JP3249718B2 - Fluorine-containing silicon network polymer, its insulating film and its manufacturing method - Google Patents

Fluorine-containing silicon network polymer, its insulating film and its manufacturing method

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JP3249718B2 JP18141695A JP18141695A JP3249718B2 JP 3249718 B2 JP3249718 B2 JP 3249718B2 JP 18141695 A JP18141695 A JP 18141695A JP 18141695 A JP18141695 A JP 18141695A JP 3249718 B2 JP3249718 B2 JP 3249718B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フッ素をポリマ構造中
に含むシリコンネットワークポリマとその絶縁膜および
その製法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon network polymer containing fluorine in a polymer structure, an insulating film thereof, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】Macromolecules 26,2111(1
993)、Jpn.J.Appl.Phys.34,L452
(1995)には、シリコンネットワークポリマとその
合成方法が開示されている。その合成方法はトリハロゲ
ン化シランをナトリウム金属を用いて縮合反応させるウ
ルツ型反応を用いるものである。
2. Description of the Related Art Macromolecules 26, 2111 (1)
993), Jpn. J. Appl. Phys. 34, L452
(1995) discloses a silicon network polymer and a method for synthesizing the same. The synthesis method uses a Wurtz type reaction in which a trihalogenated silane is condensed with sodium metal.

【0003】また、特開平3−258834号公報には
直鎖状の含フッ素ポリシランおよびその合成方法が開示
されている。これもやはりウルツ型反応を用いたもので
ある。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-258834 discloses a linear fluorinated polysilane and a method for synthesizing the same. This also uses a Wurtz type reaction.

【0004】しかし、従来は含フッ素シリコンネットワ
ークポリマは合成されることがなかった。その理由は、
ウルツ型反応に利用できる化合物は限られており、特
に、含フッ素シリコンネットワークポリマの原料が無か
ったことが最大の原因である。
However, conventionally, a fluorine-containing silicon network polymer has not been synthesized. The reason is,
The compounds that can be used for the Wurtz type reaction are limited, and the biggest cause is, in particular, that there is no raw material for the fluorine-containing silicon network polymer.

【0005】半導体に代表される電子装置では、性能向
上のために絶縁層の低誘電率化が強く求められている。
この要求に応えるためにCVD法によるPlasma
TEOS膜やSiOF膜などが検討されている。しかし
これらの膜を形成するためにはCVD装置が必要であ
り、また、膜の生産性も低い。このような観点から、従
来は塗布法によって絶縁層を形成する方法が求められて
いた。
In electronic devices represented by semiconductors, there is a strong demand for lowering the dielectric constant of an insulating layer in order to improve performance.
In order to meet this demand, Plasma by CVD
A TEOS film, a SiOF film and the like have been studied. However, a CVD apparatus is required to form these films, and the productivity of the films is low. From such a viewpoint, a method of forming an insulating layer by a coating method has conventionally been required.

【0006】J.Appl.Phys.,77,2796(1
995)、Jpn.J.Appl.Phys.,34,L452
(1995)には、シリコンネットワークポリマを用い
たSiO膜の形成方法が記載されている。しかし、これ
らのフッ素を含まないシリコンネットワークポリマを用
いた場合には、目的とする低誘電性の絶縁層を得ること
はできない。
[0006] Appl. Phys. , 77, 2796 (1
995), Jpn. J. Appl. Phys. , 34, L452
(1995) describes a method for forming a SiO film using a silicon network polymer. However, when these fluorine-free silicon network polymers are used, the intended low-dielectric insulating layer cannot be obtained.

【0007】また、特開平3−258834号公報に開
示されている直鎖状の含フッ素ポリシランは安定性が低
く、これにJ.Appl.Phys.,77,2796(19
95)、Jpn.J.Appl.Phys.,34,L452
(1995)に開示された方法では絶縁層とすることは
できない。
The linear fluorine-containing polysilane disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-258834 has low stability. Appl. Phys. , 77, 2796 (19
95), Jpn. J. Appl. Phys. , 34, L452
(1995) cannot be used as an insulating layer.

【0008】ポリシロキサン型の塗布型材料の一つであ
る有機SOGは、比較的低誘電率の絶縁層を与えるが、
硬化時の応力が大きくサブミクロンの膜厚のものしか形
成できない。また、加工性が悪くクラックを生じ易いと
言った問題があった。
[0008] Organic SOG, one of the polysiloxane type coating materials, provides an insulating layer having a relatively low dielectric constant.
The stress at the time of curing is large, and only a submicron film can be formed. Further, there is a problem that workability is poor and cracks are easily generated.

【0009】フッ素有機SOGが開発されれば誘電率の
点では有利と考えられるが、未だにその報告はない。こ
れはフッ素化反応が困難なためと考えられる。
Although the development of fluoroorganic SOG is considered to be advantageous in terms of dielectric constant, it has not been reported yet. This is probably because the fluorination reaction is difficult.

【0010】半導体装置の製造工程の合理化のために
は、感光性の絶縁薄膜材料が強く要求されている。
In order to streamline the manufacturing process of a semiconductor device, a photosensitive insulating thin film material is strongly required.

【0011】感光性ポリイミドに代表される感光性高分
子材料は、この要求にある程度応えるものである。しか
し、半導体の微細化がさらに進むことは必然的である
が、これまでの有機材料を主成分とするフォトレジスト
は、350nm以下に強い自己吸収を有するため、35
0nmより短波長の光を用いるリソグラフィーには適さ
ない。
A photosensitive polymer material represented by a photosensitive polyimide meets this demand to some extent. However, it is inevitable that the miniaturization of semiconductors is further advanced. However, conventional photoresists containing an organic material as a main component have strong self-absorption of 350 nm or less.
It is not suitable for lithography using light having a wavelength shorter than 0 nm.

【0012】なお、上記光源としては、波長が300n
m以下のDeepUVまたはKrF(248nm)やA
r(193n)などのエキシマーレーザーが有力であ
る。これらの光源と、この領域に感度を有するポリシラ
ンを組み合わせたフォトリソグラフィーが注目されてい
る。
The light source has a wavelength of 300 n.
m Deep UV or KrF (248 nm) or A
Excimer lasers such as r (193n) are promising. Attention has been focused on photolithography in which these light sources are combined with polysilane having sensitivity in this region.

【0013】しかし、これらのポリシランレジストを用
いるパターン形成方法も、その現像工程では溶剤を用い
るウェット現像法や反応性ガスを用いるドライエッチン
グ法をとるものであった〔SPIE,Vol 146
6,211(1991)〕。
However, the pattern formation method using these polysilane resists also employs a wet development method using a solvent or a dry etching method using a reactive gas in the development process [SPIE, Vol 146].
6, 211 (1991)].

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の状況下において、新規なフッ素含有シリコンネットワ
ークポリマ、該ポリマの絶縁膜およびその製法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel fluorine-containing silicon network polymer, an insulating film of the polymer, and a method for producing the same under the above-mentioned circumstances.

【0015】また、本発明の他の目的は、上記ポリマの
絶縁膜を用いた半導体や集積回路等の電子装置を提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide an electronic device such as a semiconductor or an integrated circuit using the polymer insulating film.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次のとおりである。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

【0017】(1) 一般式(1) General formula

【0018】[0018]

【化7】 Embedded image

【0019】(但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含
むアルキル基または芳香族基、nは整数)で示され、
1,000〜100,000の分子量を有することを特徴
とするフッ素含有シリコンネットワークポリマにある。
Wherein R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, and n is an integer.
A fluorine-containing silicon network polymer having a molecular weight of 1,000 to 100,000.

【0020】(2) 式〔1〕のテトラハロゲン化シラ
ンと式〔2〕の有機ハロゲン化物
(2) Tetrahalogenated silane of the formula [1] and organic halide of the formula [2]

【0021】[0021]

【化8】SiX4 …〔1〕 RZ …〔2〕 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、Xは臭素,ヨウ素,塩素を、Zは臭
素,ヨウ素,塩素を示し、互いに異なっていてもよ
い。)との反応物で構成されていることを特徴とするフ
ッ素含有シリコンネットワークポリマにある。
Embedded image SiX 4 ... [1] RZ ... [2] (where R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, X is bromine, iodine, chlorine, and Z is bromine, iodine, chlorine) And may be different from each other.) In the fluorine-containing silicon network polymer.

【0022】(3) 前記のフッ素含有シリコンネット
ワークポリマで構成された絶縁膜にある。
(3) An insulating film composed of the fluorine-containing silicon network polymer.

【0023】上記フッ素含有シリコンネットワークポリ
マは、前記式〔1〕のテトラハロゲン化シランと前記式
〔2〕の有機ハロゲン化物との混合溶液中に、一方の電
極がマグネシウム電極である対電極を挿入し、前記対電
極間に電圧を印加して反応させ、該反応溶液を基板に塗
布して薄膜化することで得られる。
In the above-mentioned fluorine-containing silicon network polymer, a counter electrode whose one electrode is a magnesium electrode is inserted into a mixed solution of a tetrahalogenated silane of the formula [1] and an organic halide of the formula [2]. Then, a voltage is applied between the counter electrodes to cause a reaction, and the reaction solution is applied to a substrate to form a thin film.

【0024】前記薄膜を酸素存在下で200〜1000
℃で熱処理することにより得ることもできる。
The above thin film is prepared in the presence of oxygen by 200 to 1000
It can also be obtained by heat treatment at ℃.

【0025】また、前記薄膜を酸素の存在下で電磁波を
照射することにより得ることができる。
The thin film can be obtained by irradiating the thin film with an electromagnetic wave in the presence of oxygen.

【0026】さらにまた、前記薄膜を酸素の存在下電磁
波を照射し、次いで、200〜1000℃で熱処理する
ことで得られる。
Further, the thin film is obtained by irradiating the thin film with an electromagnetic wave in the presence of oxygen and then performing a heat treatment at 200 to 1000 ° C.

【0027】前記薄膜は、電子装置の基板上に塗布など
により直接形成することができる。
The thin film can be formed directly on a substrate of an electronic device by coating or the like.

【0028】本発明のテトラハロゲン化シランとフッ素
化した有機ハロゲン化物をマグネシウム電極存在下で反
応させることにより、従来、得ることのできなかったフ
ッ素化シリコンネットワークポリマが得られ、該ポリマ
は低誘電率で優れた特性の絶縁膜を与える。
By reacting the tetrahalogenated silane of the present invention with a fluorinated organic halide in the presence of a magnesium electrode, a fluorinated silicon network polymer which could not be obtained conventionally can be obtained, and the polymer has a low dielectric constant. It gives an insulating film with excellent characteristics at a high rate.

【0029】上記反応の利点として、反応の応用範囲の
広さと収率の高さが挙げられる。
Advantages of the above reaction include a wide range of application of the reaction and a high yield.

【0030】まず、合成法はフッ素化した有機ハロゲン
化物はマグネシウムと反応しグリニアル試薬を生成す
る。次に、生成したグリニアル試薬とテトラハロゲン化
シランが反応しトリハロゲン化有機シランを生成する。
最終的にトリハロゲン化有機シランが縮合することによ
って、目的とするフッ素化シリコンネットワークポリマ
が得られる。従って、上記のフッ素化した有機ハロゲン
化物は、フッ素化ハロゲン化アルキル、フッ素化ハロゲ
ン化アリルをはじめグリニアル試薬を形成するものであ
ればよい。
First, in the synthesis method, a fluorinated organic halide reacts with magnesium to produce a Grignard reagent. Next, the generated Grignard reagent reacts with the tetrahalogenated silane to generate a trihalogenated organic silane.
Finally, condensation of the trihalogenated organosilane yields the desired fluorinated silicon network polymer. Accordingly, the above-mentioned fluorinated organic halide may be any one that forms a Grignard reagent, such as an alkyl fluorinated halide and an allyl fluorinated halide.

【0031】また、生成されるポリマの収率も従来のウ
ルツ型の反応の場合よりも高い。なお、ポリマ中のRの
含有量は、SiX4とRZとの比率を変化させることで
調節することができる。
The yield of the produced polymer is higher than that of the conventional wurtz type reaction. The content of R in the polymer can be adjusted by changing the ratio of SiX 4 to RZ.

【0032】フッ素化アルキル基を有するポリシランの
合成については、Polymer Preprints,Japan,4
0,(7),2191(1991)や、特開平3−25
8834号公報に記載されているが、これらは直鎖状ポ
リシランに関するものであり本発明とは異なるものであ
る。
For the synthesis of polysilane having a fluorinated alkyl group, see Polymer Preprints, Japan, 4
0, (7), 2191 (1991) and JP-A-3-25.
No. 8834, which relates to a linear polysilane and differs from the present invention.

【0033】この反応によって得られたフッ素化シリコ
ンネットワークポリマは、J.Appl.Phys.,77,
2796(1995)に記載の方法で、酸化膜とするこ
とやそのパターニングが可能である。得られた酸化膜の
比誘電率は、従来のシリコンネットワークポリマを用い
た場合よりも比誘電率が低くなり、電子装置の性能向上
に有利となる。
The fluorinated silicon network polymer obtained by this reaction is described in J. Am. Appl. Phys. , 77,
2796 (1995), it is possible to form an oxide film and pattern it. The relative permittivity of the obtained oxide film is lower than that of a conventional silicon network polymer, which is advantageous for improving the performance of an electronic device.

【0034】フッ素化シリコンネットワークポリマを酸
化して得た膜は、膜応力も小さく半導体の絶縁層として
用いるのに好適である。
A film obtained by oxidizing a fluorinated silicon network polymer has a small film stress and is suitable for use as an insulating layer of a semiconductor.

【0035】[0035]

【作用】本発明の作用について、フッ素化シリコンネッ
トワークポリマの光酸化架橋反応を利用した場合を例に
説明する。
The operation of the present invention will be described with reference to an example in which a photo-oxidative crosslinking reaction of a fluorinated silicon network polymer is used.

【0036】トルエンなどの有機溶剤に溶解したフッ素
化シリコンネットワークポリマを、スピンコート等の方
法でパターンを形成する基板上に塗布,乾燥してフッ素
化シリコンネットワークポリマの均一な薄膜を形成す
る。
A fluorinated silicon network polymer dissolved in an organic solvent such as toluene is coated on a substrate on which a pattern is to be formed by a method such as spin coating and dried to form a uniform thin film of the fluorinated silicon network polymer.

【0037】次に、この薄膜に酸素の存在下で350〜
150nmの電磁波を照射すると、ポリシランのSi−
Si結合が切断され、酸素と結合して露光された部分に
SiO骨格を多く含む構造となる。
Next, in the presence of oxygen,
When irradiated with an electromagnetic wave of 150 nm, Si-
The Si bond is broken, and is bonded to oxygen to form a structure containing a large amount of SiO skeleton in the exposed portion.

【0038】この過程でポリシラン構造中に酸素を取り
込むことによって体積膨張を生じる。次いで、真空中2
00〜1000℃で加熱処理すると、未露光部分のフッ
素化シリコンネットワークポリマは分解して基板上から
散逸するか、または、SiC,アモルファスSi等の半
導体性薄膜となる。なお、200℃未満ではシリコンネ
ットワークポリマは安定で、分解や、SiC,アモルフ
ァスSi等への変換は進まない。
In this process, volume expansion occurs by incorporating oxygen into the polysilane structure. Then, in vacuum 2
When the heat treatment is performed at 00 to 1000 ° C., the unexposed portion of the fluorinated silicon network polymer is decomposed and dissipated from the substrate, or becomes a semiconductor thin film such as SiC or amorphous Si. If the temperature is lower than 200 ° C., the silicon network polymer is stable, and decomposition or conversion to SiC, amorphous Si, or the like does not proceed.

【0039】一方、露光部分は耐熱性の高いSi−O骨
格が形成されているため、加熱処理後も基板上に残り、
結果的にはこれがネガパターンとなる。1000℃より
も高いと露光部も揮発するので膜が得られない。
On the other hand, since the exposed portion has an Si—O skeleton having high heat resistance, it remains on the substrate even after the heat treatment.
This results in a negative pattern. If the temperature is higher than 1000 ° C., the exposed portion volatilizes, so that a film cannot be obtained.

【0040】これまでの直鎖状ポリシランに同様なプロ
セスを適用したところ、露光部および未露光部共に上記
加熱処理により、無機質基板上からポリシラン膜は無く
なっていた。これは、直鎖上のポリシランの耐熱性が低
いためである。
When a similar process was applied to the conventional linear polysilane, the polysilane film disappeared from the inorganic substrate on the exposed and unexposed portions due to the above heat treatment. This is because the linear polysilane has low heat resistance.

【0041】本発明のフッ素化シリコンネットワークポ
リマの合成においては、その特性を損なわない範囲でテ
トラハロゲン化シランの一部をトリハロゲン化シランに
置き換えることも可能である。
In the synthesis of the fluorinated silicon network polymer of the present invention, a part of the tetrahalogenated silane can be replaced with a trihalogenated silane within a range that does not impair the properties.

【0042】本発明において、特に、微細パターン形成
を必要としない場合には、露光工程を省略することも可
能である。例えば、形成したネットワークポリシランを
酸素中で100〜1000℃で加熱処理することによっ
て、優れた膜質を有する絶縁薄膜が得られる。
In the present invention, the exposure step can be omitted particularly when the formation of a fine pattern is not required. For example, by subjecting the formed network polysilane to heat treatment in oxygen at 100 to 1000 ° C., an insulating thin film having excellent film quality can be obtained.

【0043】また、フッ素化シリコンネットワークポリ
マを酸素中で光酸化することによって、露光工程のみで
優れた絶縁薄膜を得ることも可能である。このような光
反応と熱反応は、必要に応じて使い分けや組合せが可能
なことは言うまでもない。
By photooxidizing the fluorinated silicon network polymer in oxygen, an excellent insulating thin film can be obtained only by the exposure step. Needless to say, such a photoreaction and a thermal reaction can be selectively used or combined as necessary.

【0044】酸化反応による体積膨張は、光酸化反応お
よび熱酸化反応の程度および有機基の熱分解反応の程度
によって制御することができ、最終的には体積膨張をな
くすことも、体積収縮を生じさせることも可能である。
The volume expansion due to the oxidation reaction can be controlled by the degree of the photo-oxidation reaction and the degree of the thermal oxidation reaction, and the degree of the thermal decomposition reaction of the organic group. It is also possible to make it.

【0045】形成した膜の使用に際しては、膜の機械特
性が非常に重要になる。生成する膜が形成過程で収縮す
る場合には、引張りの膜応力が発生し、膜は脆く、僅か
なきっかけでクラックが生じる。一方、生成する膜が形
成過程で膨張する場合は、収縮の膜応力が発生するため
にクラックは発生しにくくなり、膜を加工する上で極め
て有利である。
In using the formed film, the mechanical properties of the film become very important. When the resulting film contracts during the formation process, tensile film stress is generated, the film is brittle, and a crack is generated by a slight trigger. On the other hand, when the film to be formed expands during the formation process, cracks are less likely to occur due to contraction of film stress, which is extremely advantageous in processing the film.

【0046】本発明で得られるSiO骨格を多く含む構
造の膜は、このように膜応力を制御でき各プロセスに最
適の材料となる。膜の耐クラック性の観点からは形成工
程で膨張させるか、または、収縮を最小限に抑えること
が望ましい。
The film obtained by the present invention and having a structure containing a large amount of SiO skeleton can control the film stress in this way, and is an optimum material for each process. From the viewpoint of the crack resistance of the film, it is desirable to expand the film in the forming step or to minimize shrinkage.

【0047】本発明で得られる薄膜は、塗布特性および
膜特性が優れているため、形成される膜厚には特に制限
はないが、スピンコートの場合には0.1〜10μmの
膜厚の場合に均質な膜を容易に得ることができる。
The thin film obtained by the present invention is excellent in coating characteristics and film characteristics, and thus, there is no particular limitation on the formed film thickness. In the case of spin coating, the thin film having a thickness of 0.1 to 10 μm is used. In this case, a homogeneous film can be easily obtained.

【0048】[0048]

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0049】〔実施例 1〕0.4モルのテトラクロロ
シランと0.4モルのペンタフルオロブロモベンゼンと
のテトラヒドロフラン溶液200mlを、マグネシウム
作用電極とニッケル対電極を備え窒素置換したフラスコ
に滴下ロートを用いて、氷冷下で滴下した。テトラクロ
ロシランとペンタフルオロブロモベンゼンのグリニアル
反応は、溶媒環流下行った。
Example 1 A 200 ml tetrahydrofuran solution of 0.4 mol of tetrachlorosilane and 0.4 mol of pentafluorobromobenzene was dropped into a flask equipped with a magnesium working electrode and a nickel counter electrode and purged with nitrogen using a dropping funnel. And dropped under ice-cooling. The Grignard reaction between tetrachlorosilane and pentafluorobromobenzene was carried out under solvent reflux.

【0050】次に、上記電極間に−3Vから0Vの間で
50mV/秒で電位掃引しながら、0℃,3時間の反応
を行なった。反応溶液を100mlのメタノール中に注
ぎ、次いで、500mlの蒸留水で再沈殿精製した。収
率は51.3%であった。
Next, a reaction was carried out at 0 ° C. for 3 hours while sweeping the potential between the above-mentioned electrodes at a rate of 50 mV / sec between −3 V and 0 V. The reaction solution was poured into 100 ml of methanol, and then reprecipitated and purified with 500 ml of distilled water. The yield was 51.3%.

【0051】図1にGPCにより測定したポリスチレン
換算の重量平均分子量は14,240であった。
In FIG. 1, the weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 14,240.

【0052】図1に得られたポリ(ペンタフルオロフェ
ニルシリン)のGPCチャート図を示す。
FIG. 1 shows a GPC chart of the obtained poly (pentafluorophenylsilin).

【0053】また、図2に上記ポリマのラマンスペクト
ルを示す。Si−Si結合のスペクトルはブロードであ
りネットワーク化していることが分かる。ネットワーク
化したポリシランの振動スペクトルがブロード化するこ
とは、ACS SymposiumSeries,579,408
(1994)に記載されている。
FIG. 2 shows a Raman spectrum of the polymer. It can be seen that the spectrum of the Si—Si bond is broad and networked. The broadening of the vibrational spectrum of networked polysilanes is described in ACS Symposium Series, 579, 408.
(1994).

【0054】また、図3に得られたポリマの可視紫外吸
収スペクトルを示す。270nm付近にペンタフルオロ
フェニル基の吸収がみられる。
FIG. 3 shows a visible ultraviolet absorption spectrum of the obtained polymer. The absorption of a pentafluorophenyl group is observed at around 270 nm.

【0055】表1に得られたポリマのXPS(X−ray
Photoelectron Spectroscopy:X線光電子分光)の測
定結果を示す。フッ素、酸素、炭素の信号が観測され、
目的のネットワークポリマが得られていることが分か
る。なお、観測された酸素原子は反応停止の際にメタノ
ールとの反応で導入されたものと考えられる。
The XPS (X-ray) of the polymer obtained in Table 1 was used.
The measurement results of Photoelectron Spectroscopy (X-ray photoelectron spectroscopy) are shown. Fluorine, oxygen and carbon signals are observed,
It can be seen that the desired network polymer has been obtained. It is considered that the observed oxygen atom was introduced by the reaction with methanol when the reaction was stopped.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】〔実施例 2〕ペンタフルオロブロモベン
ゼンをノナフルオロヨードブタンに代え、実施例1と同
様にして合成し、55%の収率でポリ(ノナフルオロブ
チルシリン)を得た。
Example 2 Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that pentafluorobromobenzene was replaced with nonafluoroiodobutane, to obtain poly (nonafluorobutylsilin) with a yield of 55%.

【0058】〔実施例 3〕ペンタフルオロブロモベン
ゼンをヘプタフルオロヨードプロパンに代え。実施例1
と同様にして合成し、50%の収率でポリ(ヘプタフル
オロプロピルシリン)を得た。
Example 3 Pentafluorobromobenzene was replaced with heptafluoroiodopropane. Example 1
Was synthesized in the same manner as described above to obtain poly (heptafluoropropylsilin) with a yield of 50%.

【0059】〔実施例 4〕実施例1で得たポリ(ペン
タフルオロフェニルシリン)の20重量%トルエン溶液
をシリコンウエハ上にスピンコートした。これを500
W水銀ランプを用い酸素の存在下で10分間露光した
後、真空中で500℃,1時間加熱処理した。
Example 4 A 20% by weight toluene solution of poly (pentafluorophenylsilin) obtained in Example 1 was spin-coated on a silicon wafer. This is 500
After exposing for 10 minutes in the presence of oxygen using a W mercury lamp, heat treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour in a vacuum.

【0060】その結果、膜厚1.5μmの絶縁薄膜を得
た。
As a result, an insulating thin film having a thickness of 1.5 μm was obtained.

【0061】上記の絶縁薄膜を顕微鏡で観察したが、加
熱過程での薄膜の収縮等によるひび割れは認められず、
極めて緻密で均質な膜が形成されていることが確認され
た。この膜の周波重量1KHzで測定した比誘電率は
2.7であった。
When the above insulating thin film was observed with a microscope, no cracks due to shrinkage of the thin film in the heating process were observed.
It was confirmed that a very dense and homogeneous film was formed. The relative dielectric constant of this film measured at a frequency weight of 1 KHz was 2.7.

【0062】〔実施例 5〕実施例3で得たポリ(ヘプ
タフルオロプロピルシリン)の20重量%トルエン溶液
をシリコンウエハ上にスピンコートした。これを500
W水銀ランプを用い酸素の存在下で10分間露光した
後、真空中で400℃,1時間加熱処理した。その結
果、膜厚1.5μmの絶縁薄膜を得た。
Example 5 A 20% by weight toluene solution of poly (heptafluoropropylsilin) obtained in Example 3 was spin-coated on a silicon wafer. This is 500
After exposing for 10 minutes in the presence of oxygen using a W mercury lamp, heat treatment was performed at 400 ° C. for 1 hour in vacuum. As a result, an insulating thin film having a thickness of 1.5 μm was obtained.

【0063】上記の絶縁薄膜を顕微鏡で観察したが、加
熱過程での薄膜の収縮等によるひび割れは観察されず、
極めて緻密で均質な膜が形成されていることが確認され
た。この膜の周波数1KHzで測定した比誘電率は2.
5であった。
When the above insulating thin film was observed with a microscope, no cracks due to shrinkage of the thin film during the heating process were observed.
It was confirmed that a very dense and homogeneous film was formed. The relative dielectric constant of this film measured at a frequency of 1 KHz is 2.
It was 5.

【0064】〔実施例 6〕実施例1で得たポリ(ペン
タフルオロフェニルシリン)の30重量%トルエン溶液
をL/S=1/1μm、高さ1μmのアルミニウムパタ
ーンを形成したシリコンウエハ上にスピンコートし、厚
さ2μmの膜を形成した。
Example 6 A 30% by weight toluene solution of poly (pentafluorophenylsilin) obtained in Example 1 was spun on a silicon wafer on which an aluminum pattern having an L / S = 1/1 μm and a height of 1 μm was formed. It was coated to form a film having a thickness of 2 μm.

【0065】この膜を空気中で400℃,1時間処理し
た後、化学的機械研磨法(CMP)によって塗膜表面の
平坦化を行った。研磨後も膜にはクラックなどは発生せ
ず強靱な絶縁薄膜を得た。この膜の絶縁耐圧は700V
/μm,比誘電率は2.7であった。
After the film was treated in air at 400 ° C. for 1 hour, the surface of the coating film was flattened by chemical mechanical polishing (CMP). Even after polishing, no cracks or the like occurred in the film, and a tough insulating thin film was obtained. The withstand voltage of this film is 700V
/ Μm and the relative dielectric constant was 2.7.

【0066】図4は、上記工程を繰り返して得たアルミ
ニウム二層配線基板の模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of an aluminum two-layer wiring board obtained by repeating the above steps.

【0067】アルミニウム配線2およびアルミニウムビ
ア3は、スパッタ法によってデポジットしたアルミニウ
ムを通常のエッチング法によって形成した。アクティブ
エリアを形成したシリコンウエハ1上に前記絶縁膜4を
形成しアルミニウム配線2を形成することによって、高
速応答性の集積回路を得ることができる。
The aluminum wiring 2 and the aluminum via 3 were formed by a conventional etching method using aluminum deposited by a sputtering method. By forming the insulating film 4 and the aluminum wiring 2 on the silicon wafer 1 on which the active area is formed, a high-speed responsive integrated circuit can be obtained.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明の新規なフッ素化シリコンネット
ワークポリマは、塗布特性および膜特性が優れており、
該ポリマを電子装置等の絶縁膜として用いることによ
り、応答速度の速い高性能な電子装置を提供することが
可能である。
The novel fluorinated silicon network polymer of the present invention has excellent coating properties and film properties,
By using the polymer as an insulating film of an electronic device or the like, a high-performance electronic device with a high response speed can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のポリ(ペンタフルオロフェニルシリ
ン)のGPCチャート図である。
FIG. 1 is a GPC chart of the poly (pentafluorophenylsilin) of the present invention.

【図2】本発明のポリ(ペンタフルオロフェニルシリ
ン)のラマンスペクトル図である。
FIG. 2 is a Raman spectrum diagram of the poly (pentafluorophenylsilin) of the present invention.

【図3】本発明のポリ(ペンタフルオロフェニルシリ
ン)の可視紫外吸収スペクトル図である。
FIG. 3 is a view showing a visible ultraviolet absorption spectrum of the poly (pentafluorophenylsilin) of the present invention.

【図4】シリコンウエハ上に形成したアルミニウム二層
配線基板の模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an aluminum two-layer wiring substrate formed on a silicon wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコンウエハ、2…アルミニウム配線、3…アル
ミニウムビア、4…絶縁膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer, 2 ... Aluminum wiring, 3 ... Aluminum via, 4 ... Insulating film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/90 P (56)参考文献 特開 平6−263878(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 77/60 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 21/90 P (56) References JP-A-6-263878 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C08G 77/60

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式 【化1】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、nは整数)で示され、1,000〜1
00,000の分子量を有することを特徴とするフッ素
含有シリコンネットワークポリマ。
1. A compound of the general formula Wherein R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, and n is an integer.
A fluorine-containing silicon network polymer having a molecular weight of 00,000.
【請求項2】 式〔1〕のテトラハロゲン化シランと式
〔2〕の有機ハロゲン化物 【化2】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、Xは臭素,ヨウ素,塩素、Zは臭素,
ヨウ素,塩素を示し、互いに異なっていてもよい。)と
の反応物で構成されている請求項1に記載のフッ素含有
シリコンネットワークポリマ。
2. A tetrahalogenated silane of the formula [1] and an organic halide of the formula [2] (Where R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, X is bromine, iodine, chlorine, Z is bromine,
Shows iodine and chlorine, which may be different from each other. The fluorine-containing silicon network polymer according to claim 1, wherein the fluorine-containing silicon network polymer is composed of a reactant with (a).
【請求項3】 一般式 【化3】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、nは整数)で示され、1,000〜1
00,000の分子量を有することを特徴とするフッ素
含有シリコンネットワークポリマの絶縁膜。
3. A compound of the general formula Wherein R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, and n is an integer.
An insulating film of a fluorine-containing silicon network polymer having a molecular weight of 00,000.
【請求項4】 式〔1〕のテトラハロゲン化シランと式
〔2〕の有機ハロゲン化物 【化4】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、Xは臭素,ヨウ素,塩素を、Zは臭
素,ヨウ素,塩素を示し、互いに異なっていてもよ
い。)との反応物で構成されている請求項1に記載のフ
ッ素含有シリコンネットワークポリマの絶縁膜。
4. A tetrahalogenated silane of the formula [1] and an organic halide of the formula [2] (However, R represents an alkyl group or an aromatic group containing at least one fluorine, X represents bromine, iodine, or chlorine, and Z represents bromine, iodine, or chlorine, and may be different from each other.) 2. The insulating film of a fluorine-containing silicon network polymer according to claim 1, wherein the insulating film comprises:
【請求項5】 前記絶縁膜が、酸素の存在下で電磁波が
照射された薄膜である請求項3または4に記載のフッ素
含有シリコンネットワークポリマの絶縁膜。
5. The insulating film of a fluorine-containing silicon network polymer according to claim 3, wherein the insulating film is a thin film irradiated with an electromagnetic wave in the presence of oxygen.
【請求項6】 式〔1〕のテトラハロゲン化シランと式
〔2〕の有機ハロゲン化物 【化5】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、Xは臭素,ヨウ素,塩素を、Zは臭
素,ヨウ素,塩素を示し、互いに異なっていてもよ
い。)との混合溶液中に、一方の電極がマグネシウム電
極である対電極を挿入し、前記対電極間に電圧を印加し
て反応させ、該反応溶液を基板に塗布して薄膜化するこ
とを特徴とするフッ素含有シリコンネットワークポリマ
絶縁膜の製法。
6. A tetrahalogenated silane of the formula [1] and an organic halide of the formula [2] (However, R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, X is bromine, iodine or chlorine, and Z is bromine, iodine or chlorine and may be different from each other). A fluorine-containing silicon, wherein a counter electrode whose one electrode is a magnesium electrode is inserted, a voltage is applied between the counter electrodes to cause a reaction, and the reaction solution is applied to a substrate to form a thin film. Network polymer
Manufacturing method of insulating film .
【請求項7】 前記薄膜を酸素存在下で200〜100
0℃で熱処理する請求項6に記載のフッ素含有シリコン
ネットワークポリマ絶縁膜の製法。
7. The method according to claim 1, wherein the thin film is formed in the presence of oxygen at 200 to 100
The method for producing a fluorine-containing silicon network polymer insulating film according to claim 6, wherein the heat treatment is performed at 0 ° C.
【請求項8】 前記薄膜を酸素の存在下で電磁波を照射
する請求項6に記載のフッ素含有シリコンネットワーク
ポリマ絶縁膜の製法。
8. The method for producing a fluorine-containing silicon network polymer insulating film according to claim 6, wherein the thin film is irradiated with an electromagnetic wave in the presence of oxygen.
【請求項9】 前記薄膜を酸素の存在下電磁波を照射
し、次いで、200〜1000℃で熱処理する請求項6
に記載のフッ素含有シリコンネットワークポリマ絶縁膜
の製法。
9. The thin film is irradiated with electromagnetic waves in the presence of oxygen, and then heat-treated at 200 to 1000 ° C.
The method for producing a fluorine-containing silicon network polymer insulating film according to <1>.
【請求項10】 前記薄膜が絶縁性無機基板上に形成さ
れている請求項6〜9のいずれかに記載のフッ素含有シ
リコンネットワークポリマ絶縁膜の製法。
10. The method for producing a fluorine-containing silicon network polymer insulating film according to claim 6, wherein said thin film is formed on an insulating inorganic substrate.
【請求項11】 電子装置の回路基板の絶縁層が、式 【化6】 (但し、Rは少なくとも1個のフッ素を含むアルキル基
または芳香族基、nは整数)で示され、1,000〜1
00,000の分子量を有するフッ素含有シリコンネッ
トワークポリマの薄膜で構成されていることを特徴とす
る電子装置。
11. The insulating layer of a circuit board of an electronic device has the formula: Wherein R is an alkyl group or aromatic group containing at least one fluorine, and n is an integer.
An electronic device comprising a thin film of a fluorine-containing silicon network polymer having a molecular weight of 000,000.
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