JPH10194753A - Formation of silica ceramic coating and ceramic coating formed by this method of formation - Google Patents

Formation of silica ceramic coating and ceramic coating formed by this method of formation

Info

Publication number
JPH10194753A
JPH10194753A JP35862196A JP35862196A JPH10194753A JP H10194753 A JPH10194753 A JP H10194753A JP 35862196 A JP35862196 A JP 35862196A JP 35862196 A JP35862196 A JP 35862196A JP H10194753 A JPH10194753 A JP H10194753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polysilazane
coating
group
substrate
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP35862196A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4053105B2 (en
Inventor
Yasuo Shimizu
泰雄 清水
Toru Funayama
徹 舟山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
Priority to JP35862196A priority Critical patent/JP4053105B2/en
Publication of JPH10194753A publication Critical patent/JPH10194753A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4053105B2 publication Critical patent/JP4053105B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a silica ceramic coating of a substrates of semiconductor devices, etc., which coating has excellent abrasion resistance, thermal resistance and corrosion resistance, and high denseness and homogeneity without reversely affecting the substrate, by coating the substrate with a (modified) polysilazane having a skeleton consisting of specific structural units, then making the coating contact with amines and water vapor at the predetermined temperature, and firing the substrate in dry atmosphere. SOLUTION: This silica ceramic coating is produced by coating a substrate (for example, a silicone wafer) with a (modified) polysilazane (for example, perhydropolysilazane) of the formula R<1> -R<3> are each H, a group in which an atom connected directly with Si is C, such as (cyclo)alkyl, alkenyl, aryl, fluoroalkyl, alkylsilyl, alkylamino or alkoxy, provided that one or more of R<1> -R<3> are H) and its number-average molecular weight of approximately 100-50,000, making the coating contact with amines (for example, monomethylamine) and water vapor at 0-10 deg.C, then firing the substrate in dry atmosphere preferably at 350-450 deg.C.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ質セラミッ
クス被膜の形成方法及び同方法で形成されたセラミック
ス被膜に関し、詳しくは耐熱性、耐摩耗性、耐蝕性等に
優れ且つ緻密性、均質性に優れているのみならず、例え
ば半導体絶縁膜に適用する場合にも半導体素子に悪影響
を与えないシリカ質セラミックス被膜の形成方法及び同
方法で形成されたシリカ質セラミックス被膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a siliceous ceramic film and a ceramic film formed by the method. More specifically, the present invention is excellent in heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, etc., and is dense and homogeneous. The present invention relates to a method for forming a siliceous ceramic film that does not adversely affect a semiconductor element when applied to a semiconductor insulating film, for example, and to a siliceous ceramic film formed by the same method.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリカ質被膜は、その優れた耐熱性、耐
摩耗性、耐蝕性等の面から、例えば半導体装置における
半導体基板と金属配線層との間、金属配線層間、あるい
は半導体基板上の各種素子上に設けられる絶縁膜とし
て、また液晶表示装置におけるガラス基板とITO膜と
の間、透明電極と配向膜との間等に設けられる絶縁膜と
して、あるいは画素電極ないしカラーフィルター上に設
けられる保護膜として、用いられている。このような分
野で用いられるシリカ質被膜は、一般にCVD法、スパ
ッタリング法等の気相成長法あるいはシリカ質被膜形成
用塗布液を用いる塗布法によって基板上に形成されてい
る。ただ、気相成長法によると、手間がかかると共に大
きな設備を必要とし、しかも凹凸面上に被膜を形成する
場合に凹凸面の平坦化ができない等の問題があるため、
近年は塗布法が広く採用されている。
2. Description of the Related Art Silica coatings are used, for example, between a semiconductor substrate and a metal wiring layer in a semiconductor device, between metal wiring layers, or on a semiconductor substrate in view of excellent heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance and the like. As an insulating film provided on various elements, as an insulating film provided between a glass substrate and an ITO film in a liquid crystal display device, between a transparent electrode and an alignment film, or provided on a pixel electrode or a color filter. Used as a protective film. A siliceous film used in such a field is generally formed on a substrate by a vapor phase growth method such as a CVD method or a sputtering method or a coating method using a coating liquid for forming a siliceous film. However, according to the vapor phase growth method, it is troublesome and requires large facilities, and furthermore, when a coating is formed on the uneven surface, there is a problem that the uneven surface cannot be flattened.
In recent years, a coating method has been widely adopted.

【0003】一方、近年、シリカ、窒化珪素、酸窒化珪
素の前駆体ポリマーであるポリシラザンが、耐熱性、耐
摩耗性、耐蝕性等に優れたシリカ質コーティング膜を形
成し得るため、注目されており、シクロシラザン重合物
あるいはポリシラザンを含有するシリカ質被膜形成用塗
布液が提案されている(特開昭62−88327号公
報、特開平1−203476号公報)。しかし、このよ
うな塗布液を用いてSi−N結合の大部分がSi−O結
合に変化したシリカ質被膜を得る場合には、900℃程
度にまで加熱しなければならないとか、ボイド、ピンホ
ール、クラック等が被膜に生じやすいといった問題点が
ある。
On the other hand, in recent years, polysilazane, a precursor polymer of silica, silicon nitride, and silicon oxynitride, has been attracting attention because it can form a siliceous coating film having excellent heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, and the like. In addition, a coating solution for forming a siliceous film containing a cyclosilazane polymer or polysilazane has been proposed (JP-A-62-88327, JP-A-1-203476). However, when using such a coating solution to obtain a siliceous film in which most of the Si—N bonds have been converted to Si—O bonds, it is necessary to heat to about 900 ° C. There is a problem that cracks and the like are easily generated in the coating.

【0004】このような点を解決するために、下記一般
式(II)
To solve such a problem, the following general formula (II)

【化2】 (式中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立して水素
原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基である。)で表
わされる繰り返し単位を有するポリシラザンを含む塗布
液から形成された塗膜を、酸化雰囲気中で加熱硬化して
なるシリカ系絶縁膜を有する半導体装置(WO93/0
2472明細書)や、上記一般式(II)で示される繰
り返し単位を有するポリシラザンとシロキサン結合を有
するケイ素化合物とを混合して形成されてなるシリカ系
被膜形成用塗布液(特開平6−73340号公報)が提
案されている。
Embedded image (Wherein, R 11 , R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms) formed from a coating solution containing a polysilazane having a repeating unit represented by the following formula: Semiconductor device having a silica-based insulating film obtained by heating and curing a coating film in an oxidizing atmosphere (WO93 / 0
2472) and a coating solution for forming a silica-based film formed by mixing a polysilazane having a repeating unit represented by the above general formula (II) with a silicon compound having a siloxane bond (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-73340). Gazette) has been proposed.

【0005】たしかに、これらの塗布液を用いてシリカ
質被膜を形成すると、ペルヒドロポリシラザンの場合は
450℃程度の焼成によって、またオルガノポリシラザ
ンの場合は800℃程度の焼成によって、緻密性、耐ク
ラック性等に優れたシリカ質被膜を得ることができる。
ただ、半導体装置、液晶表示装置等の製造という観点か
らは、上記のような焼成温度は高すぎ、シリカ質被膜の
低温形成性という点で、まだ不充分である。また、従来
の方法では、ポリシラザンの低分子量成分が、加熱時に
飛散し、被膜のロスや焼成装置の汚染を起こし、実用的
でなかった。
When a siliceous film is formed by using these coating solutions, denseness and crack resistance can be obtained by firing at 450 ° C. for perhydropolysilazane and at 800 ° C. for organopolysilazane. It is possible to obtain a siliceous coating excellent in properties and the like.
However, from the viewpoint of manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, and the like, the above-mentioned firing temperature is too high, and is still insufficient in terms of low-temperature formation of a siliceous film. Further, in the conventional method, low molecular weight components of polysilazane are scattered at the time of heating, causing loss of a coating film and contamination of a firing device, which is not practical.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、このような問
題を解決するために、本発明者らは、先に、ポリシラザ
ン又はその変成物を基材上に塗布する前又は塗布した後
に、前記ポリシラザン又はその変成物にアミン類及び/
又は酸類を接触させ、更に水蒸気を含む雰囲気(系)中
で硬化焼成することにより、従来より低い温度でしかも
緻密で且つ表面が均質なシリカ系被膜を有する基材を製
造する方法を提案した(特願平7−344767号)。
ただ、該方法によっても、半導体絶縁膜等に用いるシリ
カ薄膜を形成する場合には、更に穏和な条件が望まれ
る。と言うのは、ポリシラザン薄膜を大気中で焼成して
高純度シリカ薄膜を得る技術を半導体絶縁膜等に用いる
場合、焼成温度はAl配線の耐熱温度の約450℃が上
限となるが、ポリシラザン薄膜を450℃で完全にシリ
カに転化するためには、雰囲気に水蒸気を導入する必要
があり、しかも高温の水蒸気は半導体素子に悪影響を与
える可能性があるためである。その結果、乾燥大気中4
50℃以下でシリカ転化できるプロセスが望まれてい
る。
Therefore, in order to solve such a problem, the present inventors have first prepared a polysilazane or a modified product thereof before or after applying the polysilazane on a substrate. Or amines and / or
Alternatively, a method has been proposed in which a base material having a silica-based coating having a denser and more uniform surface at a lower temperature than in the past is proposed by bringing into contact with an acid and curing and baking in an atmosphere (system) containing water vapor. Japanese Patent Application No. 7-344767.
However, even with this method, when a silica thin film used for a semiconductor insulating film or the like is formed, more mild conditions are desired. This is because when a technique of baking a polysilazane thin film in air to obtain a high-purity silica thin film is used for a semiconductor insulating film or the like, the upper limit of the baking temperature is about 450 ° C., which is the heat resistance temperature of the Al wiring. It is necessary to introduce water vapor into the atmosphere in order to completely convert this into silica at 450 ° C., and high-temperature water vapor may adversely affect the semiconductor element. As a result, 4
A process that can convert silica at 50 ° C. or lower is desired.

【0007】従って、本発明は耐摩耗性、耐熱性、耐蝕
性等に優れているのみならず、乾燥雰囲気中、450℃
以下でシリカ転化することができ、しかも緻密性(エッ
チングレート)に優れ、例えば半導体装置、液晶表示装
置等の絶縁膜、配向膜等として利用する場合にも、それ
らの装置に悪影響を与えず、被膜のロスや焼成装置の汚
染を起こさないシリカ質セラミックス被膜の形成方法並
びに同方法によって形成されたシリカ質セラミックス被
膜を提供することを、その目的とする。
Therefore, the present invention is not only excellent in abrasion resistance, heat resistance, corrosion resistance, etc., but also in a dry atmosphere at 450 ° C.
It can be converted to silica in the following, and has excellent denseness (etching rate). For example, even when used as an insulating film or an alignment film of a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., it does not adversely affect those devices. It is an object of the present invention to provide a method of forming a siliceous ceramic film that does not cause loss of the film or contamination of a firing device, and a siliceous ceramic film formed by the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一
に、主として下記一般式(I)
According to the present invention, first, mainly the following general formula (I):

【化1】 (式中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に水素原
子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、若しくはこれらの基以外でフルオロアルキル
基等のケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシ
リル基、アルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。但
し、R1、R2及びR3の少なくとも1つは水素原子であ
る。)で表される構造単位からなる骨格を有する数平均
分子量が約100〜50,000のポリシラザン又はそ
の変性物を基材上に塗布後、0℃〜100℃の温度でア
ミン類及び水蒸気と接触させた後、乾燥雰囲気中で焼成
することを特徴とするシリカ質セラミックス被膜の形成
方法が提供される。第二に、上記第一に記載した方法で
形成されたシリカ質セラミックス被膜が提供される。
Embedded image (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group other than these groups which is directly bonded to silicon such as a fluoroalkyl group. Represents a group that is carbon, an alkylsilyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group, provided that at least one of R 1 , R 2, and R 3 is a hydrogen atom. After applying polysilazane having a number average molecular weight of about 100 to 50,000 or a modified product thereof on a substrate, contacting with amines and water vapor at a temperature of 0 ° C. to 100 ° C., followed by firing in a dry atmosphere. A method for forming a characteristic siliceous ceramic film is provided. Secondly, there is provided a siliceous ceramic coating formed by the method described in the first aspect.

【0009】なお、本発明の実施態様をまとめると、次
のようになる。 (1)前記ポリシラザンの変性物がPd又はPtを添加
したものである上記第一に記載したシリカ質セラミック
ス被膜の形成方法。 (2)前記ポリシラザンの変性物がHMDSを添加した
ものである上記第一に記載したシリカ質セラミックス被
膜の形成方法。 (3)前記ポリシラザンの変性物が、アルコールを添加
したものである上記に記載したシリカ質セラミックス被
膜の形成方法。
The following is a summary of embodiments of the present invention. (1) The method for forming a siliceous ceramic coating as described in (1) above, wherein the modified polysilazane is obtained by adding Pd or Pt. (2) The method for forming a siliceous ceramic coating as described in (1) above, wherein the modified polysilazane is obtained by adding HMDS. (3) The method for forming a siliceous ceramic coating as described above, wherein the modified polysilazane is obtained by adding an alcohol.

【0010】すなわち、本発明のシリカ質セラミックス
被膜の形成方法は、前記一般式(I)で表される構造単
位からなる骨格を有する数平均分子量が約100〜5
0,000のポリシラザン又はその変性物〔以下単に一
般式(I)の単位を有するポリシラザンと記す〕を基材
上に塗布した後、該ポリシラザン又はその変性物をセラ
ミックス化することにより該基材上にシリカ質セラミッ
クス被膜を形成するに当たり、前記ポリシラザン又はそ
の変性物を基材上に塗布後、0℃〜100℃の温度でア
ミン類及び水蒸気と接触させた後、乾燥雰囲気中で焼成
することにより、セラミックス化するものとしたことか
ら、前記ポリシラザン又はその変性物が乾燥雰囲気中で
450℃以下で完全に転化されるので、半導体素子に悪
影響を与えることはほとんどなく、しかも緻密で且つ表
面が均質なシリカ質セラミックス被膜が得られるものと
なる。また、本方法によると、アミン類は焼成中に完全
に膜外に飛散し、また低温で導入される水蒸気が半導体
素子に悪影響を与える可能性は極めて小さい。
That is, in the method for forming a siliceous ceramic film of the present invention, the number average molecular weight of the skeleton having the structural unit represented by the general formula (I) is about 100 to 5
After applying 0000 polysilazane or a modified product thereof (hereinafter simply referred to as polysilazane having a unit of the general formula (I)) onto a base material, the polysilazane or a modified product thereof is converted into a ceramic to form a ceramic. In forming a siliceous ceramic film on the substrate, after applying the polysilazane or a modified product thereof on a base material, contacting with amines and water vapor at a temperature of 0 ° C to 100 ° C, and baking in a dry atmosphere. Since the polysilazane or a modified product thereof is completely converted in a dry atmosphere at 450 ° C. or less, it has almost no adverse effect on the semiconductor element, and has a dense and uniform surface. Thus, a siliceous ceramic coating can be obtained. Further, according to this method, the amines are completely scattered out of the film during the firing, and the possibility that water vapor introduced at a low temperature adversely affects the semiconductor element is extremely small.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明のシリカ質セラミックス被膜の形成方法
は、主として前記一般式(I)で表される構造単位から
なる骨格を有する数平均分子量が約100〜50,00
0のポリシラザン又はその変性物を基材上に塗布した
後、該ポリシラザン又はその変性物を0℃〜100℃の
温度でアミン類及び水蒸気と接触させた後、乾燥雰囲気
中で焼成することを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for forming a siliceous ceramic film according to the present invention is characterized in that the number average molecular weight having a skeleton composed mainly of the structural unit represented by the general formula (I) is about 100 to 50,000.
After applying polysilazane or its modified product on a substrate, contacting the polysilazane or its modified product with amines and water vapor at a temperature of 0 ° C. to 100 ° C., followed by firing in a dry atmosphere. And

【0012】近年の超LSI等の半導体回路は、集積度
を高めるため階段状に積層させるケースが主流である。
従って、内部応力が大きいと、積層時にクラックが発生
しやすい。ところが、本発明の方法は、まずポリシラザ
ン被膜を室温付近の低温で、アミン類を触媒として水蒸
気によって酸化する。この時点で、ポリシラザンの30
%以上がシリカへ転化する。そして、その後、乾燥雰囲
気中で焼成することにより完全にシリカへ転化する。こ
のため、水蒸気を含む高温大気中でシリカへ転化する従
来方法と比較して、膜収縮が小さく、内部応力が小さく
なる。
[0012] In recent years, semiconductor circuits such as VLSIs are mainly stacked in a stepwise manner in order to increase the degree of integration.
Therefore, if the internal stress is large, cracks are likely to occur during lamination. However, in the method of the present invention, first, the polysilazane film is oxidized by steam using amines as a catalyst at a low temperature near room temperature. At this point, 30 of the polysilazane
% Or more is converted to silica. After that, it is completely converted to silica by firing in a dry atmosphere. For this reason, film shrinkage is small and internal stress is small as compared with the conventional method of converting silica into silica in a high-temperature atmosphere containing water vapor.

【0013】ポリシラザンは分子量数百〜数万の広い分
子量を持つ。このため、ポリシラザン被膜を加熱すると
低分子量成分が沸点に達し、蒸気となって飛散する。こ
の蒸気が加熱装置内に付着し、パーティクルの原因とな
る可能性がある。ところが、本発明の方法では、室温で
アミン類と水蒸気により、低分子量成分を高分子量化及
びシリカ転化させるため、その後の加熱時にポリシラザ
ン蒸気の発生はない。また、このため、膜収率、すなわ
ちポリシラザン被膜から得られるシリカ膜厚(重量)が
従来方法と比較して大きい。
Polysilazane has a wide molecular weight of hundreds to tens of thousands. For this reason, when the polysilazane coating is heated, the low molecular weight components reach the boiling point and are scattered as vapor. This vapor may adhere to the inside of the heating device and cause particles. However, in the method of the present invention, the low molecular weight component is converted into high molecular weight and converted into silica at room temperature with amines and water vapor, so that no polysilazane vapor is generated during the subsequent heating. Therefore, the film yield, that is, the film thickness (weight) of silica obtained from the polysilazane film is larger than that of the conventional method.

【0014】本発明で用いるポリシラザンは、分子内に
少なくともSi−H結合、あるいはN−H結合を有する
ポリシラザンであればよく、ポリシラザン単独は勿論の
こと、ポリシラザンと他のポリマーとの共重合体やポリ
シラザンと他の化合物との混合物でも利用できる。用い
るポリシラザンには、鎖状、環状、あるいは架橋構造を
有するもの、あるいは分子内にこれら複数の構造を同時
に有するものがあり、これら単独でもあるいは混合物で
も利用できる。
The polysilazane used in the present invention may be any polysilazane having at least a Si—H bond or an N—H bond in the molecule. Not only polysilazane alone, but also a copolymer of polysilazane and another polymer or polysilazane may be used. A mixture of polysilazane and another compound can also be used. The polysilazane to be used includes a polysilazane having a chain, cyclic or cross-linked structure, and a polysilazane having a plurality of these structures in a molecule at the same time, and these can be used alone or as a mixture.

【0015】用いるポリシラザンの代表例としては下記
のようなものがあるが、これらに限定されるものではな
い。一般式(I)でR1、R2及びR3に水素原子を有す
るものは、ペルヒドロポリシラザンであり、その製造方
法は例えば特開昭60−145903号公報、D.Se
yferthらCommunication of A
m.Cer.Soc.,C−13,January 1
983.に報告されている。これらの方法で得られるも
のは、種々の構造を有するポリマーの混合物であるが、
基本的には分子内に鎖状部分と環状部分を含み、
The following are typical examples of the polysilazane to be used, but are not limited thereto. The compound having a hydrogen atom at R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (I) is perhydropolysilazane, and its production method is described in, for example, JP-A-60-145903, D.C. Se
Communication of A, yferth et al.
m. Cer. Soc. , C-13, January 1
983. Has been reported to. What is obtained by these methods is a mixture of polymers having various structures,
Basically, it contains a chain part and a cyclic part in the molecule,

【化3】 の化学式で表すことができる。Embedded image Can be represented by the following chemical formula.

【0016】ペルヒドロポリシラザンの構造の一例を示
すと下記の如くである。
An example of the structure of perhydropolysilazane is as follows.

【化4】 Embedded image

【0017】一般式(I)でR1及びR2に水素原子、R
3にメチル基を有するポリシラザンの製造方法は、D.
SeyferthらPolym.Prepr.Am.C
hem.Soc.,Div.Polym.Chem,.
25,10(1984)に報告されている。この方法に
より得られるポリシラザンは、繰り返し単位が−(Si
2NCH3)−の鎖状ポリマーと環状ポリマーであり、
いずれも架橋構造をもたない。
In the general formula (I), R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, R
The method for producing a polysilazane having a methyl group at 3 is described in D.
Seeyferth et al., Polym. Prepr. Am. C
hem. Soc. , Div. Polym. Chem,.
25, 10 (1984). The polysilazane obtained by this method has a repeating unit of-(Si
H 2 NCH 3) - is a chain polymer and a cyclic polymer,
None have a crosslinked structure.

【0018】一般式(I)でR1及びR2に水素原子、R
3に有機基を有するポリオルガノ(ヒドロ)シラザンの
製造法は、D.SeyferthらPolym.Pre
pr.Am.Chem.Soc.,Div.Poly
m.Chem,.25,10(1984)、特開昭61
−89230号公報に報告されている。これら方法によ
り得られるポリシラザンには、−(R2SiHNH)−
を繰り返し単位として、主として重合度が3〜5の環状
構造を有するものや(R3SiHNH)x〔(R2SiH)
1.5N〕1-X(0.4<X<1)の化学式で示される分子
内に鎖状構造と環状構造を同時に有するものがある。
In the general formula (I), R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, R
The method for producing a polyorgano (hydro) silazane having an organic group at 3 is described in D.S. Seeyferth et al., Polym. Pre
pr. Am. Chem. Soc. , Div. Poly
m. Chem,. 25, 10 (1984), JP-A-61-61
-89230. The polysilazanes obtained by these methods include-(R 2 SiHNH)-
Having a cyclic structure having a degree of polymerization of 3 to 5 as a repeating unit or (R 3 SiHNH) x [(R 2 SiH)
1.5 N] 1-X (0.4 <X <1) Some molecules have both a chain structure and a cyclic structure in a molecule represented by the chemical formula.

【0019】一般式(I)でR1に水素原子、R2、R3
に有機基を有するポリシラザン、またR1及びR2に有機
基、R3に水素原子を有するものは−(R12SiN
3)−を繰り返し単位として、主に重合度が3〜5の
環状構造を有している。
In the general formula (I), R 1 represents a hydrogen atom, R 2 and R 3
A polysilazane having an organic group at R 1 and R 2 , an organic group at R 1 and R 2 , and a hydrogen atom at R 3 are represented by-(R 1 R 2 SiN
R 3) - as a repeating unit, mainly the degree of polymerization has a cyclic structure 3-5.

【0020】次に、用いるポリシラザンの内、一般式
(I)以外のものの代表例を挙げる。ポリオルガノ(ヒ
ドロ)シラザンの中には、D.SeyferthらCo
mmunication of Am.Cer.So
c.C−132,July 1984.が報告されてい
る様な分子内に架橋構造を有するものもある。一例を示
すと下記の如くである。
Next, among the polysilazanes used, typical examples other than those represented by the general formula (I) will be described. Some polyorgano (hydro) silazanes include D.I. Seeferth et al. Co
mmunication of Am. Cer. So
c. C-132, July 1984. Some have a crosslinked structure in the molecule as reported. An example is as follows.

【化5】 Embedded image

【0021】また、特開昭49−69717号公報に報
告されている様なR1SiX3(X:ハロゲン)のアンモ
ニア分解によって得られる架橋構造を有するポリシラザ
ンR1Si(NH)x、あるいはR1SiX3及びR2 2Si
2の共アンモニア分解によって得られる下記の構造を
有するポリシラザンも出発材料として用いることができ
る。
A polysilazane R 1 Si (NH) x having a crosslinked structure obtained by ammonia decomposition of R 1 SiX 3 (X: halogen) as reported in JP-A-49-69717, or R 1 SiX 3 and R 2 2 Si
Polysilazane having the following structure obtained by co-ammonium decomposition of X 2 can also be used as a starting material.

【化6】 Embedded image

【0022】用いるポリシラザンは、上記の如く一般式
(I)で表される単位からなる主骨格を有するが、一般
式(I)表される単位は、上記にも明らかな如く環状化
することがあり、その場合にはその環状部分が末端基と
なり、このような環状化がされない場合には、主骨格の
末端はR1、R2、R3と同様の基又は水素原子であるこ
とができる。
The polysilazane used has a main skeleton composed of the unit represented by the general formula (I) as described above, but the unit represented by the general formula (I) can be cyclized as apparent from the above. In such a case, the cyclic portion serves as a terminal group, and when such cyclization is not performed, the terminal of the main skeleton can be a group similar to R 1 , R 2 , or R 3 or a hydrogen atom. .

【0023】また、ポリシラザン変性物として、例えば
下記の構造(式中、側鎖の金属原子であるMは架橋をな
していてもよい)のように金属原子を含むポリメタロシ
ラザンも出発材料として用いることができる。
As a modified polysilazane, a polymetallosilazane containing a metal atom, for example, having the following structure (wherein M, which is a side chain metal atom, may be crosslinked), is also used as a starting material. be able to.

【化7】 Embedded image

【0024】その他、特開昭62−195024号公報
に報告されているような繰り返し単位が〔(SiH2n
(NH)m〕及び〔(SiH2rO〕(これら式中、
n、m、rはそれぞれ1、2又は3である)で表される
ポリシロキサザン、特開平2−84437号公報に報告
されているようなポリシラザンにボロン化合物を反応さ
せて製造する耐熱性に優れたポリボロシラザン、特開昭
63−81122号、同63−191832号、特開平
2−77427号各公報に報告されているようなポリシ
ラザンとメタルアルコキシドとを反応させて製造するポ
リメタロシラザン、特開平1−138108号、同1−
138107号、同1−203429号、同1−203
430号、同4−63833号、同3−320167号
各公報に報告されているような分子量を増加させたり
(上記公報の前4者)、耐加水分解性を向上させた(後
2者)、無機シラザン高重合体や改質ポリシラザン、特
開平2−175726号、同5−86200号、同5−
331293号、同3−31326号各公報に報告され
ているようなポリシラザンに有機成分を導入した厚膜化
に有利な共重合シラザン、特開平5−238827号公
報、特開平6−122852号、特開平6−29918
号、特開平6−306329号、特開平6−24020
8号、特開平7−196986号各公報に報告されてい
るようなポリシラザンにセラミックス化を促進するため
の触媒的化合物を付加又は添加したプラスチックスやア
ルミニウムなどの金属への施工が可能で、より低温でセ
ラミックス化する低温セラミックス化ポリシラザンなど
も同様に使用できる。
In addition, a repeating unit as reported in JP-A-62-195024 is represented by [(SiH 2 ) n
(NH) m ] and [(SiH 2 ) r O] (wherein
n, m, and r are 1, 2 and 3, respectively), and the heat resistance produced by reacting a boron compound with polysilazane as reported in JP-A-2-84437. Excellent polyborosilazanes, polymetallosilazanes produced by reacting polysilazanes with metal alkoxides as reported in JP-A-63-81212, JP-A-63-191832 and JP-A-2-77427. JP-A-1-138108, 1-
No. 138107, No. 1-203429, No. 1-203
No. 430, 4-63833 and 3-320167, the molecular weight was increased (the former four of the above publications) and the hydrolysis resistance was improved (the latter two). And inorganic silazane high polymers and modified polysilazanes described in JP-A-2-175726, JP-A-5-86200, and JP-A-5-86200.
Copolymerized silazanes obtained by introducing an organic component into polysilazane, which are advantageous for thickening as reported in JP-A-331293 and JP-A-3-31326, JP-A-5-238827, JP-A-6-122852, Kaihei 6-29918
JP-A-6-306329, JP-A-6-24020
No. 8, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-196986, and can be applied to metals such as plastics and aluminum in which a catalytic compound for accelerating ceramic formation is added or added to polysilazane. Low-temperature ceramicized polysilazane, which is ceramicized at a low temperature, can be used in the same manner.

【0025】本発明では、更に、以下のような低温セラ
ミックス化ポリシラザンを使用することできる。例え
ば、本願出願人による特開平5−238827号公報に
記載されているケイ素アルコキシド付加ポリシラザンが
挙げられる。この変性ポリシラザンは、前記一般式
(I)で表されるポリシラザンと、下記一般式(II
I): Si(OR44 (III) (式中、R4は、同一でも異なっていてもよく、水素原
子、炭素原子数1〜20個を有するアルキル基又はアリ
ール基を表し、少なくとも1個のR4は上記アルキル基
又はアリール基である)で表されるケイ素アルコキシド
を加熱反応させて得られる、アルコキシド由来ケイ素/
ポリシラザン由来ケイ素原子比が0.001〜3の範囲
内且つ数平均分子量が約200〜50万のケイ素アルコ
キシド付加ポリシラザンである。
In the present invention, the following low-temperature ceramicized polysilazane can be used. For example, polysilazane added with silicon alkoxide described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-23827 by the applicant of the present invention can be mentioned. This modified polysilazane is obtained by combining the polysilazane represented by the general formula (I) with the following general formula (II)
I): Si (OR 4 ) 4 (III) (wherein R 4 may be the same or different and represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group, and at least 1 R 4 is the above-mentioned alkyl group or aryl group).
A silicon alkoxide-added polysilazane having a polysilazane-derived silicon atom ratio in the range of 0.001 to 3 and a number average molecular weight of about 200 to 500,000.

【0026】低温セラミックス化ポリシラザンの別の例
として、本出願人による特開平6−122852号公報
に記載されているグリシドール付加ポリシラザンが挙げ
られる。この変性ポリシラザンは、前記一般式(I)で
表されるポリシラザンとグリシドールを反応させて得ら
れる、グリシドール/ポリシラザン重量比が0.001
〜2の範囲内且つ数平均分子量が約200〜50万のグ
リシドール付加ポリシラザンである。
Another example of the low temperature ceramicized polysilazane is glycidol-added polysilazane described in JP-A-6-122852 by the present applicant. The modified polysilazane is obtained by reacting the polysilazane represented by the general formula (I) with glycidol, and has a glycidol / polysilazane weight ratio of 0.001.
And glycidol-added polysilazane having a number average molecular weight of about 200,000 to 500,000.

【0027】低温セラミックス化ポリシラザンの更に別
の例として、本願出願人による特開平6−306329
号公報に記載されているアセチルアセトナト錯体付加ポ
リシラザンが挙げられる。この変性ポリシラザンは、前
記一般式(I)で表されるポリシラザンと、金属として
ニッケル、白金、パラジウム又はアルミニウムを含むア
セチルアセトナト錯体を反応させて得られる、アセチル
アセトナト錯体/ポリシラザン重量比が0.00000
1〜2の範囲内且つ数平均分子量が約200〜50万の
アセチルアセトナト錯体付加ポリシラザンである。前記
の金属を含むアセチルアセトナト錯体は、アセチルアセ
トン(2,4−ペンタジオン)から酸解離により生じた
陰イオンacac-が金属原子に配位した錯体であり、
一般に式(CH3COCHCOCH3nM〔式中、Mは
n価の金属を表す〕で表される。
As still another example of the low temperature ceramicized polysilazane, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-306329 by the present applicant is disclosed.
Acetylacetonate complex-added polysilazane described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260, 1989. This modified polysilazane is obtained by reacting the polysilazane represented by the general formula (I) with an acetylacetonate complex containing nickel, platinum, palladium or aluminum as a metal, and has a weight ratio of acetylacetonato complex / polysilazane of 0. 0.0000000
An acetylacetonato complex-added polysilazane having a number average molecular weight of about 200 to 500,000 within a range of 1 to 2. The metal-containing acetylacetonate complex is a complex in which an anion acac generated by acid dissociation from acetylacetone (2,4-pentadione) is coordinated to a metal atom,
Generally represented by the formula (CH 3 COCHCOCH 3 ) n M, wherein M represents an n-valent metal.

【0028】低温セラミックス化ポリシラザンのまた別
の例として、本願出願人による特開平6−299118
号公報に記載されている金属カルボン酸塩付加ポリシラ
ザンが挙げられる。この変性ポリシラザンは、前記一般
式(I)で表されるポリシラザンと、ニッケル、チタ
ン、白金、ロジウム、コバルト、鉄、ルテニウム、オス
ミウム、パラジウム、イリジウム、アルミニウムの群か
ら選択される少なくとも1種の金属を含む金属カルボン
酸塩を反応させて得られる、金属カルボン酸塩//ポリ
シラザン重量比が0.000001〜2の範囲内且つ数
平均分子量が約200〜50万の金属カルボン酸塩付加
ポリシラザンである。上記金属カルボン酸塩は、式(R
COO)nM〔式中、Rは炭素原子数1〜22個の脂肪
族基又は脂環式基であり、Mは上記金属群から選択され
る少なくとも1種の金属を表し、そしてnは金属Mの原
子価である〕で表される化合物である。上記金属カルボ
ン酸塩は無水物であっても水和物であってもよい。ま
た、金属カルボン酸塩/ポリシラザン重量比は好ましく
は0.001〜1、より好ましくは0.01〜0.5で
ある。金属カルボン酸塩付加ポリシラザンの調製につい
ては、上記特願平5−93275号明細書を参照された
い。
As another example of low temperature ceramicized polysilazane, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-299118 by the present applicant has been disclosed.
And polysilazane added with a metal carboxylate described in Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 6-222,878. The modified polysilazane is a polysilazane represented by the general formula (I) and at least one metal selected from the group consisting of nickel, titanium, platinum, rhodium, cobalt, iron, ruthenium, osmium, palladium, iridium, and aluminum. Is a metal carboxylate-added polysilazane having a metal carboxylate // polysilazane weight ratio in the range of 0.000001 to 2 and a number average molecular weight of about 200 to 500,000 obtained by reacting a metal carboxylate containing . The metal carboxylate has a formula (R
COO) n M wherein R is an aliphatic or alicyclic group having 1 to 22 carbon atoms, M represents at least one metal selected from the above metal group, and n is a metal Which is the valence of M]. The metal carboxylate may be an anhydride or a hydrate. The metal carboxylate / polysilazane weight ratio is preferably from 0.001 to 1, more preferably from 0.01 to 0.5. For the preparation of the polysilazane to which the metal carboxylate is added, see the above-mentioned Japanese Patent Application No. 5-93275.

【0029】その他、有機、無機ポリシラザンに、アル
コール、エステル、アルデヒド、イソシアネート、アミ
ド、メルカプタンを反応させたものを使用可能である。
(特開平5−345826号、特開平6−240208
号各公報)。また、HMDS等のシリル化剤で安定化し
たポリシラザンも使用可能である(特開平4−630号
公報)。
In addition, those obtained by reacting an organic or inorganic polysilazane with an alcohol, an ester, an aldehyde, an isocyanate, an amide or a mercaptan can be used.
(JP-A-5-345826, JP-A-6-240208)
No. each publication). Further, a polysilazane stabilized with a silylating agent such as HMDS can also be used (JP-A-4-630).

【0030】本発明のシリカ質セラミックス形成方法に
おいては、前記ポリシラザン(変性物)を基材に塗布し
た後に、低温でアミン類及び水蒸気と接触させ、その後
に乾燥雰囲気中で焼成する。すなわち、まず前記ポリシ
ラザン(変性物)を基材に塗布する処理が行なわれる。
該処理に当たっては、前記ポリシラザン(変性物)を有
機溶媒に溶解し塗布液を調製する。この場合の有機溶媒
としては、特に限定されるものではないが、好ましい具
体例としては、次のものが挙げられる。
In the method for forming siliceous ceramics according to the present invention, the above-mentioned polysilazane (modified product) is applied to a substrate, then brought into contact with amines and water vapor at a low temperature, and then fired in a dry atmosphere. That is, first, a process of applying the polysilazane (modified product) to a substrate is performed.
In the treatment, the polysilazane (denatured product) is dissolved in an organic solvent to prepare a coating solution. The organic solvent in this case is not particularly limited, but preferred specific examples include the following.

【0031】ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベ
ンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリ
エチルベンゼン等の芳香族化合物;n−ペンタン、i−
ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタ
ン、i−ヘプタン、n−オクタン、i−オクタン、n−
ノナン、i−ノナン、n−デカン、i−デカン等の飽和
炭化水素化合物;エチルシクロヘキサン、メチルシクロ
ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、p−メン
タン、デカヒドロナフタレン、ジペンテン;ジプロピル
エーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類;MIBK
等のケトン類など。
Aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene and triethylbenzene; n-pentane, i-
Pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, n-octane, i-octane, n-
Saturated hydrocarbon compounds such as nonane, i-nonane, n-decane and i-decane; ethylcyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexane, cyclohexene, p-menthane, decahydronaphthalene, dipentene; ethers such as dipropyl ether and dibutyl ether ; MIBK
Ketones and the like.

【0032】調製された塗布液は、次に基材上に塗布さ
れる。基材への塗布は、1回でもよいし、2回以上繰り
返し行ってもよい。塗布液を塗布する基材は、特に限定
されず、金属、セラミックス、プラスチック等のいずれ
でもよい。塗布手段としては、通常の塗布方法、つまり
スピンコート法、ディップ法、スプレー法、転写法など
が用いられる。また、塗布前に基材をヤスリがけ、脱
脂、各種プラスト等で表面処理しておくと、ポリシラザ
ン(変性物)の付着性能が向上する。
The prepared coating solution is then applied on a substrate. The application to the base material may be performed once, or may be repeatedly performed two or more times. The substrate on which the coating liquid is applied is not particularly limited, and may be any of metals, ceramics, plastics, and the like. As a coating means, a usual coating method, that is, a spin coating method, a dipping method, a spray method, a transfer method, or the like is used. If the base material is sanded, degreased, and surface-treated with various types of plasts before application, the adhesion performance of polysilazane (modified) is improved.

【0033】基板上に塗布された前記ポリシラザン(変
性物)は、次に低温でアミン類及び水蒸気と接触され
る。ここで用いられるアミン類には、例えば下記一般式
(IV)で表されるアミン類に加えて、ピリジン類やDB
U、DBNなども含まれるし、酸類には有機酸や無機酸
が含まれる。 一般式(IV) R456N (IV) (式中、R4〜R6はそれぞれは水素原子、アルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキ
ルシリル基、アルキルアミノ基又はアルコキシ基を表
す。) その具体例としては、次のものが挙げられる。メチルア
ミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミ
ン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルア
ミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ペンチルア
ミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、ヘキシ
ルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、ヘ
プチルアミン、ジヘプチルアミン、オクチルアミン、ジ
オクチルアミン、トリオクチルアミン、フェニルアミ
ン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン等。(な
お、炭化水素鎖は直鎖でも分枝鎖でもよい。)
The polysilazane (modified) applied on the substrate is then contacted with amines and water vapor at a low temperature. The amines used herein include, for example, amines represented by the following general formula (IV), pyridines and DB
U and DBN are also included, and the acids include organic acids and inorganic acids. Formula (IV) R 4 R 5 R 6 N (IV) (wherein R 4 to R 6 are each a hydrogen atom, an alkyl group,
Represents an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group. The following are specific examples. Methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, pentylamine, dipentylamine, tripentylamine, hexylamine, dihexylamine, triethylamine Hexylamine, heptylamine, diheptylamine, octylamine, dioctylamine, trioctylamine, phenylamine, diphenylamine, triphenylamine and the like. (The hydrocarbon chain may be straight or branched.)

【0034】また、ピリジン類としては、例えば、ピリ
ジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、ピ
ペリジン、ルチジン、ピリミジン、ピリダジン等が挙げ
られ、更に、DBU(1,8−ジアザビシクロ〔5,
4,0〕7−ウンデセン)、DBN(1,5−ジアザビ
シクロ〔4,3,0〕5−ノネン)なども使用できる。
Examples of the pyridines include pyridine, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, piperidine, lutidine, pyrimidine, pyridazine and the like. Further, DBU (1,8-diazabicyclo [5,
4,0] 7-undecene) and DBN (1,5-diazabicyclo [4,3,0] 5-nonene).

【0035】前記ポリシラザン(変性物)とアミン類及
び水蒸気との接触方法には、ポリシラザン(変性物)
をアミン類の蒸気と水蒸気の混合ガス雰囲気中にさら
す、アミン類の水溶液に浸漬する、という二つの方法
がある。上記の方法においては、アミン類の蒸気と水
蒸気の濃度は、アミン類蒸気/水蒸気比=0.01〜1
00、好ましくは0.1〜10であり、アミン類の蒸気
と水蒸気の圧力は0.0001〜5kg/cm2G、好
ましくは0.0001〜0.5kg/cm2Gである。
希釈する場合の希釈ガスとしては、空気、不活性ガスを
用いることができる。ポリシラザン(変性物)とアミン
類の蒸気及び水蒸気との接触温度は0℃〜100℃、好
ましくは10℃〜30℃であり、ポリシラザン(変性
物)とアミン類及び水蒸気との接触時間は0.1秒〜3
0分、好ましくは5秒〜3分である。上記の方法にお
いては、アミン類の水溶液中のアミン類濃度は0.01
〜80重量%、好ましくは0.1〜10重量%であり、
アミン類の水溶液の温度は0℃〜100℃、好ましくは
10℃〜50℃であり、ポリシラザン(変性物)とアミ
ン類の水溶液との接触時間は0.1秒〜30分、好まし
くは5秒〜3分である。
The method for contacting the polysilazane (modified) with amines and water vapor includes polysilazane (modified).
Is exposed to a mixed gas atmosphere of vapors of amines and water vapor, and is immersed in an aqueous solution of amines. In the above method, the concentration of amine vapor and water vapor is determined as follows: amine vapor / water vapor ratio = 0.01 to 1
The pressure is preferably 0.0001 to 5 kg / cm 2 G, and more preferably 0.0001 to 0.5 kg / cm 2 G.
Air and an inert gas can be used as a diluting gas when diluting. The contact temperature between the polysilazane (modified) and the vapor of the amines and water vapor is 0 ° C. to 100 ° C., preferably 10 ° C. to 30 ° C., and the contact time between the polysilazane (modified) and the amines and water vapor is 0.1 ° C. 1 second to 3
0 minutes, preferably 5 seconds to 3 minutes. In the above method, the amine concentration in the aqueous solution of the amine is 0.01
-80% by weight, preferably 0.1-10% by weight;
The temperature of the aqueous solution of amines is 0 ° C to 100 ° C, preferably 10 ° C to 50 ° C, and the contact time between the polysilazane (modified product) and the aqueous solution of amines is 0.1 second to 30 minutes, preferably 5 seconds. ~ 3 minutes.

【0036】前記ポリシラザン(変性物)は、上記のア
ミン類の蒸気及び水蒸気との接触により、その30%以
上がシリカに転化され、その後に乾燥雰囲気中で焼成す
ることによって、ポリシラザン(変性物)は完全にシリ
カに転化される。この焼成工程は乾燥雰囲気、すなわち
乾燥空気、乾燥窒素、乾燥Heなど水蒸気を含まない雰
囲気中で行われ、焼成温度200℃以上、好ましくは3
50〜450℃以上で、且つ焼成時間5分以上、好まし
くは30分以上で実施される。
The polysilazane (modified product) is converted into silica by contact with the vapor of the above-mentioned amines and water vapor, and 30% or more of the polysilazane (modified product) is fired in a dry atmosphere. Is completely converted to silica. This firing step is performed in a dry atmosphere, that is, an atmosphere that does not contain water vapor such as dry air, dry nitrogen, and dry He, and has a firing temperature of 200 ° C. or higher, preferably 3 ° C.
It is carried out at a temperature of 50 to 450 ° C. or more and a sintering time of 5 minutes or more, preferably 30 minutes or more.

【0037】本発明の前記の低温でのアミン類及び水蒸
気との接触処理と、それに続く乾燥雰囲気中の焼成処理
によって、ポリシラザン(変性物)中のSi−N、Si
−H、N−H結合等は消失し、Si−O結合を主体とす
る強靭なシリカ質セラミックス被膜の形成が可能とな
る。
The contact treatment with amines and water vapor at a low temperature and the subsequent calcination treatment in a dry atmosphere according to the present invention provide Si-N, Si in the polysilazane (modified).
The -H, NH bonds and the like disappear, and a tough siliceous ceramic coating mainly composed of Si-O bonds can be formed.

【0038】本発明のシリカシリカ質セラミックス被膜
が付された基材は、例えば半導体装置、液晶表示装置、
位相シフタ付フォトマスク、多層配線構造を有するLS
I素子及びプリント回路基板、ハイブリッドIC、アル
ミナ基板などの電子部品、三層レジストなどとして利用
される。
The substrate provided with the silica-silica ceramic coating of the present invention may be, for example, a semiconductor device, a liquid crystal display device,
Photomask with phase shifter, LS with multilayer wiring structure
It is used as an electronic device such as an I element and a printed circuit board, a hybrid IC, an alumina substrate, and a three-layer resist.

【0039】詳しく言うと、例えば半導体装置では、半
導体基板と金属配線層との間、金属配線層間にシリカ質
セラミックス被膜が形成され、半導体基板上に設けられ
たPN接合半導体、及びコンデンサー素子、抵抗素子な
どの各種素子がシリカ質セラミックス被膜で被膜され、
これらの素子によって形成された凹凸面が平坦化され
る。また、液晶表示装置における液晶表示セルでは、透
明電極板の透明基板と透明電極との間に、更に透明電極
上に配向膜を有する透明電極板の透明電極と配向膜の間
に、シリカ質セラミックス被膜が形成され、カラー液晶
表示装置における液晶表示セルでは、電極板の画素電極
上及び対向電極板のカラーフィルター上にシリカ質被膜
が形成され、画素電極及びカラーフィルターによって形
成された凹凸面が該シリカ質被膜によって平坦化され
る。更に、位相シフタ付フォトマスクの位相シフタ及び
三層レジストの中間層がシリカ質セラミックス被膜で構
成され、上記電子部品においても半導体装置と同様にシ
リカ質セラミックス被膜が設けられ、シリカ質セラミッ
クス絶縁膜と被塗布面が該シリカ質セラミックス被膜に
よって平坦化される。
More specifically, in a semiconductor device, for example, a siliceous ceramic film is formed between a semiconductor substrate and a metal wiring layer and between metal wiring layers, and a PN junction semiconductor provided on the semiconductor substrate, a capacitor element, a resistor, Various elements such as elements are coated with a siliceous ceramic coating,
The uneven surface formed by these elements is flattened. In a liquid crystal display cell of a liquid crystal display device, a siliceous ceramic is provided between the transparent electrode of the transparent electrode plate and the transparent electrode, and between the transparent electrode of the transparent electrode plate having an alignment film on the transparent electrode and the alignment film. In the liquid crystal display cell in the color liquid crystal display device, a siliceous film is formed on the pixel electrode of the electrode plate and on the color filter of the counter electrode plate, and the uneven surface formed by the pixel electrode and the color filter is formed. Flattened by siliceous coating. Further, the phase shifter of the photomask with a phase shifter and the intermediate layer of the three-layer resist are composed of a siliceous ceramic film, and the electronic component is also provided with the siliceous ceramic film similarly to the semiconductor device. The surface to be coated is flattened by the siliceous ceramic coating.

【0040】本発明のシリカ質セラミックス被膜は、前
記ポリシラザン(変性物)を含む塗布液を上記のような
基材上に塗布した後、前記の低温でのアミン類及び水蒸
気との接触処理、及びそれに続く乾燥雰囲気中での焼成
処理を行うことによって形成されたものである。シリカ
質被膜は、通常0.01〜5μm、好ましくは0.1〜
2μmである。
The siliceous ceramic coating of the present invention is obtained by applying the coating solution containing the polysilazane (modified product) onto the above-mentioned base material, and then contacting with the amines and water vapor at the low temperature, and It is formed by performing a subsequent baking process in a dry atmosphere. The siliceous coating is usually 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
2 μm.

【0041】[0041]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明の技術的範囲がこれらにより限定される
ものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the technical scope of the present invention.

【0042】参考例1[ペルヒドロポリシラザンの合
成] 内容積1lの四つ口フラスコにガス吹き込み管、メカニ
カルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着した。反
応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、四つ口フ
ラスコに脱気した乾燥ピリジンを490ml入れ、これ
を氷冷した。次に、ジクロロシラン51.9gを加える
と、白色固体状のアダクト(SiH2Cl2・2C5
5N)が生成した。反応混合物を氷冷し、撹拌しながら
水酸化ナトリウム管及び活性炭管を通して精製したアン
モニア51.0gを吹き込んだ後、100℃に加熱し
た。
Reference Example 1 [Synthesis of perhydropolysilazane] A four-necked flask having an inner volume of 1 liter was equipped with a gas blowing tube, a mechanical stirrer, and a dewar condenser. After replacing the inside of the reactor with deoxygenated dry nitrogen, 490 ml of degassed dry pyridine was put into a four-necked flask, and the mixture was cooled with ice. Next, 51.9 g of dichlorosilane was added, and a white solid adduct (SiH 2 Cl 2 .2C 5 H) was added.
5 N) was produced. The reaction mixture was ice-cooled, and while stirring, 51.0 g of purified ammonia was blown through a sodium hydroxide tube and an activated carbon tube, and then heated to 100 ° C.

【0043】反応終了後、反応混合物を遠心分離し、乾
燥ピリジンを用いて洗浄した後、更に乾燥窒素雰囲気下
で濾過して濾液850mlを得た。濾液5mlから溶媒
を減圧除去すると、樹脂状固体ペルヒドロポリシラザン
0.102gが得られた。
After completion of the reaction, the reaction mixture was centrifuged, washed with dry pyridine, and then filtered under a dry nitrogen atmosphere to obtain 850 ml of a filtrate. The solvent was removed from 5 ml of the filtrate under reduced pressure to obtain 0.102 g of a resinous solid perhydropolysilazane.

【0044】得られたポリマーの数平均分子量は、凝固
点降下法で(溶媒:乾燥ベンゼン)により測定したとこ
ろ、1120であった。IR(赤外吸収)スペクトル
(溶媒:乾燥o−キシレン;ペルヒドロポリシラザンの
濃度:10.2g/l)は、波数(cm-1)3390、
及び1180のN−Hに基づく吸収:2170のSi−
Hに基づく吸収:1040〜800のSi−N−Siに
基づく吸収を示した。IRスペクトルを図1に示す。
The number average molecular weight of the obtained polymer was 1,120 as measured by a freezing point depression method (solvent: dry benzene). IR (infrared absorption) spectrum (solvent: dry o-xylene; concentration of perhydropolysilazane: 10.2 g / l) has a wave number (cm -1 ) of 3390,
And 1180 NH-based absorption: 2170 Si-
Absorption based on H: Absorption based on Si-N-Si of 1040 to 800 was shown. FIG. 1 shows the IR spectrum.

【0045】参考例2[ポリメチル(ヒドロ)シラザン
の合成] 内容積500mlの四つ口フラスコにガス吹き込み管、
メカニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着し
た。反応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、四
つ口フラスコにメチルジクロロシラン(CH3SiHC
2、24.3g,0.221mol)と乾燥ジクロロ
メタン300mlを入れた。反応混合物を氷冷し、撹拌
しながら乾燥アンモニア20.5g(1.20mol)
を窒素ガスと共に吹き込んでアンモニア分解を行った。
Reference Example 2 [Synthesis of polymethyl (hydro) silazane] A gas blowing tube was placed in a four-necked flask having an inner volume of 500 ml.
A mechanical stirrer and dewar condenser were installed. After the inside of the reactor was replaced with deoxygenated dry nitrogen, methyldichlorosilane (CH 3 SiHC) was placed in a four-necked flask.
l 2 , 24.3 g, 0.221 mol) and 300 ml of dry dichloromethane. The reaction mixture is ice-cooled, and 20.5 g (1.20 mol) of dry ammonia is stirred while stirring.
Was blown together with nitrogen gas to perform ammonia decomposition.

【0046】反応終了後、反応混合物を遠心分離した
後、濾過した。濾液から溶媒を減圧除去し、ポリメチル
(ヒドロ)シラザンを無色の液体として8.79g得
た。生成物の数平均分子量を凝固点降下法で(溶媒:乾
燥ベンゼン)により測定したところ、310であった。
After completion of the reaction, the reaction mixture was centrifuged and filtered. The solvent was removed from the filtrate under reduced pressure to obtain 8.79 g of polymethyl (hydro) silazane as a colorless liquid. The number average molecular weight of the product was 310 as measured by freezing point depression method (solvent: dry benzene).

【0047】内容積100mlの四つ口フラスコにガス
導入管、温度計、コンデンサー及び滴下ロートを装着
し、反応系内をアルゴンガスで置換した。四つ口フラス
コにテトラヒドロフラン12ml及び水酸化カリウム
0.189g(4.71mol)を入れ、磁気撹拌を開
始した。滴下ロートに上述のポリメチル(ヒドロ)シラ
ザン5.00g及び乾燥テトラヒドロフラン50mlを
入れ、これを水酸化カリウムに滴下した。室温で1時間
反応させた後、滴下ロートにヨウ化メタン1.60g
(11.3mmol)、及び乾燥テトラヒドロフラン1
mlを入れ、これを反応溶液に滴下した。室温で3時間
反応させた後、反応混合物の溶媒を減圧除去し、乾燥n
−ヘキサン40mlを加えて遠心分離し、濾過した。濾
液の溶媒を減圧除去すると、ポリメチル(ヒドロ)シラ
ザンが白色粉末として4.85g得られた。
A gas inlet tube, a thermometer, a condenser and a dropping funnel were attached to a four-necked flask having an inner volume of 100 ml, and the inside of the reaction system was replaced with argon gas. 12 ml of tetrahydrofuran and 0.189 g (4.71 mol) of potassium hydroxide were placed in a four-necked flask, and magnetic stirring was started. The above-mentioned 5.00 g of polymethyl (hydro) silazane and 50 ml of dry tetrahydrofuran were put into a dropping funnel, and this was dropped into potassium hydroxide. After reacting for 1 hour at room temperature, 1.60 g of methane iodide was added to the dropping funnel.
(11.3 mmol) and dry tetrahydrofuran 1
ml was added and this was added dropwise to the reaction solution. After reacting at room temperature for 3 hours, the solvent of the reaction mixture was removed under reduced pressure and dried.
-40 ml of hexane was added, centrifuged, and filtered. The solvent of the filtrate was removed under reduced pressure to obtain 4.85 g of polymethyl (hydro) silazane as a white powder.

【0048】生成したポリマーの数平均分子量は106
0であった。IR(赤外吸収)スペクトル〔溶媒:乾燥
o−キシレン;ポリメチル(ヒドロ)シラザンの濃度:
43.2g/l〕は、波数(cm-1)3380、及び1
170のN−Hに基づく吸収:2140のSi−Hに基
づく吸収:1250のSi−CH3に基づく吸収を示し
た。IRスペクトルを図2に示す。
The number average molecular weight of the produced polymer is 106
It was 0. IR (infrared absorption) spectrum [solvent: dry o-xylene; concentration of polymethyl (hydro) silazane:
43.2 g / l] is the wave number (cm −1 ) of 3380, and 1
Absorption based on 170 of N-H: 2140 based on the Si-H absorption: showed an absorption based on Si-CH 3 1250. FIG. 2 shows the IR spectrum.

【0049】比較例1 参考例1で合成したペルヒドロポリシラザンをキシレン
に溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、厚さ
0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーターを用
いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾燥さ
せた(10分)。この時のIRスペクトルは図1のペル
ヒドロポリシラザンのIRスペクトルと同等であった。
また、ポリシラザン被膜の重量は6.0mgであった。
続いて、このペルヒドロポリシラザンを塗布したシリコ
ン板を250℃のホットプレート上で3分間加熱した。
この時、多量の発煙が観察された。被膜重量は4.8m
gであった。引き続き、これを乾燥空気雰囲気中400
℃で1時間焼成した。被膜重量は5.2mgであった。
Comparative Example 1 The perhydropolysilazane synthesized in Reference Example 1 was dissolved in xylene (20 wt%), and this was coated on a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 0.5 mm using a spin coater (3000 rpm). , 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of perhydropolysilazane in FIG.
The weight of the polysilazane coating was 6.0 mg.
Subsequently, the silicon plate coated with the perhydropolysilazane was heated on a hot plate at 250 ° C. for 3 minutes.
At this time, a large amount of smoke was observed. The coating weight is 4.8m
g. Subsequently, it is placed in a dry air atmosphere at 400
Calcination was carried out at ℃ for 1 hour. The coating weight was 5.2 mg.

【0050】焼成後のIRスペクトルを図3に示す。図
1と比較すると波数(cm-1)1100のSi−Oに基
づく吸収の成長が見られるが、未反応のポリシラザン、
すなわち波数(cm-1)3350のN−Hに基づく吸
収:2190のSi−Hに基づく吸収:1020〜82
0のSi−N−Siに基づく吸収が多く残存している。
FIG. 3 shows the IR spectrum after firing. As compared with FIG. 1, absorption growth based on Si—O having a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, but unreacted polysilazane,
That is, absorption based on N-H of wave number (cm -1 ) 3350: absorption based on Si-H of 2190: 1024 to 82
A large amount of absorption based on Si-N-Si of 0 remains.

【0051】比較例2 参考例1で合成したペルヒドロポリシラザンをキシレン
に溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、厚さ
0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーターを用
いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾燥さ
せた(10分)。この時のIRスペクトルは図1のペル
ヒドロポリシラザンのIRスペクトルと同等であった。
また、ポリシラザン被膜の重量は6.0mgであった。
続いて、このペルヒドロポリシラザンを塗布したシリコ
ン板を250℃のホットプレート上で3分間加熱した。
この時、多量の発煙が観察された。被膜重量は4.8m
gであった。引き続き、これを加湿空気(25℃での相
対湿度80%)雰囲気中400℃で1時間焼成した。被
膜重量は5.5mgであった。
Comparative Example 2 The perhydropolysilazane synthesized in Reference Example 1 was dissolved in xylene (20 wt%), and this was coated on a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 0.5 mm using a spin coater (3000 rpm). , 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of perhydropolysilazane in FIG.
The weight of the polysilazane coating was 6.0 mg.
Subsequently, the silicon plate coated with the perhydropolysilazane was heated on a hot plate at 250 ° C. for 3 minutes.
At this time, a large amount of smoke was observed. The coating weight is 4.8m
g. Subsequently, it was fired at 400 ° C. for 1 hour in an atmosphere of humidified air (80% relative humidity at 25 ° C.). The coating weight was 5.5 mg.

【0052】被膜の応力をテンコール・インスツルメン
ツ社製Model.FLX2320にて測定した(室
温)ところ、2.5x108dyn/cm2であった。焼
成後のIRスペクトルを図4に示す。図1と比較すると
波数(cm-1)1100のSi−Oに基づく吸収の成長
が見られ、未反応のポリシラザン、すなわち波数(cm
-1)3350のN−Hに基づく吸収:2190のSi−
Hに基づく吸収:1020〜820のSi−N−Siに
基づく吸収はほとんど消失した。
The stress of the coating film was measured by using Model. It was 2.5 × 10 8 dyn / cm 2 as measured by FLX2320 (room temperature). FIG. 4 shows the IR spectrum after firing. As compared with FIG. 1, the growth of absorption based on Si—O having a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, and unreacted polysilazane, that is, a wave number (cm 1 )
-1 ) Absorption based on NH of 3350: Si- of 2190
Absorption based on H: The absorption based on Si-N-Si of 1024 to 820 almost disappeared.

【0053】実施例1 参考例1で合成したペルヒドロポリシラザンをキシレン
に溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、厚さ
0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーターを用
いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾燥さ
せた(10分)。この時のIRスペクトルは図1のペル
ヒドロポリシラザンのIRスペクトルと同等であった。
また、ポリシラザン被膜の重量は6.0mgであった。
次に、これを容量2lの出入り口付きのガラス製デシケ
ーター中に入れた。そして、このデシケーターに室温で
モノメチルアミン、水蒸気、乾燥窒素をそれぞれ200
ml/min、25ml/min、2000ml/mi
nの流速で3分間注入した。なお、水蒸気は容量100
mlのガラス製バブラーを用いて供給した。続いて、こ
の試料を250℃のホットプレート上で3分間加熱し
た。この時、発煙は全く観察されなかった。被膜重量は
6.6mgであった。引き続き、これを乾燥空気雰囲気
中400℃で1時間焼成した。被膜重量は6.8mgで
あった。
Example 1 The perhydropolysilazane synthesized in Reference Example 1 was dissolved in xylene (20 wt%), and this was coated on a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 0.5 mm using a spin coater (3000 rpm). , 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of perhydropolysilazane in FIG.
The weight of the polysilazane coating was 6.0 mg.
This was then placed in a 2 liter glass desiccator with access door. Then, monomethylamine, steam and dry nitrogen were added to the desiccator at room temperature for 200 minutes each.
ml / min, 25ml / min, 2000ml / mi
Injected at a flow rate of n for 3 minutes. The water vapor has a capacity of 100
Dispensed using a ml glass bubbler. Subsequently, the sample was heated on a hot plate at 250 ° C. for 3 minutes. At this time, no fuming was observed. The coating weight was 6.6 mg. Subsequently, it was fired at 400 ° C. for 1 hour in a dry air atmosphere. The coating weight was 6.8 mg.

【0054】被膜の応力をテンコール・インスツルメン
ツ社製Model.FLX2320にて測定した(室
温)ところ、5x108dyn/cm2であった。焼成後
のIRスペクトルを図5に示す。図1と比較すると波数
(cm-1)1100のSi−Oに基づく吸収の成長が見
られ、未反応のポリシラザン、すなわち波数(cm-1
3350及び1200のN−Hに基づく吸収:2190
のSi−Hに基づく吸収:1020〜820のSi−N
−Siに基づく吸収はほとんど消失した。
The stress of the coating film was measured by using Model. It was 5 × 10 8 dyn / cm 2 as measured by FLX2320 (room temperature). FIG. 5 shows the IR spectrum after firing. Compared to FIG. 1, absorption growth based on Si—O at a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, and unreacted polysilazane, that is, a wave number (cm −1 )
Absorption based on NH of 3350 and 1200: 2190
Based on Si-H: 1024-820 Si-N
The absorption based on -Si almost disappeared.

【0055】実施例2 参考例2で合成したポリメチル(ヒドロ)シラザンをキ
シレンに溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、
厚さ0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーター
を用いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾
燥させた(10分)。この時のIRスペクトルは図2の
ポリメチル(ヒドロ)シラザンのIRスペクトルと同等
であった。また、ポリシラザン被膜の重量は5.8mg
であった。次に、これを容量2lの出入り口付きのガラ
ス製デシケーター中に入れた。そして、このデシケータ
ーに室温でモノメチルアミン、水蒸気、乾燥窒素をそれ
ぞれ200ml/min、25ml/min、2000
ml/minの流速で3分間注入した。なお、水蒸気は
容量100mlのガラス製バブラーを用いて供給した。
続いて、この試料を250℃のホットプレート上で3分
間加熱した。この時、発煙は全く観察されなかった。被
膜重量は6.1mgであった。引き続き、これを乾燥空
気雰囲気中400℃で1時間焼成した。被膜重量は6.
3mgであった。
Example 2 The polymethyl (hydro) silazane synthesized in Reference Example 2 was dissolved in xylene (20 wt%), and the resulting solution was 4 inches in diameter.
It was applied to a 0.5 mm thick silicon wafer using a spin coater (3000 rpm, 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of polymethyl (hydro) silazane in FIG. The weight of the polysilazane coating is 5.8 mg.
Met. This was then placed in a 2 liter glass desiccator with access door. Then, monomethylamine, steam, and dry nitrogen were added to the desiccator at room temperature at 200 ml / min, 25 ml / min, and 2000 ml, respectively.
The injection was performed at a flow rate of ml / min for 3 minutes. The water vapor was supplied using a glass bubbler having a capacity of 100 ml.
Subsequently, the sample was heated on a hot plate at 250 ° C. for 3 minutes. At this time, no fuming was observed. The coating weight was 6.1 mg. Subsequently, it was fired at 400 ° C. for 1 hour in a dry air atmosphere. The coating weight is 6.
3 mg.

【0056】被膜の応力をテンコール・インスツルメン
ツ社製Model.FLX2320にて測定した(室
温)ところ、2x108dyn/cm2であった。焼成後
のIRスペクトルを図6に示す。図1と比較すると波数
(cm-1)1100のSi−Oに基づく吸収の成長が見
られ、未反応のポリシラザン、すなわち波数(cm-1
3350及び1200のN−Hに基づく吸収:2190
のSi−Hに基づく吸収:1020〜820のSi−N
−Siに基づく吸収はほとんど消失した。
The stress of the coating film was measured by using Model. It was 2 × 10 8 dyn / cm 2 as measured by FLX2320 (room temperature). FIG. 6 shows the IR spectrum after firing. Compared to FIG. 1, absorption growth based on Si—O at a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, and unreacted polysilazane, that is, a wave number (cm −1 )
Absorption based on NH of 3350 and 1200: 2190
Based on Si-H: 1024-820 Si-N
The absorption based on -Si almost disappeared.

【0057】実施例3 参考例1で合成したペルヒドロポリシラザンをキシレン
に溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、厚さ
0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーターを用
いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾燥さ
せた(10分)。この時のIRスペクトルは図1のペル
ヒドロポリシラザンのIRスペクトルと同等であった。
また、ポリシラザン被膜の重量は6.0mgであった。
次に、容量2lのガラス製ビーカーにトリエチルアミン
10gと純水400gを注入しよく撹拌した。そして、
ポリシラザン被膜付きシリコン板をこのビーカーの気相
部分に室温で3分間つるし、トリエチルアミン水溶液か
ら発生する蒸気に接触させた。続いて、この試料を25
0℃のホットプレート上で3分間加熱した。この時、発
煙は全く観察されなかった。被膜重量は6.1mgであ
った。引き続き、これを乾燥空気雰囲気中400℃で1
時間焼成した。被膜重量は6.4mgであった。
Example 3 The perhydropolysilazane synthesized in Reference Example 1 was dissolved in xylene (20 wt%), and the solution was applied on a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 0.5 mm using a spin coater (3000 rpm). , 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of perhydropolysilazane in FIG.
The weight of the polysilazane coating was 6.0 mg.
Next, 10 g of triethylamine and 400 g of pure water were poured into a glass beaker having a capacity of 2 l, and the mixture was stirred well. And
A silicon plate with a polysilazane coating was suspended in the gas phase portion of this beaker at room temperature for 3 minutes, and brought into contact with steam generated from an aqueous triethylamine solution. Subsequently, this sample was
Heated on 0 ° C hot plate for 3 minutes. At this time, no fuming was observed. The coating weight was 6.1 mg. Subsequently, this was placed in a dry air atmosphere at 400 ° C. for 1
Fired for hours. The coating weight was 6.4 mg.

【0058】被膜の応力をテンコール・インスツルメン
ツ社製Model.FLX2320にて測定した(室
温)ところ、8x108dyn/cm2であった。焼成後
のIRスペクトルを図7に示す。図1と比較すると波数
(cm-1)1100のSi−Oに基づく吸収の成長が見
られ、未反応のポリシラザン、すなわち波数(cm-1
3350及び1200のN−Hに基づく吸収:2190
のSi−Hに基づく吸収:1020〜820のSi−N
−Siに基づく吸収はほとんど消失した。
The stress of the coating film was measured by using Model. It was 8 × 10 8 dyn / cm 2 as measured by FLX2320 (room temperature). FIG. 7 shows the IR spectrum after firing. Compared to FIG. 1, absorption growth based on Si—O at a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, and unreacted polysilazane, that is, a wave number (cm −1 )
Absorption based on NH of 3350 and 1200: 2190
Based on Si-H: 1024-820 Si-N
The absorption based on -Si almost disappeared.

【0059】実施例4 参考例1で合成したペルヒドロポリシラザンをキシレン
に溶解し(20wt%)、これを直径4インチ、厚さ
0.5mmのシリコンウェハー上にスピンコーターを用
いて塗布し(3000rpm、20秒)、室温で乾燥さ
せた(10分)。この時のIRスペクトルは図1のペル
ヒドロポリシラザンのIRスペクトルと同等であった。
また、ポリシラザン被膜の重量は6.0mgであった。
次に、これを容量2lのガラス製ビーカーにn−ペンチ
ルアミン30gと純水1000gを注入しよく撹拌し
た。そして、ポリシラザン被膜付きシリコン板をこのビ
ーカーの液中に室温で3分間浸漬した。その後、試料を
室温で放置し、よく乾燥させた。続いて、この試料を2
50℃のホットプレート上で3分間加熱した。この時、
発煙は全く観察されなかった。被膜重量は6.5mgで
あった。引き続き、これを乾燥雰囲気中400℃で1時
間焼成した。被膜重量は6.7mgであった。
Example 4 The perhydropolysilazane synthesized in Reference Example 1 was dissolved in xylene (20 wt%), and this was coated on a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 0.5 mm using a spin coater (3000 rpm). , 20 seconds) and dried at room temperature (10 minutes). The IR spectrum at this time was equivalent to the IR spectrum of perhydropolysilazane in FIG.
The weight of the polysilazane coating was 6.0 mg.
Next, 30 g of n-pentylamine and 1000 g of pure water were poured into a glass beaker having a capacity of 2 l, and the mixture was stirred well. Then, the silicon plate with the polysilazane coating was immersed in the liquid in the beaker at room temperature for 3 minutes. Then, the sample was left at room temperature and dried well. Subsequently, this sample was
Heated on hot plate at 50 ° C. for 3 minutes. At this time,
No fuming was observed. The coating weight was 6.5 mg. Subsequently, it was fired at 400 ° C. for 1 hour in a dry atmosphere. The coating weight was 6.7 mg.

【0060】被膜の応力をテンコール・インスツルメン
ツ社製Model.FLX2320にて測定した(室
温)ところ、6x108dyn/cm2であった。焼成後
のIRスペクトルを図8に示す。図1と比較すると波数
(cm-1)1100のSi−Oに基づく吸収の成長が見
られ、未反応のポリシラザン、すなわち波数(cm-1
3350及び1200のN−Hに基づく吸収:2190
のSi−Hに基づく吸収:1020〜820のSi−N
−Siに基づく吸収はほとんど消失した。
The stress of the coating film was measured by using Model. It was 6 × 10 8 dyn / cm 2 as measured by FLX2320 (room temperature). FIG. 8 shows the IR spectrum after firing. Compared to FIG. 1, absorption growth based on Si—O at a wave number (cm −1 ) of 1100 is observed, and unreacted polysilazane, that is, a wave number (cm −1 )
Absorption based on NH of 3350 and 1200: 2190
Based on Si-H: 1024-820 Si-N
The absorption based on -Si almost disappeared.

【0061】[0061]

【発明の効果】請求項1のシリカ質セラミックス被膜の
形成方法は、主として前記一般式(I)で表わされる構
造単位からなる骨格を有する数平均分子量が約100〜
50,000のポリシラザン又はその変性物を基材上に
塗布後、0℃〜100℃の温度でアミン類及び水蒸気と
接触させた後、乾燥雰囲気中で焼成するという構成とし
たことから、本方法によると、乾燥雰囲気中で450℃
以下で完全にシリカに転化され、半導体素子等に悪影響
を与えることなしに、緻密で且つ表面が均質なシリカ質
セラミックス被膜が得られる。また、本方法によると、
アミン類は焼成中に完全に膜外に飛散する。
According to the method for forming a siliceous ceramic film of the first aspect, the number average molecular weight having a skeleton composed mainly of the structural unit represented by the above general formula (I) is about 100 to 100.
After applying 50,000 polysilazane or a modified product thereof on a substrate, contacting with amines and water vapor at a temperature of 0 ° C. to 100 ° C., and then firing in a dry atmosphere. According to 450 ° C in dry atmosphere
In the following, a silica-based ceramic film having a dense and uniform surface can be obtained without being completely converted to silica and exerting an adverse effect on semiconductor elements and the like. Also, according to the method,
The amines scatter completely out of the film during firing.

【0062】請求項2のシリカ質セラミックス被膜は、
請求項1の方法で形成されたものであることから、耐摩
耗性、耐熱性、耐蝕性等に優れている上に、緻密で均質
なものである。
The siliceous ceramic coating of claim 2 is
Since it is formed by the method of claim 1, it is excellent in abrasion resistance, heat resistance, corrosion resistance and the like, and is dense and homogeneous.

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

【図1】参考例1で得られたペルヒドロポリシラザンの
IRスペクトル図である。
FIG. 1 is an IR spectrum of the perhydropolysilazane obtained in Reference Example 1.

【図2】参考例2で得られたポリメチル(ヒドロ)シラ
ザンのIRスペクトル図である。
FIG. 2 is an IR spectrum of the polymethyl (hydro) silazane obtained in Reference Example 2.

【図3】比較例1で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 3 shows the IR of the polysilazane-treated product obtained in Comparative Example 1.
It is a spectrum diagram.

【図4】比較例2で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 4 shows the IR of the polysilazane-treated product obtained in Comparative Example 2.
It is a spectrum diagram.

【図5】実施例1で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 5 is an IR of the polysilazane-treated product obtained in Example 1.
It is a spectrum diagram.

【図6】実施例2で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 6 shows the IR of the polysilazane-treated product obtained in Example 2.
It is a spectrum diagram.

【図7】実施例3で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 7: IR of the polysilazane-treated product obtained in Example 3
It is a spectrum diagram.

【図8】実施例4で得られたポリシラザン処理品のIR
スペクトル図である。
FIG. 8: IR of the polysilazane-treated product obtained in Example 4
It is a spectrum diagram.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主として下記一般式(I) 【化1】 (式中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に水素原
子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、若しくはこれらの基以外でフルオロアルキル
基等のケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシ
リル基、アルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。但
し、R1、R2及びR3の少なくとも1つは水素原子であ
る。)で表される構造単位からなる骨格を有する数平均
分子量が約100〜50,000のポリシラザン又はそ
の変性物を基材上に塗布後、0℃〜100℃の温度でア
ミン類及び水蒸気と接触させた後、乾燥雰囲気中で焼成
することを特徴とするシリカ質セラミックス被膜の形成
方法。
1. A compound represented by the following general formula (I): (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group other than these groups which is directly bonded to silicon such as a fluoroalkyl group. Represents a group that is carbon, an alkylsilyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group, provided that at least one of R 1 , R 2, and R 3 is a hydrogen atom. After applying polysilazane having a number average molecular weight of about 100 to 50,000 or a modified product thereof on a substrate, contacting with amines and water vapor at a temperature of 0 ° C. to 100 ° C., followed by firing in a dry atmosphere. Characteristic method of forming siliceous ceramic coating.
【請求項2】 請求項1記載の方法で形成されたシリカ
質セラミックス被膜。
2. A siliceous ceramic film formed by the method according to claim 1.
JP35862196A 1996-12-30 1996-12-30 Method for forming siliceous ceramic coating and ceramic coating formed by the same method Expired - Lifetime JP4053105B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35862196A JP4053105B2 (en) 1996-12-30 1996-12-30 Method for forming siliceous ceramic coating and ceramic coating formed by the same method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35862196A JP4053105B2 (en) 1996-12-30 1996-12-30 Method for forming siliceous ceramic coating and ceramic coating formed by the same method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10194753A true JPH10194753A (en) 1998-07-28
JP4053105B2 JP4053105B2 (en) 2008-02-27

Family

ID=18460267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35862196A Expired - Lifetime JP4053105B2 (en) 1996-12-30 1996-12-30 Method for forming siliceous ceramic coating and ceramic coating formed by the same method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4053105B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11116815A (en) * 1997-10-17 1999-04-27 Tonen Corp Polysilazane-containing composition and formation of siliceous film
WO2006082848A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Az Electronic Materials (Japan) K.K. Polysilazane-treating solvent and method for treating polysilazane by using such solvent
DE112005002995B4 (en) * 2004-12-17 2010-03-04 The University Of Tokushima A method of making a substrate having a modified surface and a modified surface substrate
JP2011079917A (en) * 2009-10-05 2011-04-21 Adeka Corp Coating liquid for forming insulating film, insulating film using the same, and method for producing compound used for the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11116815A (en) * 1997-10-17 1999-04-27 Tonen Corp Polysilazane-containing composition and formation of siliceous film
DE112005002995B4 (en) * 2004-12-17 2010-03-04 The University Of Tokushima A method of making a substrate having a modified surface and a modified surface substrate
US8277929B2 (en) 2004-12-17 2012-10-02 The University Of Tokushima Method for modifying surface of substrate, substrate having modified surface, and method for producing same
WO2006082848A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Az Electronic Materials (Japan) K.K. Polysilazane-treating solvent and method for treating polysilazane by using such solvent
JP2011079917A (en) * 2009-10-05 2011-04-21 Adeka Corp Coating liquid for forming insulating film, insulating film using the same, and method for producing compound used for the same
US8940380B2 (en) 2009-10-05 2015-01-27 Adeka Corporation Coating liquid for forming insulation film, insulation film using the same, and method for producing compound used in the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4053105B2 (en) 2008-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4070828B2 (en) Composition for forming siliceous ceramic, method for forming the same, and ceramic film
JP3307471B2 (en) Composition for ceramic coating and coating method
JPH0642475B2 (en) Method for forming multilayer ceramic coating
JPH07196986A (en) Composition for coating
JP3904691B2 (en) Polysilazane-containing composition and method for forming siliceous film
JP3919862B2 (en) Method for forming low dielectric constant siliceous film and siliceous film
KR20030038720A (en) Porous siliceous film having low permittivity, semiconductor devices and coating composition
JPH09157544A (en) Production of substrate provided with silica coating film and substrate provided with silica coating film produced thereby
JP4049841B2 (en) Method for forming silicon nitride thin film
JP3015104B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3241823B2 (en) Coating solution for forming silica-based film and substrate with film
JP3696311B2 (en) Polysilazane composition, method for preparing polysilazane solution, coating composition using the composition, and plastic with ceramic coating obtained by using the coating composition
JP4053105B2 (en) Method for forming siliceous ceramic coating and ceramic coating formed by the same method
JP3939408B2 (en) Low dielectric constant siliceous film
JPH09157594A (en) Polysilazane coating fluid
JP3208040B2 (en) Coating solution for forming silica-based film and substrate with film
JPH1098036A (en) Formation of silica pattern
JPH11105187A (en) Method for forming high purity siliceous film and high purity siliceous film
JP2661815B2 (en) Flattening film
JPH0925179A (en) Method for sticking silica to gold
JP3916278B2 (en) Phenylsilyl group-crosslinked polysilazane and method for producing the same
JP3916272B2 (en) Intermolecularly crosslinked polysilazane and method for producing the same
JP2000336312A (en) Coating solution for forming silica-based coating film, production of silica-based coating film and semiconductor device
JPH07173434A (en) Coating fluid for forming oxide film and production of oxide film
JPH0931202A (en) Polysilazane composition, preparation of polysilazane solution and coating composition using the composition

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050405

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060922

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070824

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214

Year of fee payment: 5

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131214

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term