMR(C)δ−0.05〜0.09(2H)、0.31(3H)、3.33〜3.42(12H)、4.96(1H).
段階3. 1−((ビシクロヘプテニル)メトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階2で製造された1−(メトキシ(メチル)クロロシリル)−2−(トリメトキシシリル)メタン 82.38g(0.39mol、1.0当量)と触媒としてジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 36.07g(0.39mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を60℃で5時間攪拌した後、64℃及び0.52Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 88.85gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.05 to 0.09 (2 H), 0.31 (3 H), 3.33 to 3.42 (12 H), 4.96 (1 H).
Step 3. Preparation of 1-((bicycloheptenyl) methoxymethylsilyl) -2- (trimethoxysilyl) methane 1- (Methoxy (methyl) chlorosilyl) -2- 2 prepared in step 2 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask 82.38 g (0.39 mol, 1.0 equivalent) of (trimethoxysilyl) methane and dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) as a catalyst were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and 36.07 g (0.39 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 64 ° C. and 0.52 Torr to obtain 88.85 g of a compound of the following chemical formula as a colorless liquid (yield: 75%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.01(exo、endo、2H)、0.22〜0.31(exo、endo、3H)、3.36〜3.47(exo、endo、9H)、1.06〜1.92、2.78〜2.98、5.92〜5.97(bicycloheptenyl、9H).
実施例12:1−((ビシクロヘプテニル)メチルメトキシシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタンの製造
段階1. 1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)エタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにトリクロロビニールシラン 200g(1.24mol、1.0当量)と触媒としてヘキサクロロ白金(HClPtO)とを添加した後、反応溶液を60℃に昇温した。反応溶液にジクロロメチルシラン 156.7g(1.36mol、1.1当量)をゆっくり添加した。この混合溶液を8時間還流してMeClSi−CHCH−SiCl 384.81gを得た(収率:98%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.01 (exo, endo, 2H), 0.22 to 0.31 (exo, endo, 3H), 3.36 to 3.47 (exo, endo, 9H), 1.06 to 1.92, 2.78 to 2.98, 5.95 to 5.97 (bicycloheptenyl, 9H).
Example 12 Preparation of 1-((Bicycloheptenyl) methylmethoxysilyl) -2- (trimethoxysilyl) ethane Step 1. Preparation of 1- (trichlorosilyl) -2- (methyldichlorosilyl) ethane 200 g (1.24 mol, 1.0 equivalents) of trichlorovinylsilane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask and hexachloroplatinum (H 2 Cl 6 ) as a catalyst After adding Pt 6 H 2 O), the reaction solution was heated to 60 ° C. To the reaction solution, 156.7 g (1.36 mol, 1.1 equivalents) of dichloromethylsilane was slowly added. This mixed solution was refluxed for 8 hours to obtain a MeCl 2 Si-CH 2 CH 2 -SiCl 3 384.81g ( yield: 98%).

H−NMR(C)δ−0.21(3H)、0.86(2H)、1.06(2H).
段階2. 1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 3000mLと段階1で製造された1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)エタン 384.81g(1.39mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、ジメチルアミン 501.87g(11.13mol、8.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して3時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、無色の液体であるMe(NMeSi−CHCH−Si(NMeCl 367.88gを得た(収率:85%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.21 (3H), 0.86 (2H), 1.06 (2H).
Stage 2 Preparation of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane 1- (trichlorosilyl) prepared in step 1 with 3000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After adding 384.81 g (1.39 mol, 1.0 equivalent) of -2- (methyl dichloro silyl) ethane, and maintaining 0 ° C, 501.87 g (11.13 mol, 8.0 equivalents) of dimethylamine Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 3 hours. The reaction solution was filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent to obtain 367.88 g of colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 Cl 2 (yield : 85%).

H−NMR(C)δ−0.07(3H)、0.78〜0.91(4H)、2.45(24H).
段階3. 1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタンの製造
炎で乾燥された2000mLシュレンクフラスコにLiAlH 15.71g(0.41mol、0.35当量)を添加した後、−30℃を維持したまま、THF 500mLをゆっくり添加した。反応溶液を−30℃に維持したまま、段階2で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタン 357.88g(1.18mol、1.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、73℃及び1.66Torrで精製して無色の液体であるMe(NMeSi−CHCH−Si(NMeH 245.36gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.07 (3H), 0.78 to 0.91 (4H), 2.45 (24H).
Step 3. Preparation of 1- (bis (dimethylamino) silyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane Add 15.71 g (0.41 mol, 0.35 equivalents) of LiAlH 4 to a flame-dried 2000 mL Schlenk flask After that, 500 mL of THF was slowly added while maintaining -30.degree. While maintaining the reaction solution at -30 ° C, 357.88 g (1.18 mol, 1.0 of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane prepared in Step 2 ) Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered, treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 73 ° C. and 1.66 Torr to obtain Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 which is a colorless liquid. There were obtained 245.36 g of H (yield: 75%).

H−NMR(C)δ−0.10(3H)、0.69(4H)、2.47(12H)、2.52(12H)、4.59(1H).
段階4. 1−(ジエトキシシリル)−2−(ジエトキシ(メチル)シリル)エタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン1000mLと段階3で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)エタン 245.36g(0.89mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、メタノール 113.7g(3.55mol、4.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去した後、無色の液体であるMe(MeO)Si−CHCH−Si(OMe)H 104.16gを得た(収率:87%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ − 0.10 (3 H), 0.69 (4 H), 2.47 (12 H), 2.52 (12 H), 4.59 (1 H).
Step 4. Preparation of 1- (diethoxysilyl) -2- (diethoxy (methyl) silyl) ethane 1- (bis (dimethylamino) silyl) prepared in step 3 with 1000 mL n-pentane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask After the addition of 245.36 g (0.89 mol, 1.0 equivalent) of -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) ethane, 113.7 g (3.55 mol, 4.0) of methanol was maintained while maintaining 0 ° C. ) Was slowly added. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution was filtered, the solvent was removed under reduced pressure treatment to obtain a colorless liquid Me (MeO) 2 Si-CH 2 CH 2 -Si (OMe) 2 H 104.16g ( yield: 87%).

H−NMR(C)δ−0.08(3H)、0.80(4H)、3.48〜3.68(12H)、4.78(1H).
段階5. 1−((2−シクロヘプテニル)ジメトキシシリル)−2−(メチルジメトキシシリル)エタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階4で製造された1−(ジメトキシシリル)−2−(ジメトキシ(メチル)シリル)エタン 104.16g(0.46mol、1.0当量)と触媒としてジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 42.77g(0.46mol、1.0当量)をゆっくり添加した。この混合溶液を60℃で5時間攪拌した後、88℃及び0.18Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 104.84gを得た(収率:72%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.08 (3 H), 0.80 (4 H), 3.48 to 3.68 (12 H), 4.78 (1 H).
Step 5. Preparation of 1-((2-Cycloheptenyl) dimethoxysilyl) -2- (methyldimethoxysilyl) ethane 1- (Dimethoxysilyl) -2- (dimethoxy (methyl) prepared in step 4 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask ) Silyl) ethane 104.16 g (0.46 mol, 1.0 eq.) And dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) as catalyst were added. The temperature of the reaction solution was raised to 60 ° C., and 42.77 g (0.46 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The mixed solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 88 ° C. and 0.18 Torr to obtain 104.84 g of a compound of the following chemical formula (yield: 72%) as a colorless liquid.

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.08(3H)、0.85〜0.92(4H)、3.66〜3.75(12H)、0.52〜3.12、5.88〜6.10(bicycloheptenyl、9H).
実施例13:1−((ビシクロヘプテニル)ジメトキシシリル)−2−(メチルジメトキシシリル)メタンの製造
段階1. 1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにアセトニトリル(Acetonitrile)1500mLと(クロロメチル)ジクロロメチルシラン 500g(3.06mol、1.0当量)とを添加した後、70℃に昇温した。反応溶液にトリエチルアミン 340.37g(3.36mol、1.1当量)とを添加した後、70℃を維持したまま、トリクロロシラン 455.61g(3.36mol、1.1当量)をゆっくり添加した。反応溶液を70℃で5時間攪拌し、濾過した後、n−ペンタン 1500mLで4回洗浄してワークアップした。溶液を減圧処理して溶媒を除去し、28℃/1.01Torrで精製して、無色の液体であるMeClSi−CH−SiCl 160.54gを得た(収率:20%)。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.08 (3H), 0.85 to 0.92 (4H), 3.66 to 3.75 (12H), 0.52 to 3.12, 5 88 to 6.10 (bicycloheptenyl, 9H).
Example 13 Preparation of 1-((Bicycloheptenyl) dimethoxysilyl) -2- (methyldimethoxysilyl) methane Step 1. Preparation of 1- (trichlorosilyl) -2- (methyldichlorosilyl) methane 1500 mL of acetonitrile (Acetonitrile) and 500 g (3.06 mol, 1.0 equivalents) of (chloromethyl) dichloromethylsilane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask And the temperature was raised to 70.degree. After 340.37 g (3.36 mol, 1.1 equivalents) of triethylamine was added to the reaction solution, 455.61 g (3.36 mol, 1.1 equivalents) of trichlorosilane was slowly added while maintaining 70 ° C. The reaction solution was stirred at 70 ° C. for 5 hours, filtered and worked up by washing four times with 1500 mL of n-pentane. The solution was treated under reduced pressure to remove the solvent and purified at 28 ° C./1.01 Torr to obtain 160.54 g of MeCl 2 Si—CH 2 —SiCl 3 as a colorless liquid (yield: 20%).

H−NMR(C)δ−0.38(3H)、0.69(2H).
段階2. 1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された5000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 3000mLと段階1で製造された1−(トリクロロシリル)−2−(メチルジクロロシリル)メタン 160.54g(0.61mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、ジエチルアミン 330.84g(7.34mol、12.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して3時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、78℃及び0.8Torrで精製して、無色の液体であるMe(NMeSi−CH−Si(NMeCl 163.48gを得た(収率:90%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.38 (3H), 0.69 (2H).
Stage 2 Preparation of 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane 1- (trichlorosilyl) prepared in step 1 with 3000 mL n-pentane in a flame-dried 5000 mL Schlenk flask After adding 160.54 g (0.61 mol, 1.0 equivalent) of -2- (methyldichlorosilyl) methane, 330.84 g (7.34 mol, 12.0 equivalents) of diethylamine was added while maintaining 0 ° C. Added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 3 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, purified at 78 ° C. and 0.8 Torr, and colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 Cl 163.48 g was obtained (yield: 90%).

H−NMR(C)δ−0.18(3H)、0.30(2H)、2.43〜2.47(24H).
段階3. 1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコにLiAlH 7.31g(0.19mol、0.35当量)を添加した後、−30℃を維持したまま、THF 300mLをゆっくり添加した。反応溶液の温度を−30℃に維持したまま、段階2で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)クロロシリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタン 163.48g(0.55mol、1.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、56℃及び0.5Torrで精製して、無色の液体であるMe(NMeSi−CH−Si(NMeH 108.38gを得た(収率:75%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.18 (3H), 0.30 (2H), 2.43 to 2.47 (24H).
Step 3. Preparation of 1- (bis (dimethylamino) silyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane Add 7.31 g (0.19 mol, 0.35 equivalents) of LiAlH 4 to a flame-dried 1000 mL Schlenk flask After that, 300 mL of THF was slowly added while maintaining -30.degree. While maintaining the temperature of the reaction solution at -30 ° C, 163.48 g (0.55 mol, 1- (bis (dimethylamino) chlorosilyl) -2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane produced in Step 2 .0 equivalents) was added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, purified at 56 ° C. and 0.5 Torr, and colorless liquid Me (NMe 2 ) 2 Si—CH 2 —Si (NMe 2 ) 2 H 108.38 g was obtained (yield: 75%).

H−NMR(C)δ−0.04(2H)、0.16(3H)、2.44〜2.48(24H)、4.48(1H).
段階4. 1−(ジメトキシシリル)−2−(ジメトキシ(メチル)シリル)メタンの製造
炎で乾燥された3000mLシュレンクフラスコにn−ペンタン 1000mLと段階3で製造された1−(ビス(ジメチルアミノ)シリル)−2−(ビス(ジメチルアミノ)メチルシリル)メタン 108.38g(0.41mol、1.0当量)とを添加した後、0℃を維持したまま、メタノール 52.87g(1.65mol、4.0当量)をゆっくり添加した。反応溶液を室温(20℃)まで昇温して5時間攪拌した。反応溶液を濾過した後、減圧処理して溶媒を除去し、46℃及び0.48Torrで精製して、無色の液体であるMe(MeO)Si−CH−Si(OMe)H 78.49gを得た(収率:91%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.04 (2H), 0.16 (3H), 2.44 to 2.48 (24H), 4.48 (1H).
Step 4. Preparation of 1- (Dimethoxysilyl) -2- (dimethoxy (methyl) silyl) methane 1- (Bis (dimethylamino) silyl)-prepared in step 3 with 1000 mL n-pentane in a flame-dried 3000 mL Schlenk flask After adding 108.38 g (0.41 mol, 1.0 equivalent) of 2- (bis (dimethylamino) methylsilyl) methane, 52.87 g (1.65 mol, 4.0 equivalents) of methanol was maintained while maintaining 0 ° C. ) Was added slowly. The reaction solution was warmed to room temperature (20 ° C.) and stirred for 5 hours. The reaction solution is filtered and treated under reduced pressure to remove the solvent, and purified at 46 ° C. and 0.48 Torr to obtain Me (MeO) 2 Si—CH 2 —Si (OMe) 2 H 78. which is a colorless liquid. 49 g were obtained (yield: 91%).

H−NMR(C)δ−0.07(2H)、0.21(3H)、3.35〜3.38(9H)、4.82(1H).
段階5. 1−((ビシクロヘプテニル)ジメトキシシリル)−2−(メチルジメトキシシリル)メタンの製造
炎で乾燥された1000mLシュレンクフラスコに段階4で製造された1−(ジメトキシシリル)−2−(ジメトキシ(メチル)シリル)メタン 78.49g(0.37mol、1.0当量)と触媒であるジクロロ(1、5−シクロオクタジエン)白金(II)とを添加した。反応溶液を60℃に昇温した後、ノルボルナジエン 34.38g(0.37mol、1.0当量)をゆっくり添加した。溶液を60℃で5時間攪拌した後、93℃及び0.56Torrで精製して無色の液体である下記の化学式の化合物 87.30gを得た(収率:78%)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ -0.07 (2H), 0.21 (3H), 3.35 to 3.38 (9H), 4.82 (1H).
Step 5. Preparation of 1-((bicycloheptenyl) dimethoxysilyl) -2- (methyldimethoxysilyl) methane 1- (Dimethoxysilyl) -2- (dimethoxy (methyl) prepared in step 4 in a flame-dried 1000 mL Schlenk flask ) Silyl) methane 78.49 g (0.37 mol, 1.0 equivalent) and the catalyst dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum (II) were added. After the reaction solution was heated to 60 ° C., 34.38 g (0.37 mol, 1.0 equivalent) of norbornadiene was slowly added. The solution was stirred at 60 ° C. for 5 hours and then purified at 93 ° C. and 0.56 Torr to obtain 87.30 g of a compound of the following chemical formula as a colorless liquid (yield: 78%).

Figure 2018182077
H−NMR(C)δ−0.04(exo、endo、2H)、0.25〜0.27(exo、endo、3H)、3.34〜3.40(exo、endo、9H)、0.61〜1.89、2.78〜3.08、5.95〜6.16(bicycloheptenyl、9H).
実験例1
実施例4で製造された化合物と実施例11で製造された化合物の蒸気圧を測定して、図9に示した。
Figure 2018182077
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ-0.04 (exo, endo, 2H), 0.25 to 0.27 (exo, endo, 3H), 3.34 to 3.40 (exo, endo, 9H), 0.61 to 1.89, 2.78 to 3.08, 5.95 to 6.16 (bicycloheptenyl, 9H).
Experimental Example 1
The vapor pressures of the compound produced in Example 4 and the compound produced in Example 11 were measured and are shown in FIG.

図9を参照すると、その分子内のアルコキシ基がメトキシ基である実施例11の化合物は、その分子内のアルコキシ基がエトキシ基である実施例4の化合物より高い蒸気圧を有することを確認することができる。即ち、シリコン前駆体内のアルコキシ基がメトキシ基である場合、蒸気圧が相対的に高いので、誘電膜蒸着工程で化学的にさらに安定的であることを確認した。   Referring to FIG. 9, it is confirmed that the compound of Example 11 in which the alkoxy group in the molecule is a methoxy group has a vapor pressure higher than the compound of Example 4 in which the alkoxy group in the molecule is an ethoxy group. be able to. That is, when the alkoxy group in the silicon precursor is a methoxy group, the vapor pressure is relatively high, so it was confirmed that the dielectric film deposition step is more chemically stable.

実施例14乃至16:シリコン前駆体(実施例11)を利用する誘電膜の製造
実施例11で製造された化合物をシリコン前駆体として使用したことを除いては、先に実施例6乃至10で説明したものと同一の方法で誘電膜を製造した。一方、エネルギー処理の場合、熱処理を利用して2時間遂行した。ここで、熱処理の温度を500℃(実施例14)、550℃(実施例15)、及び600℃(実施例16)に変化させて各々誘電膜を製造した。
Examples 14 to 16: Preparation of dielectric film using silicon precursor (Example 11) Except using the compound prepared in Example 11 as a silicon precursor, the same procedure as in Examples 6 to 10 was made. The dielectric film was manufactured in the same manner as described. On the other hand, in the case of energy treatment, heat treatment was performed for 2 hours. Here, the temperature of the heat treatment was changed to 500 ° C. (Example 14), 550 ° C. (Example 15), and 600 ° C. (Example 16) to manufacture each dielectric film.

実施例14の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.61であることを確認した。さらに、実施例14の誘電膜は、2.46の誘電率及び6.87GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 14 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.61. Furthermore, the dielectric film of Example 14 was confirmed to have a dielectric constant of 2.46 and a Young's modulus of 6.87 GPa.

実施例15の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.65であることを確認した。さらに、実施例15の誘電膜は2.25の誘電率及び11.2GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 15 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.65. Furthermore, it was confirmed that the dielectric film of Example 15 had a dielectric constant of 2.25 and a Young's modulus of 11.2 GPa.

実施例16の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.75であることを確認した。さらに、実施例16の誘電膜は2.3の誘電率及び12.5GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 16 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.75. Furthermore, it was confirmed that the dielectric film of Example 16 has a dielectric constant of 2.3 and a Young's modulus of 12.5 GPa.

実施例11のシリコン前駆体は、その分子内のアルコキシ基がメトキシ基である。実施例14乃至16で確認することができるように、メトキシ基を含有したシリコン前駆体を利用して誘電膜製造する時、熱処理温度が高くなるほど、誘電膜内のSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が増加することを確認することができる。特に、550℃の熱処理温度で最も低誘電特性を有することと同時に優れた機械的強度を示すことを確認することができる(実施例15)。   In the silicon precursor of Example 11, the alkoxy group in the molecule is a methoxy group. As can be confirmed in Examples 14 to 16, when the dielectric film is manufactured using a silicon precursor containing a methoxy group, the higher the heat treatment temperature, the more the Si--O cage / Si--O in the dielectric film. It can be confirmed that the ratio of the network increases. In particular, it can be confirmed that the heat treatment temperature of 550 ° C. exhibits the most excellent dielectric strength and the excellent mechanical strength (Example 15).

実験例2
実施例4のシリコン前駆体を利用する誘電膜(実施例9)を実施例15と比較して下の表2に示した。実施例11のシリコン前駆体は、実施例4のシリコン前駆体と比較して、エトキシ基の代わりにメトキシ基を含む。一方、X線光電子分光法(XPS)を利用して、誘電膜(実施例9及び11)の炭素、酸素、及びシリコン含量を測定して下の表3に示した。
Experimental Example 2
The dielectric film (Example 9) using the silicon precursor of Example 4 is shown in Table 2 below in comparison with Example 15. The silicon precursor of Example 11 contains a methoxy group instead of an ethoxy group as compared to the silicon precursor of Example 4. On the other hand, the carbon, oxygen and silicon contents of the dielectric films (Examples 9 and 11) were measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the results are shown in Table 3 below.

Figure 2018182077
表2を参照すると、メトキシ基を有する実施例11のシリコン前駆体を利用する場合、エトキシ基を有する実施例4のシリコン前駆体を利用する場合より、誘電膜内Si−Oケージ/Si−Oネットワークの比率がさらに高いことを確認することができる。先に説明したように、Si−Oケージはその内部にナノボイドを含むので、その比率が高いほど、低い誘電率を達成することができる。
Figure 2018182077
Referring to Table 2, when the silicon precursor of Example 11 having a methoxy group is used, Si--O cage / Si--O in the dielectric film is used compared to the case of using the silicon precursor of Example 4 having an ethoxy group. It can be confirmed that the ratio of the network is higher. As explained above, since the Si-O cage contains nanovoids inside, the higher the ratio, the lower dielectric constant can be achieved.

メトキシ基を有する実施例11のシリコン前駆体はエトキシ基を有する実施例4のシリコン前駆体に比べて炭素含量がさらに低い。しかし、表3を参照すると、実施例11のシリコン前駆体を利用する誘電膜(実施例15)は実施例4のシリコン前駆体を利用する誘電膜(実施例9)より炭素含量がさらに高いことを確認することができる。したがって、実施例15の誘電膜が実施例9の誘電膜よりさらに低い誘電率とさらに高い機械的強度とを達成することができる。   The silicon precursor of Example 11 having a methoxy group has a lower carbon content than the silicon precursor of Example 4 having an ethoxy group. However, referring to Table 3, the carbon content of the dielectric film using the silicon precursor of Example 11 (Example 15) is higher than that of the dielectric film using the silicon precursor of Example 4 (Example 9). Can be confirmed. Therefore, the dielectric film of Example 15 can achieve lower dielectric constant and higher mechanical strength than the dielectric film of Example 9.

実施例17乃至19:シリコン前駆体(実施例13)を利用する誘電膜の製造
プラズマ強化化学気相蒸着用チャンバー内に基板を配置した。配置された前記基板の温度が250℃になるように昇温し、蒸着工程が終了される時まで基板の温度を250℃に維持した。実施例13で製造された化合物をシリコン前駆体として使用して、アルゴン(キャリヤーガス、400sccm)と共に475cc/minの流量でチャンバー内に供給した。また、反応ガス(酸化剤)として酸素をチャンバー内に供給した。酸素は30cc/minの流量で供給された。チャンバーの上部電極に13.56MHz及び50WのRFパワーを印加した。チャンバー内の圧力は1Torrに調節した。チャンバー内で、予備誘電膜が基板上に蒸着された。予備誘電膜が形成された基板を550℃で2時間熱処理(N、15SLM)して、多孔性の誘電膜(実施例17)を製造した。
Examples 17-19 Preparation of dielectric film using silicon precursor (Example 13) A substrate was placed in a chamber for plasma enhanced chemical vapor deposition. The temperature of the substrate placed was raised to 250 ° C., and the temperature of the substrate was maintained at 250 ° C. until the end of the deposition process. The compound prepared in Example 13 was used as a silicon precursor and supplied into the chamber at a flow rate of 475 cc / min with argon (carrier gas, 400 sccm). In addition, oxygen was supplied into the chamber as a reaction gas (oxidant). Oxygen was supplied at a flow rate of 30 cc / min. 13.56 MHz and 50 W RF power was applied to the upper electrode of the chamber. The pressure in the chamber was adjusted to 1 Torr. In the chamber, a preliminary dielectric film was deposited on the substrate. The substrate on which the preliminary dielectric film was formed was heat-treated at 550 ° C. for 2 hours (N 2 , 15 SLM) to produce a porous dielectric film (Example 17).

予備誘電膜蒸着の時基板の温度は180℃であり、反応ガス酸素の流量は25cc/minであり、チャンバーの圧力は1.5Torrであることを除いては、先に実施例17で説明したものと同一の方法で多孔性の誘電膜(実施例18)を製造した。   At the time of preliminary dielectric film deposition, the temperature of the substrate is 180 ° C., the flow rate of reaction gas oxygen is 25 cc / min, and the pressure of the chamber is 1.5 Torr, as described in Example 17 above. A porous dielectric film (Example 18) was prepared in the same manner as that described above.

予備誘電膜蒸着の時、反応ガス酸素の流量は25cc/minであり、チャンバーの圧力は1.5Torrであることを除いては、先に実施例17で説明したものと同一の方法で多孔性の誘電膜(実施例19)を製造した。   At the time of preliminary dielectric film deposition, the flow rate of reactive gas oxygen is 25 cc / min, and the pressure of the chamber is 1.5 Torr, the porosity is the same as that described in Example 17 above. A dielectric film (Example 19) was produced.

予備誘電膜蒸着の時、基板の温度は200℃であり、反応ガス酸素の流量は25cc/minであり、エネルギー処理の時、基板の温度を400℃に昇温した後、10分間紫外線硬化処理を利用することを除いては、先に実施例17で説明したものと同一の方法で多孔性の誘電膜(実施例20)を製造した。   At the time of preliminary dielectric film deposition, the temperature of the substrate is 200 ° C., the flow rate of reaction gas oxygen is 25 cc / min, and at the time of energy processing, the temperature of the substrate is raised to 400 ° C. A porous dielectric film (Example 20) was prepared in the same manner as described above in Example 17 with the exception of utilizing.

実施例17の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.75であることを確認した。さらに、実施例17の誘電膜は、2.3の誘電率及び11.0GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 17 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.75. Furthermore, it was confirmed that the dielectric film of Example 17 has a dielectric constant of 2.3 and a Young's modulus of 11.0 GPa.

実施例18の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.8であることを確認した。さらに、実施例18の誘電膜は、2.4の誘電率及び15GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 18 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.8. Furthermore, the dielectric film of Example 18 was confirmed to have a dielectric constant of 2.4 and a Young's modulus of 15 GPa.

実施例19の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.82であることを確認した。さらに、実施例19の誘電膜は、2.4の誘電率及び14GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 19 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.82. Furthermore, the dielectric film of Example 19 was confirmed to have a dielectric constant of 2.4 and a Young's modulus of 14 GPa.

実施例20の誘電膜はSi−Oケージ/Si−Oネットワークの比率が0.85であることを確認した。さらに、実施例20の誘電膜は、2.2の誘電率及び12.3GPaのヤング率を有することを確認した。   The dielectric film of Example 20 was confirmed to have a ratio of Si-O cage / Si-O network of 0.85. Furthermore, the dielectric film of Example 20 was confirmed to have a dielectric constant of 2.2 and a Young's modulus of 12.3 GPa.

図3、図5、及び図7は本発明の実施形態に係る半導体素子を製造する方法を説明するための平面図である。図4A、図6A、及び図8Aは各々図3、図5、及び図7のI−I’線に沿う断面図であり、図4B、図6B、及び8Bは各々図3、図5、及び図7のII−II’線に沿う断面図である。   FIGS. 3, 5, and 7 are plan views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 4A, 6A, and 8A are cross-sectional views taken along the line II 'of FIGS. 3, 5, and 7, respectively, and FIGS. 4B, 6B, and 8B are FIG. It is sectional drawing in alignment with the II-II 'line | wire of FIG.

図3、図4A、及び図4Bを参照すると、基板100上に集積回路ICが形成される。基板100はシリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム等を含む半導体基板であるか、或いは化合物半導体基板である。   Referring to FIGS. 3, 4A and 4B, an integrated circuit IC is formed on a substrate 100. The substrate 100 is a semiconductor substrate containing silicon, germanium, silicon-germanium or the like, or a compound semiconductor substrate.

集積回路ICを形成することは、複数のトランジスタTRを形成することを含む。具体的に、活性領域を定義する素子分離膜STを形成する。活性領域上に、ゲート電極GE、ゲート電極GEと基板100との間に介在されたゲート誘電膜GI、及びゲート電極GEの上面を覆うキャッピングパターンCPを形成する。ゲート電極GEの両側に不純物領域DRを形成する。不純物領域DRは基板100に不純物をドーピングして形成される。   Forming an integrated circuit IC includes forming a plurality of transistors TR. Specifically, the element isolation film ST defining the active region is formed. A capping pattern CP is formed on the active region to cover the gate electrode GE, the gate dielectric film GI interposed between the gate electrode GE and the substrate 100, and the top surface of the gate electrode GE. Impurity regions DR are formed on both sides of the gate electrode GE. The impurity region DR is formed by doping the substrate 100 with an impurity.

続いて、基板100の全面上に、トランジスタTRを覆う第1絶縁膜110及び第2絶縁膜120が形成される。第2絶縁膜120は第1絶縁膜110を直接覆う。第2絶縁膜120は、先に図1A及び図2を参照して説明した本発明の実施形態に係る低誘電膜の形成方法を利用して形成されることができる。したがって、第2絶縁膜120は多孔性のSiOCH膜である。第1絶縁膜110もやはり先に図1A及び図2を参照して説明した方法を利用して形成された多孔性のSiOCH膜である。又は、第1絶縁膜110は公知された他のシリコン前駆体を利用して形成されたシリコン酸化膜である。   Subsequently, the first insulating film 110 and the second insulating film 120 covering the transistor TR are formed on the entire surface of the substrate 100. The second insulating film 120 directly covers the first insulating film 110. The second insulating film 120 may be formed using the method for forming a low dielectric film according to the embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 1A and 2. Therefore, the second insulating film 120 is a porous SiOCH film. The first insulating film 110 is also a porous SiOCH film formed using the method described above with reference to FIGS. 1A and 2. Alternatively, the first insulating film 110 may be a silicon oxide film formed using another known silicon precursor.

図5、図6A、及び図6Bを参照すると、第2絶縁膜120をパターニングして、第2方向D2に延長される配線ホールIHが形成される。少なくとも1つの配線ホールIHは基板100に向かって延長される垂直延長ホールVPHを含む。即ち、第2絶縁膜120をパターニングする時、第1絶縁膜110の一部が共にパターニングされる。一例として、垂直延長ホールVPHは第1絶縁膜110を貫通して、不純物領域DRの一部を露出する。他の例として、垂直延長ホールVPHは第1絶縁膜110を貫通して、ゲート電極GEの上面の一部を露出する。   Referring to FIGS. 5, 6A and 6B, the second insulating layer 120 is patterned to form a wiring hole IH extended in the second direction D2. At least one wiring hole IH includes a vertically extending hole VPH extended toward the substrate 100. That is, when the second insulating film 120 is patterned, a part of the first insulating film 110 is patterned together. As an example, the vertical extension holes VPH penetrate the first insulating film 110 to expose a part of the impurity region DR. As another example, the vertical extension holes VPH may penetrate the first insulating layer 110 to expose a portion of the top surface of the gate electrode GE.

本発明の実施形態に係る第2絶縁膜120は、相対的に高い機械的強度を有することができる。したがって、高いパターン密度を有する配線ホールIHのパターニング工程の間に、第2絶縁膜120は崩壊せず、その構造を維持することができる。   The second insulating film 120 according to an embodiment of the present invention may have relatively high mechanical strength. Therefore, the second insulating film 120 does not collapse during the patterning process of the wiring holes IH having a high pattern density, and the structure can be maintained.

図7、図8A、及び図8Bを参照すると、配線ホールIHを満たす配線MLが各々形成される。具体的に、先ず配線ホールIHを満たすバリアー膜が基板100の全面上に形成される。バリアー膜は配線ホールIHの一部のみを満たす。バリアー膜はTi、TiN、又はこれらの組合せを含むことができる。   Referring to FIGS. 7, 8A and 8B, interconnections ML filling interconnection holes IH are respectively formed. Specifically, first, a barrier film filling the wiring holes IH is formed on the entire surface of the substrate 100. The barrier film fills only a part of the wiring hole IH. The barrier film can comprise Ti, TiN, or a combination thereof.

続いて、バリアー膜上に導電膜が基板100の全面上に形成される。導電膜は配線ホールIHを完全に満たす。導電膜は銅(Cu)又はタングステン(W)のような金属を利用して形成される。一例として、導電膜は鍍金工程で形成される。先ず、バリアー膜上にシード層(図示せず)が形成される。シード層をシードとして導電膜が鍍金される。   Subsequently, a conductive film is formed on the entire surface of the substrate 100 on the barrier film. The conductive film completely fills the wiring hole IH. The conductive film is formed using a metal such as copper (Cu) or tungsten (W). As one example, the conductive film is formed in a plating process. First, a seed layer (not shown) is formed on the barrier film. The conductive film is plated using the seed layer as a seed.

導電膜及びバリアー膜を平坦化して、配線ML及びバリアーパターンBPが配線ホールIH内に各々形成される。したがって、配線MLの上面は第2絶縁膜120の上面と共面をなす。   The conductive film and the barrier film are planarized to form the interconnection ML and the barrier pattern BP in the interconnection hole IH. Therefore, the upper surface of the wiring ML is coplanar with the upper surface of the second insulating film 120.

配線MLはパターン密度が相対的に高いので、これらの間に高い寄生キャパシタンスが生じる。配線MLの間の寄生キャパシタンスが大きいほど、半導体素子のRC遅延(delay)が大きくなる。一方、本発明の実施形態に係る第2絶縁膜120は、多孔性膜である低い誘電率を有する。したがって、配線MLの間に発生する寄生キャパシタンスを効果的に低くすることができる。   Since interconnection ML has a relatively high pattern density, high parasitic capacitance occurs between them. The larger the parasitic capacitance between the interconnections ML, the larger the RC delay (delay) of the semiconductor device. On the other hand, the second insulating film 120 according to the embodiment of the present invention has a low dielectric constant which is a porous film. Therefore, the parasitic capacitance generated between interconnections ML can be effectively reduced.

図示しないが、第2絶縁膜120上に追加的な絶縁膜及び配線が積層されるが、これは特別に制限されない。   Although not shown, additional insulating films and wires may be stacked on the second insulating film 120, but this is not particularly limited.

以下、実施の形態を具体的に列挙する。
(1)下記の化学式1の化合物を有するシリコン前駆体を含み、
Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である低誘電膜を形成するための組成物:
Hereinafter, the embodiments will be specifically listed.
(1) containing a silicon precursor having a compound of the following chemical formula 1,
Composition for forming a low dielectric film wherein the ratio of Si-CH 3 bonding units / Si-O bonding units is 0.5 to 5:

Figure 2018182077
前記化学式1で、nは、1又は2の整数であり、
、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは、−O−Rであり、残りは、各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、又は(C1−C10)アルコキシであり、
は、水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル又は(C3−C10)アルキニルであり、
は、ポロゲン基(porogen group)であり、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである、
組成物。
Figure 2018182077
In the above Chemical Formula 1, n is an integer of 1 or 2,
At least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are —O—R 7 and the rest are each independently hydrogen, (C 1 -C 10) alkyl, (C 3 -C 10) C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, or (C1-C10) alkoxy,
R 7 is hydrogen, (C 1 -C 10) alkyl, (C 3 -C 10) alkenyl or (C 3 -C 10) alkynyl,
R 4 is a porogen group and is (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) Alkyl or (C 3 -C 10) heterocycloalkyl (C 1 -C 10) alkyl,
Composition.

(2)前記アリール、前記ヘテロアリール、前記シクロアルキル、前記シクロアルケニル、前記シクロアルキニル、及び前記ヘテロシクロアルキルは、非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換された、(1)に記載の組成物。   (2) The aryl, the heteroaryl, the cycloalkyl, the cycloalkenyl, the cycloalkynyl and the heterocycloalkyl are each unsubstituted or independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) The composition according to (1), which is substituted with one or more selected from the group consisting of alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C1-C10) alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl.

(3)前記ヘテロアリール及び前記ヘテロシクロアルキルは、各々独立してNR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含み、Rは、水素又は(C1−C10)アルキルである、(1)又は(2)に記載の組成物。 (3) wherein said heteroaryl and said heterocycloalkyl, NR 8 each independently -, - include O- and one or more heteroatoms selected from the group consisting of -S-, R 8 is hydrogen or The composition as described in (1) or (2) which is (C1-C10) alkyl.

(4)R、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは、(C1−C5)アルコキシであり、残りは、(C1−C5)アルキルである、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の組成物。 (4) at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are (C 1 -C 5) alkoxy, and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl, (1) The composition as described in any one of-(3).

(5)R、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つは、メトキシであり、残りは、(C1−C5)アルキルである、(1)〜(4)のいずれか1つに記載の組成物。 (5) At least three of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are methoxy, and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl, of (1) to (4) The composition according to any one.

(6)Rは、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−メチル−2−ブテニル基、2−メチル−2−ブテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、フェニル基、キシレン基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエン基、シクロヘキサジエン基、シクロヘプタデン基、ビシクロヘプチル基、ビシクロヘプテニル基、シクロヘキセンオキシド基、ペンテンオキシド基、テルピネン基、リモネン基、ブタジエンオキシド、スチレン、又はフルベンである、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の組成物。 (6) R 4 is 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3- Hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, phenyl group, xylene group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, cyclooctyl group, cyclopentenyl group, cyclopentadiene group, cyclohexadiene group , Cycloheptaden group, bicycloheptyl group, bicycloheptenyl group, cyclohexene oxide group, pentene The composition according to any one of (1) to (5), which is an oxide group, a terpinene group, a limonene group, butadiene oxide, styrene or fulvene.

(7)前記化合物の蒸気圧は、100℃で0.1Torr乃至100Torrである、(1)〜(6)のいずれか1つに記載の組成物。
(8)前記低誘電膜の炭素含量は、1at%乃至40at%である、請求項1〜7のいずれか1つに記載の組成物。
(9)前記低誘電膜の気孔の平均直径は、0.5nm乃至5nmである、(1)〜(8)のいずれか1つに記載の組成物。
(10)前記低誘電膜の気孔の体積の合計は、前記低誘電膜の全体積の8%乃至35%である、(1)〜(9)のいずれか1つに記載の組成物。
(11)前記低誘電膜の気孔の直径分布は、0.1nm乃至2.5nmの半値全幅(Full Width at Half Maximum)を有する、(1)〜(10)のいずれか1つに記載の組成物。
(12)前記低誘電膜は、2.2乃至3の誘電率を有する、(1)〜(11)のいずれか1つに記載の組成物。
(13)前記低誘電膜は、6GPa乃至15GPaのヤング率(young’s modulus)を有する、(1)〜(12)のいずれか1つに記載の組成物。
(14)前記低誘電膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である、(1)〜(13)のいずれか1つに記載の組成物。
(7) The composition according to any one of (1) to (6), wherein the vapor pressure of the compound is 0.1 Torr to 100 Torr at 100 ° C.
(8) The composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon content of the low dielectric film is 1 at% to 40 at%.
(9) The composition according to any one of (1) to (8), wherein the average diameter of the pores of the low dielectric film is 0.5 nm to 5 nm.
(10) The composition according to any one of (1) to (9), wherein the total volume of pores of the low dielectric film is 8% to 35% of the total volume of the low dielectric film.
(11) The composition according to any one of (1) to (10), wherein the pore diameter distribution of the low dielectric film has a full width at half maximum of 0.1 nm to 2.5 nm. object.
(12) The composition according to any one of (1) to (11), wherein the low dielectric film has a dielectric constant of 2.2 to 3.
(13) The composition according to any one of (1) to (12), wherein the low dielectric film has a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa.
(14) The composition according to any one of (1) to (13), wherein the low dielectric film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1.

(15)Si−(CH−Si構造の分子を有するシリコン前駆体を利用して、基板上にシリコン絶縁膜を形成することと、
前記シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線を形成することと、を含み、
前記nは、1又は2の整数であり、
前記シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子の中でいずれか1つと結合するポロゲン基を有し、
前記シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子と結合する2つ以上の(C1−C5)アルコキシ基を有し、
前記ポロゲン基は、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである、半導体素子の製造方法。
(15) forming a silicon insulating film on a substrate using a silicon precursor having a molecule of Si— (CH 2 ) n —Si structure;
Forming at least one wire in the silicon insulating film,
N is an integer of 1 or 2;
The silicon precursor has, in its molecule, a porogen group which bonds to any one of Si atoms,
The silicon precursor has, in its molecule, two or more (C1-C5) alkoxy groups bonded to Si atoms,
The porogen group is (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3-C10) The manufacturing method of the semiconductor element which is heterocycloalkyl (C1-C10) alkyl.

(16)前記シリコン絶縁膜は、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である、(15)に記載の半導体素子の製造方法。
(17)前記シリコン絶縁膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である、(15)又は(16)に記載の半導体素子の製造方法。
(18)前記シリコン絶縁膜は、2.2乃至3の誘電率及び6GPa乃至15GPaのヤング率を有する、(15)〜(17)のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。
(16) The method for producing a semiconductor device according to (15), wherein the silicon insulating film has a ratio of Si—CH 3 bonding unit / Si—O bonding unit of 0.5 to 5.
(17) The method for manufacturing a semiconductor device according to (15) or (16), wherein the silicon insulating film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1.
(18) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of (15) to (17), wherein the silicon insulating film has a dielectric constant of 2.2 to 3 and a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa.

(19)前記少なくとも1つの配線を形成することは、
前記シリコン絶縁膜をパターニングして、前記シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線ホールを形成することと、
前記少なくとも1つの配線ホール内を満たす導電膜を形成することを含む、
(15)〜(18)のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。
(20)前記少なくとも1つの配線を形成することは、前記少なくとも1つの配線ホールを満たすバリアー膜を形成することをさらに含む、(19)に記載の半導体素子の製造方法。
(19) Forming the at least one wire is:
Patterning the silicon insulating film to form at least one wiring hole in the silicon insulating film;
Forming a conductive film filling the at least one wiring hole,
The manufacturing method of the semiconductor element as described in any one of (15)-(18).
(20) The method of manufacturing a semiconductor device according to (19), wherein forming the at least one wiring further includes forming a barrier film that fills the at least one wiring hole.

100 基板
110 第1絶縁膜
120 第2絶縁膜
200 チャンバー
210 プレート
220 上部電極
230 高周波生成器
DL 誘電膜
DP 蒸着工程
DR 不純物領域
ET エネルギー処理
GE ゲート電極
PDL 予備誘電膜
SG ソースガス
ST 素子分離膜
100 substrate 110 first insulating film 120 second insulating film 200 chamber 210 plate 220 upper electrode 230 high frequency generator DL dielectric film DP vapor deposition step DR impurity region ET energy processing GE gate electrode PDL preliminary dielectric film SG source gas ST element isolation film

Claims (20)

下記の化学式1の化合物を有するシリコン前駆体を含み、
Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である低誘電膜を形成するための組成物:
Figure 2018182077
前記化学式1で、nは、1又は2の整数であり、
、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは、−O−Rであり、残りは、各々独立して水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、又は(C1−C10)アルコキシであり、
は、水素、(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル又は(C3−C10)アルキニルであり、
は、ポロゲン基(porogen group)であり、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである、
組成物。
Comprising a silicon precursor having a compound of Formula 1
Composition for forming a low dielectric film wherein the ratio of Si-CH 3 bonding units / Si-O bonding units is 0.5 to 5:
Figure 2018182077
In the above Chemical Formula 1, n is an integer of 1 or 2,
At least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are —O—R 7 and the rest are each independently hydrogen, (C 1 -C 10) alkyl, (C 3 -C 10) C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, or (C1-C10) alkoxy,
R 7 is hydrogen, (C 1 -C 10) alkyl, (C 3 -C 10) alkenyl or (C 3 -C 10) alkynyl,
R 4 is a porogen group and is (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) Alkyl or (C 3 -C 10) heterocycloalkyl (C 1 -C 10) alkyl,
Composition.
前記アリール、前記ヘテロアリール、前記シクロアルキル、前記シクロアルケニル、前記シクロアルキニル、及び前記ヘテロシクロアルキルは、非置換か、又は各々独立して(C1−C10)アルキル、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C1−C10)アルコキシ、ハロゲン、シアノ、ニトロ、及びヒドロキシルからなる群から選択された1つ以上で置換された、請求項1に記載の組成物。   The aryl, the heteroaryl, the cycloalkyl, the cycloalkenyl, the cycloalkynyl and the heterocycloalkyl are each unsubstituted or each independently (C1-C10) alkyl, (C3-C10) alkenyl, The composition according to claim 1, which is substituted by one or more selected from the group consisting of C3-C10) alkynyl, (C1-C10) alkoxy, halogen, cyano, nitro and hydroxyl. 前記ヘテロアリール及び前記ヘテロシクロアルキルは、各々独立してNR−、−O−及び−S−からなる群から選択された1つ以上のヘテロ原子を含み、Rは、水素又は(C1−C10)アルキルである、請求項1又は2に記載の組成物。 Wherein said heteroaryl and said heterocycloalkyl, NR 8 each independently -, - include O- and one or more heteroatoms selected from the group consisting of -S-, R 8 is hydrogen or (C1- The composition according to claim 1 or 2, which is C10) alkyl. 、R、R、R、及びRの中で少なくとも2つは、(C1−C5)アルコキシであり、残りは、(C1−C5)アルキルである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。 4. At least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are (C 1 -C 5) alkoxy, and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl. The composition according to any one of the preceding claims. 、R、R、R、及びRの中で少なくとも3つは、メトキシであり、残りは、(C1−C5)アルキルである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。 The compound according to any one of claims 1 to 4, wherein at least three of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are methoxy and the remainder is (C 1 -C 5) alkyl. Composition as described. は、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−メチル−2−ブテニル基、2−メチル−2−ブテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、フェニル基、キシレン基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエン基、シクロヘキサジエン基、シクロヘプタデン基、ビシクロヘプチル基、ビシクロヘプテニル基、シクロヘキセンオキシド基、ペンテンオキシド基、テルピネン基、リモネン基、ブタジエンオキシド、スチレン、又はフルベンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。 R 4 represents 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-pentenyl group Group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, phenyl group, xylene group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, cyclooctyl group, cyclopentenyl group, cyclopentadiene group, cyclohexadiene group, cyclohepta group Den group, bicycloheptyl group, bicycloheptenyl group, cyclohexene oxide group, pentenoxy The composition according to any one of claims 1 to 5, which is a do group, a terpinene group, a limonene group, butadiene oxide, styrene or fulvene. 前記化合物の蒸気圧は、100℃で0.1Torr乃至100Torrである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the vapor pressure of the compound is 0.1 Torr to 100 Torr at 100C. 前記低誘電膜の炭素含量は、1at%乃至40at%である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon content of the low dielectric film is 1 at% to 40 at%. 前記低誘電膜の気孔の平均直径は、0.5nm乃至5nmである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 8, wherein an average diameter of pores of the low dielectric film is 0.5 nm to 5 nm. 前記低誘電膜の気孔の体積の合計は、前記低誘電膜の全体積の8%乃至35%である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the total volume of pores of the low dielectric film is 8% to 35% of the total volume of the low dielectric film. 前記低誘電膜の気孔の直径分布は、0.1nm乃至2.5nmの半値全幅(Full Width at Half Maximum)を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the diameter distribution of the pores of the low dielectric film has a full width at half maximum of 0.1 nm to 2.5 nm. 前記低誘電膜は、2.2乃至3の誘電率を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the low dielectric film has a dielectric constant of 2.2 to 3. 前記低誘電膜は、6GPa乃至15GPaのヤング率(young’s modulus)を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the low dielectric film has a Young's modulus of 6 GPa to 15 GPa. 前記低誘電膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 13, wherein the low dielectric film has a ratio of Si-O cage structure / Si-O network structure of 0.5 to 1. Si−(CH−Si構造の分子を有するシリコン前駆体を利用して、基板上にシリコン絶縁膜を形成することと、
前記シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線を形成することと、を含み、
前記nは、1又は2の整数であり、
前記シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子の中でいずれか1つと結合するポロゲン基を有し、
前記シリコン前駆体は、その分子内に、Si原子と結合する2つ以上の(C1−C5)アルコキシ基を有し、
前記ポロゲン基は、(C3−C10)アルケニル、(C3−C10)アルキニル、(C3−C10)アリール、(C3−C10)ヘテロアリール、(C3−C10)シクロアルキル、(C3−C10)シクロアルケニル、(C3−C10)シクロアルキニル、(C3−C10)ヘテロシクロアルキル、(C3−C10)アリール(C1−C10)アルキル、(C3−C10)シクロアルキル(C1−C10)アルキル、又は(C3−C10)ヘテロシクロアルキル(C1−C10)アルキルである、
半導体素子の製造方法。
Forming a silicon insulating film on a substrate using a silicon precursor having molecules of Si— (CH 2 ) n —Si structure;
Forming at least one wire in the silicon insulating film,
N is an integer of 1 or 2;
The silicon precursor has, in its molecule, a porogen group which bonds to any one of Si atoms,
The silicon precursor has, in its molecule, two or more (C1-C5) alkoxy groups bonded to Si atoms,
The porogen group is (C3-C10) alkenyl, (C3-C10) alkynyl, (C3-C10) aryl, (C3-C10) heteroaryl, (C3-C10) cycloalkyl, (C3-C10) cycloalkenyl, (C3-C10) cycloalkynyl, (C3-C10) heterocycloalkyl, (C3-C10) aryl (C1-C10) alkyl, (C3-C10) cycloalkyl (C1-C10) alkyl, or (C3-C10) Heterocycloalkyl (C 1 -C 10) alkyl,
Method of manufacturing a semiconductor device
前記シリコン絶縁膜は、Si−CH結合単位/Si−O結合単位の比率が0.5乃至5である、請求項15に記載の半導体素子の製造方法。 The silicon insulating film, the ratio of Si-CH 3 bond units / Si-O bond units is 0.5 to 5, The method according to claim 15. 前記シリコン絶縁膜は、Si−Oケージ構造/Si−Oネットワーク構造の比率が0.5乃至1である、請求項15又は16に記載の半導体素子の製造方法。   17. The method of claim 15, wherein the silicon insulating film has a ratio of Si—O cage structure / Si—O network structure of 0.5 to 1. 前記シリコン絶縁膜は、2.2乃至3の誘電率及び6GPa乃至15GPaのヤング率を有する、請求項15〜17のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 15 to 17, wherein the silicon insulating film has a dielectric constant of 2.2 to 3 and a Young's modulus of 6 to 15 GPa. 前記少なくとも1つの配線を形成することは、
前記シリコン絶縁膜をパターニングして、前記シリコン絶縁膜内に少なくとも1つの配線ホールを形成することと、
前記少なくとも1つの配線ホール内を満たす導電膜を形成することを含む、
請求項15〜18のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
Forming the at least one wire is:
Patterning the silicon insulating film to form at least one wiring hole in the silicon insulating film;
Forming a conductive film filling the at least one wiring hole,
The manufacturing method of the semiconductor element as described in any one of Claims 15-18.
前記少なくとも1つの配線を形成することは、前記少なくとも1つの配線ホールを満たすバリアー膜を形成することをさらに含む、請求項19に記載の半導体素子の製造方法。   The method of claim 19, wherein forming the at least one wire further comprises forming a barrier film filling the at least one wire hole.
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