JPH1126444A - 低誘電率材料、層間絶縁膜及びｉｃ基板 - Google Patents
低誘電率材料、層間絶縁膜及びｉｃ基板Info
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- JPH1126444A JPH1126444A JP17726197A JP17726197A JPH1126444A JP H1126444 A JPH1126444 A JP H1126444A JP 17726197 A JP17726197 A JP 17726197A JP 17726197 A JP17726197 A JP 17726197A JP H1126444 A JPH1126444 A JP H1126444A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＳＩ用層間絶縁膜、ＩＣ基板などに利用さ
れる、比誘電率が３．０未満の低誘電率材料を提供す
る。 【解決手段】 −Ｏ−Ｍ−（ＭはＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた少な
くとも１種類以上の元素）をユニットとする主鎖を有す
る高分子材料において、主たる末端の化学構造を、−Ｏ
−ＭＲ1 Ｒ2 …Ｒn- 1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端
基で、ｎは元素Ｍの原子価）とし、そのＭＲ 1 …Ｒn-1
部分の全結合原子対を電気陰性度の差０．７以下とす
る。
れる、比誘電率が３．０未満の低誘電率材料を提供す
る。 【解決手段】 −Ｏ−Ｍ−（ＭはＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた少な
くとも１種類以上の元素）をユニットとする主鎖を有す
る高分子材料において、主たる末端の化学構造を、−Ｏ
−ＭＲ1 Ｒ2 …Ｒn- 1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端
基で、ｎは元素Ｍの原子価）とし、そのＭＲ 1 …Ｒn-1
部分の全結合原子対を電気陰性度の差０．７以下とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ素子の層間
などに用いられる絶縁膜、電気回路部品として用いられ
るＩＣ基板など低誘電率材料に関するものである。
などに用いられる絶縁膜、電気回路部品として用いられ
るＩＣ基板など低誘電率材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ素子の高速化、高集積化が進むに
つれ、配線間ならびに層間の容量に起因する信号の遅延
が問題になりつつある。これを解決するためには、層間
絶縁膜の誘電率を下げることが有効な手段である。
つれ、配線間ならびに層間の容量に起因する信号の遅延
が問題になりつつある。これを解決するためには、層間
絶縁膜の誘電率を下げることが有効な手段である。
【０００３】従来、層間絶縁膜としてはテトラエトキシ
シランを加水分解して作製したゾルをスピンオングラス
（ＳＯＧ）法によって成膜する方法が知られている。し
かし、このようにして作製した材料の分子構造は、≡Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ≡の三次元網目構造で空隙を全く有しない
ものであり、誘電率は４．０と高かった。誘電率を下げ
るための方法の１つとして、材料を低密度化することが
考えられる。低密度化の方法として、多孔質化する方法
と、分子構造を疎にする方法がある。
シランを加水分解して作製したゾルをスピンオングラス
（ＳＯＧ）法によって成膜する方法が知られている。し
かし、このようにして作製した材料の分子構造は、≡Ｓ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ≡の三次元網目構造で空隙を全く有しない
ものであり、誘電率は４．０と高かった。誘電率を下げ
るための方法の１つとして、材料を低密度化することが
考えられる。低密度化の方法として、多孔質化する方法
と、分子構造を疎にする方法がある。
【０００４】多孔質化した場合、孔の量に応じて誘電率
は４．７から２．３まで下げられる［青井、第４３回応
用物理学会講演予稿集、２６ｐ−Ｎ−５（１９９
６）］。しかし、多孔質膜は吸湿性などに問題があるた
め、通常の半導体素子や電気回路部品に使うことが難し
い。一方、分子構造を疎にできる材料としてＨＯ−〔Ｓ
ｉ（ＣＨ3 ）2 −Ｏ〕n −Ｈ（ｎは平均４０）で表され
る骨格を有するシロキサンポリマーを各種金属アルコキ
シドを用いて架橋させたものがある［山田ら、日本セラ
ミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集、ｐ１（１９
９６）］。この材料ではシロキサンポリマー部分での架
橋が起こり得ないため、低密度化が実現すると考えられ
る。しかしながら、このようにして作製した材料の誘電
率は３．２〜３．７で低誘電率化はまだ不十分なもので
あった。
は４．７から２．３まで下げられる［青井、第４３回応
用物理学会講演予稿集、２６ｐ−Ｎ−５（１９９
６）］。しかし、多孔質膜は吸湿性などに問題があるた
め、通常の半導体素子や電気回路部品に使うことが難し
い。一方、分子構造を疎にできる材料としてＨＯ−〔Ｓ
ｉ（ＣＨ3 ）2 −Ｏ〕n −Ｈ（ｎは平均４０）で表され
る骨格を有するシロキサンポリマーを各種金属アルコキ
シドを用いて架橋させたものがある［山田ら、日本セラ
ミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集、ｐ１（１９
９６）］。この材料ではシロキサンポリマー部分での架
橋が起こり得ないため、低密度化が実現すると考えられ
る。しかしながら、このようにして作製した材料の誘電
率は３．２〜３．７で低誘電率化はまだ不十分なもので
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、誘電率が低
く、半導体素子、電気回路部品などに適用可能な低誘電
率材料を提供するものである。
く、半導体素子、電気回路部品などに適用可能な低誘電
率材料を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、 ［１］−Ｏ−Ｍ−（ＭはＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた少なくとも１種
類以上の元素）をユニットとする主鎖を有する高分子材
料において、主たる末端の化学構造が、−Ｏ−ＭＲ1 Ｒ
2 …Ｒn-1 （Ｒ 1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端基で、ｎは
元素Ｍの原子価）であり、ＭＲ1 …Ｒn- 1 部分の全結合
原子対が電気陰性度の差０．７以下であることを特徴と
する低誘電率材料。 ［２］前記１の低誘電率材料において、末端の８０％以
上が、−Ｏ−ＭＲ1 Ｒ 2 …Ｒn-1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒ
n-1 は末端基で、ｎは元素Ｍの原子価）であり、ＭＲ1
…Ｒn-1 部分の全結合原子対が電気陰性度の差０．７以
下であることを特徴とする低誘電率材料。 ［３］前記１又は２の低誘電率材料において、Ｒ1 、Ｒ
2 、…Ｒn-1 がアルキル基、Ｈ、ＢＲ2 （ＲはＨまた
はアルキル基）、ＡｌＨ2 の中から選ばれた置換基であ
ることを特徴とする低誘電率材料。 ［４］前記１、２または３記載の低誘電率材料から成る
層間絶縁膜。 ［５］前記１、２または３記載の低誘電率材料から成る
ＩＣ基板。により達成される。
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた少なくとも１種
類以上の元素）をユニットとする主鎖を有する高分子材
料において、主たる末端の化学構造が、−Ｏ−ＭＲ1 Ｒ
2 …Ｒn-1 （Ｒ 1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端基で、ｎは
元素Ｍの原子価）であり、ＭＲ1 …Ｒn- 1 部分の全結合
原子対が電気陰性度の差０．７以下であることを特徴と
する低誘電率材料。 ［２］前記１の低誘電率材料において、末端の８０％以
上が、−Ｏ−ＭＲ1 Ｒ 2 …Ｒn-1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒ
n-1 は末端基で、ｎは元素Ｍの原子価）であり、ＭＲ1
…Ｒn-1 部分の全結合原子対が電気陰性度の差０．７以
下であることを特徴とする低誘電率材料。 ［３］前記１又は２の低誘電率材料において、Ｒ1 、Ｒ
2 、…Ｒn-1 がアルキル基、Ｈ、ＢＲ2 （ＲはＨまた
はアルキル基）、ＡｌＨ2 の中から選ばれた置換基であ
ることを特徴とする低誘電率材料。 ［４］前記１、２または３記載の低誘電率材料から成る
層間絶縁膜。 ［５］前記１、２または３記載の低誘電率材料から成る
ＩＣ基板。により達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】誘電率は材料の巨視的な分極を表
す物性値であるが、その起源は、材料を構成する分子の
配向による分極と、個々の分子に誘起される分極であ
る。三次元的網目構造を有する材料では、配向分極は無
視できるため、誘電率εは材料の密度ρと材料を構成す
る分子の分極率αにより
す物性値であるが、その起源は、材料を構成する分子の
配向による分極と、個々の分子に誘起される分極であ
る。三次元的網目構造を有する材料では、配向分極は無
視できるため、誘電率εは材料の密度ρと材料を構成す
る分子の分極率αにより
【０００８】
【数１】
【０００９】で表される。式中、Ｗは分子の分子量、Ｎ
A はアボガドロ数である。さらに、分極率は電子分極率
と、分子振動に起因する振動分極率の和で与えられる。
本発明の材料の様に共役電子を含まない場合、電子分極
率は分子中の各化学結合に固有な電子分極率の総和にほ
ぼ等しく、分子構造の影響は極めて小さい。一方、振動
分極率は全ての基準振動モードからの寄与の総和として
A はアボガドロ数である。さらに、分極率は電子分極率
と、分子振動に起因する振動分極率の和で与えられる。
本発明の材料の様に共役電子を含まない場合、電子分極
率は分子中の各化学結合に固有な電子分極率の総和にほ
ぼ等しく、分子構造の影響は極めて小さい。一方、振動
分極率は全ての基準振動モードからの寄与の総和として
【００１０】
【数２】
【００１１】で表される。ここで、μは双極子モーメン
ト、ａは基準振動モードを表し、Ｑaは基準振動座標、
ωa は基準振動数である。電子分極率と振動分極率は、
いずれも分子軌道法を用いて計算可能である。本発明で
は、ＡＭ１近似の分子軌道法を用い、電子分極率はＭＯ
ＰＡＣ９３プログラムのＴＤＨＦ法により、振動分極率
はＧａｕｓｓｉａｎ９４プログラムの振動解析を利用し
て（数２）より計算した。
ト、ａは基準振動モードを表し、Ｑaは基準振動座標、
ωa は基準振動数である。電子分極率と振動分極率は、
いずれも分子軌道法を用いて計算可能である。本発明で
は、ＡＭ１近似の分子軌道法を用い、電子分極率はＭＯ
ＰＡＣ９３プログラムのＴＤＨＦ法により、振動分極率
はＧａｕｓｓｉａｎ９４プログラムの振動解析を利用し
て（数２）より計算した。
【００１２】通常、無機・有機の両成分からなる絶縁材
料の合成には、アルコキシシラン、シロキサンポリマ
ー、金属アルコキシドなどを加水分解し、脱水反応によ
り重合させる手法が取られるが、このようにして合成し
た材料の主鎖骨格の模式図を図１に示す。主鎖骨格の全
体は、太線で示す末端を有する部分構造と、それ以外の
末端を持たない部分構造（環状構造等）に分けられる。
一般に、アルコキシシランやシロキサンポリマーは、架
橋剤である金属アルコキシドより反応性が低いため、末
端の大部分は加水分解により生成したＳｉＯＨ（シラノ
ール）基であると考えられる。
料の合成には、アルコキシシラン、シロキサンポリマ
ー、金属アルコキシドなどを加水分解し、脱水反応によ
り重合させる手法が取られるが、このようにして合成し
た材料の主鎖骨格の模式図を図１に示す。主鎖骨格の全
体は、太線で示す末端を有する部分構造と、それ以外の
末端を持たない部分構造（環状構造等）に分けられる。
一般に、アルコキシシランやシロキサンポリマーは、架
橋剤である金属アルコキシドより反応性が低いため、末
端の大部分は加水分解により生成したＳｉＯＨ（シラノ
ール）基であると考えられる。
【００１３】末端を有する部分構造のモデルとして（化
１）に示す鎖状分子（ＲがＯＨ）を、末端を持たない部
分構造のモデルとして（化２）に示す環状分子を考え、
分子軌道法を用いてそれぞれの分極率を計算した。
１）に示す鎖状分子（ＲがＯＨ）を、末端を持たない部
分構造のモデルとして（化２）に示す環状分子を考え、
分子軌道法を用いてそれぞれの分極率を計算した。
【００１４】
【化１】
【００１５】
【化２】
【００１６】その結果を表１（ｇ）、（ｋ）に示す。
【００１７】 〔表１〕 分子構造 末端置換基 電子分極率 振動分極率 分極率 （Ｒ） 〔Å3 〕 〔Å3 〕 〔Å3 〕 ─────────────────────────────────── （ａ） 化１ CH3 22.78 18.32 41.10 （ｂ） 化１ CH2CH3 25.29 17.72 43.01 （ｃ） 化１ H 20.71 21.40 42.11 （ｄ） 化１ BH2 24.37 27.15 51.52 （ｅ） 化１ B(CH3)2 29.58 21.78 51.36 （ｆ） 化１ AlH2 29.68 19.86 49.54 （ｇ） 化１ OH 21.11 64.88 85.99 （ｈ） 化１ OCH3 24.17 53.78 77.95 （ｉ） 化１ CF3 23.62 54.04 77.66 （ｊ） 化１ F 20.18 60.81 80.99 （ｋ） 化２ なし 20.53 16.17 36.70 ───────────────────────────────────
【００１８】これらの電子分極率はほぼ同じ値である
が、鎖状分子の振動分極率は環状分子の約４倍にも達す
る。また、鎖状分子の振動分極率を（数２）に基づいて
解析すると、最大の寄与は最低基準振動（振動数５．２
cm-1）によることがわかった。（化３）に示すように
（式中、側鎖のメチル基は省略）、
が、鎖状分子の振動分極率は環状分子の約４倍にも達す
る。また、鎖状分子の振動分極率を（数２）に基づいて
解析すると、最大の寄与は最低基準振動（振動数５．２
cm-1）によることがわかった。（化３）に示すように
（式中、側鎖のメチル基は省略）、
【００１９】
【化３】
【００２０】この基準振動においては、負に帯電したＯ
Ｈ基の酸素原子が正に帯電した水素原子に対して大きく
変位している。このため、（化３）に示す向きの双極子
モーメントの変化が大きくなり、振動分極を増大させる
ことになる。このように末端部分が相対的に大きく変位
する低振動数の基準振動はポリアセチレン（J. Chem. P
hys., 104 , 4125 (1996))やポリエチレン（J. Chem. S
oc. Faraday Trans., 91, 1641 (1995))など、他の高分
子でも確認されており、鎖状高分子に共通の特徴と考え
られる。
Ｈ基の酸素原子が正に帯電した水素原子に対して大きく
変位している。このため、（化３）に示す向きの双極子
モーメントの変化が大きくなり、振動分極を増大させる
ことになる。このように末端部分が相対的に大きく変位
する低振動数の基準振動はポリアセチレン（J. Chem. P
hys., 104 , 4125 (1996))やポリエチレン（J. Chem. S
oc. Faraday Trans., 91, 1641 (1995))など、他の高分
子でも確認されており、鎖状高分子に共通の特徴と考え
られる。
【００２１】以上の解析より、高分子材料の誘電率を低
くするためには、末端置換基の極性を小さくして、振動
分極を抑制することが効果的と考えられる。（化４）に
様々な末端置換基Ｒの場合に、Ｓｉ−Ｒ部分における結
合原子間の電気陰性度（Ｐａｕｌｉｎｇの値：化学便覧
（丸善、１９９０）より引用）の差を示す。この差が小
さいほど、その結合の極性は小さいと考えられる。
くするためには、末端置換基の極性を小さくして、振動
分極を抑制することが効果的と考えられる。（化４）に
様々な末端置換基Ｒの場合に、Ｓｉ−Ｒ部分における結
合原子間の電気陰性度（Ｐａｕｌｉｎｇの値：化学便覧
（丸善、１９９０）より引用）の差を示す。この差が小
さいほど、その結合の極性は小さいと考えられる。
【００２２】
【化４】
【００２３】また、表１にはそれらの末端置換基を有す
る（化１）のモデル分子に対する分極率の計算値を示
す。（化４）と表１より明らかなとおり、末端Ｓｉ−Ｒ
部分の全結合原子対が電気陰性度の差０．７以下である
（ａ）〜（ｆ）の置換基の場合、その値が０．７を越え
る結合を含む（ｇ）〜（ｊ）と比較して振動分極率が１
／２〜１／３の低い値である。
る（化１）のモデル分子に対する分極率の計算値を示
す。（化４）と表１より明らかなとおり、末端Ｓｉ−Ｒ
部分の全結合原子対が電気陰性度の差０．７以下である
（ａ）〜（ｆ）の置換基の場合、その値が０．７を越え
る結合を含む（ｇ）〜（ｊ）と比較して振動分極率が１
／２〜１／３の低い値である。
【００２４】実際に、材料中のＯＨ基を取り除くために
は、たとえば、作製した材料をＲ1 3 ＳｉＯＲ
2 （Ｒ1 、Ｒ2 はアルキル基）などを加水分解した溶液
に浸し、ＳｉＯＨ基とＲ1 3 ＳｉＯＨを効率よく反応さ
せるため、１１５〜４００nmの波長領域にある紫外線を
照射し、光エネルギーにより脱水縮合を促進させてＳｉ
−Ｏ−ＳｉＲ1 3 を生成させればよい。
は、たとえば、作製した材料をＲ1 3 ＳｉＯＲ
2 （Ｒ1 、Ｒ2 はアルキル基）などを加水分解した溶液
に浸し、ＳｉＯＨ基とＲ1 3 ＳｉＯＨを効率よく反応さ
せるため、１１５〜４００nmの波長領域にある紫外線を
照射し、光エネルギーにより脱水縮合を促進させてＳｉ
−Ｏ−ＳｉＲ1 3 を生成させればよい。
【００２５】本発明の低誘電率材料は、ＬＳＩ素子用層
間絶縁膜、ＩＣ基板など各種電子部品に応用することが
できる。
間絶縁膜、ＩＣ基板など各種電子部品に応用することが
できる。
【００２６】
【実施例】本発明の低誘電率材料を以下の計算例と実施
例によって具体的に説明する。ただし、本発明はこれら
の実施例等だけに限定されるものではない。
例によって具体的に説明する。ただし、本発明はこれら
の実施例等だけに限定されるものではない。
【００２７】計算例１〜６および計算例７は、表１に示
すモデル分子の分極率をもとに、（数１）を用いて材料
の誘電率を算出した例である。材料を構成する高分子鎖
全体の中で、末端を有する部分と末端を持たない部分
（例えば環状構造）の比率をｘ：（１−ｘ），（０≦ｘ
≦１）とする。さらに、末端を有する部分について、末
端構造が−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｒ（ＲはＯＨ以外の
基）であるものと−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 ＯＨであるも
のの比率をｙ：（１−ｙ），（０≦ｙ≦１）とする。こ
の時、（数１）は
すモデル分子の分極率をもとに、（数１）を用いて材料
の誘電率を算出した例である。材料を構成する高分子鎖
全体の中で、末端を有する部分と末端を持たない部分
（例えば環状構造）の比率をｘ：（１−ｘ），（０≦ｘ
≦１）とする。さらに、末端を有する部分について、末
端構造が−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｒ（ＲはＯＨ以外の
基）であるものと−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 ＯＨであるも
のの比率をｙ：（１−ｙ），（０≦ｙ≦１）とする。こ
の時、（数１）は
【００２８】
【数３】
【００２９】と表される。ここで、αR は図１に示す末
端基ＲがＯＨでない鎖状分子の分極率、αOHは特に末端
基がＯＨの場合の分極率であり、α′は図２に示す環状
分子の分極率であり、ＷR 、ＷOH、Ｗ′はそれらモデル
分子の分子量である。これらの分極率に表１の計算値を
用い、密度ρを１．０７ｇ／cm3 と仮定することにより
誘電率を算出した。その結果を表２に示す。
端基ＲがＯＨでない鎖状分子の分極率、αOHは特に末端
基がＯＨの場合の分極率であり、α′は図２に示す環状
分子の分極率であり、ＷR 、ＷOH、Ｗ′はそれらモデル
分子の分子量である。これらの分極率に表１の計算値を
用い、密度ρを１．０７ｇ／cm3 と仮定することにより
誘電率を算出した。その結果を表２に示す。
【００３０】 〔表２〕 区分 Ｒ ｘ ｙ 誘電率 ──────────────────────── 計算例１ CH3 0.3 0.3 3.2 0.3 0.6 2.9 0.3 0.7 2.8 0.3 0.8 2.7 0.3 0.9 2.6 0.3 1.0 2.6 計算例２ CH2CH3 0.3 0.3 3.2 CH2CH3 0.3 0.6 2.9 CH2CH3 0.3 0.7 2.8 CH2CH3 0.3 0.8 2.7 CH2CH3 0.3 0.9 2.6 CH2CH3 0.3 1.0 2.5 計算例３ H 0.3 0.3 3.3 H 0.3 0.6 3.0 H 0.3 0.7 2.9 H 0.3 0.8 2.8 H 0.3 0.9 2.7 H 0.3 1.0 2.6 計算例４ BH2 0.3 0.3 3.3 BH2 0.3 0.6 3.1 BH2 0.3 0.7 3.0 BH2 0.3 0.8 2.9 BH2 0.3 0.9 2.8 BH2 0.3 1.0 2.8 計算例５ B(CH3)2 0.3 0.3 3.2 B(CH3)2 0.3 0.6 3.0 B(CH3)2 0.3 0.7 2.9 B(CH3)2 0.3 0.8 2.8 B(CH3)2 0.3 0.9 2.7 B(CH3)2 0.3 1.0 2.6 計算例６ AlH2 0.3 0.3 3.3 AlH2 0.3 0.6 3.0 AlH2 0.3 0.7 2.9 AlH2 0.3 0.8 2.8 AlH2 0.3 0.9 2.7 AlH2 0.3 1.0 2.6 計算例７ OH 0.3 0.0 3.6 ────────────────────────
【００３１】計算例１〜６は末端ＯＨ基の一部を表２に
示す置換基Ｒに置換した材料であり、いずれの場合も８
０％以上を置換することにより、誘電率は３．０未満の
低い値を示す。一方、計算例７は全ての末端にＯＨ基を
有するため、誘電率は３．０を越えた高い値である。
示す置換基Ｒに置換した材料であり、いずれの場合も８
０％以上を置換することにより、誘電率は３．０未満の
低い値を示す。一方、計算例７は全ての末端にＯＨ基を
有するため、誘電率は３．０を越えた高い値である。
【００３２】次に、実際の合成例を示す。実施例１〜４
はＨＯ−〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 −Ｏ〕 40−Ｈで表されるシ
ロキサンポリマーおよび表３に示した金属のアルコキシ
ドを原料として作製した。
はＨＯ−〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 −Ｏ〕 40−Ｈで表されるシ
ロキサンポリマーおよび表３に示した金属のアルコキシ
ドを原料として作製した。
【００３３】〔表３〕 区分 金属 誘電率 ──────────────── 実施例１ Al 2.6 実施例２ Si 2.6 実施例３ Ti 2.7 実施例４ Ta 2.9 比較例１ Al 3.5 比較例２ Si 3.5 比較例３ Ti 3.6 比較例４ Ta 3.8 ────────────────
【００３４】金属アルコキシドとシロキサンポリマーの
モル比は、実施例１では４：１、実施例２では２：１、
実施例３では４：１、実施例４では３：１とした。これ
らをエタノール溶媒中で撹拌し、水のエタノール溶液を
添加して加水分解し、ゾルを調製した。得られたゾルを
アルミシャーレに流し込み７０℃、１５０℃の２段階で
熱処理し、厚さ０．３mmの板状試料を作製した。この板
状試料をトリエチルシラノール（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＳｉＯＨ
のエタノール溶液に１時間浸した。その後、７０℃で１
時間乾燥させた後、１Ｗ／cm2 の２５４nmの紫外線を照
射しながら、１５０℃で２時間熱処理した。
モル比は、実施例１では４：１、実施例２では２：１、
実施例３では４：１、実施例４では３：１とした。これ
らをエタノール溶媒中で撹拌し、水のエタノール溶液を
添加して加水分解し、ゾルを調製した。得られたゾルを
アルミシャーレに流し込み７０℃、１５０℃の２段階で
熱処理し、厚さ０．３mmの板状試料を作製した。この板
状試料をトリエチルシラノール（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＳｉＯＨ
のエタノール溶液に１時間浸した。その後、７０℃で１
時間乾燥させた後、１Ｗ／cm2 の２５４nmの紫外線を照
射しながら、１５０℃で２時間熱処理した。
【００３５】比較例１〜４はＨＯ−〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2
−Ｏ〕40−Ｈで表されるシロキサンポリマーおよび表３
に示した金属のアルコキシドを原料として作製した。金
属アルコキシドとシロキサンポリマーのモル比は、比較
例１では４：１、比較例２では２：１、比較例３では
４：１、比較例４では３：１とした。これらをエタノー
ル溶媒中で撹拌し、水のエタノール溶液を添加して加水
分解し、ゾルを調製した。得られたゾルをアルミシャー
レに流し込み７０℃、１５０℃の２段階で熱処理し、厚
さ０．３mmの板状試料を作製した。
−Ｏ〕40−Ｈで表されるシロキサンポリマーおよび表３
に示した金属のアルコキシドを原料として作製した。金
属アルコキシドとシロキサンポリマーのモル比は、比較
例１では４：１、比較例２では２：１、比較例３では
４：１、比較例４では３：１とした。これらをエタノー
ル溶媒中で撹拌し、水のエタノール溶液を添加して加水
分解し、ゾルを調製した。得られたゾルをアルミシャー
レに流し込み７０℃、１５０℃の２段階で熱処理し、厚
さ０．３mmの板状試料を作製した。
【００３６】実施例１〜４および比較例１〜４の試料を
粉末状にして、室温で真空デシケータ中に２４時間放置
し、吸着水を取り除いた後、ＦＴ−ＩＲスペクトルを測
定した。比較例１〜４の試料では３７３８および９８０
cm-1に見られる水素結合でつながっていない自由なＳｉ
ＯＨ基に帰属されるピークが検出されたが、実施例１〜
４の試料では、いずれのピークも観測されなかった。
粉末状にして、室温で真空デシケータ中に２４時間放置
し、吸着水を取り除いた後、ＦＴ−ＩＲスペクトルを測
定した。比較例１〜４の試料では３７３８および９８０
cm-1に見られる水素結合でつながっていない自由なＳｉ
ＯＨ基に帰属されるピークが検出されたが、実施例１〜
４の試料では、いずれのピークも観測されなかった。
【００３７】また、ＳｉのＮＭＲを測定したところ、比
較例１〜４の試料ではＤ１（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 −
ＯＨに対応する末端のＳｉ）およびＤ２（−Ｏ−Ｓｉ
（ＣＨ 3 ）2 −Ｏ−に対応するＳｉ）の位置にピークが
検出されたが、実施例１〜４の試料ではＤ１のピークが
消失しており、Ｄ２のピークと共に−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ*
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 のＳｉ* に対応する新たなピークが検出
された。
較例１〜４の試料ではＤ１（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 −
ＯＨに対応する末端のＳｉ）およびＤ２（−Ｏ−Ｓｉ
（ＣＨ 3 ）2 −Ｏ−に対応するＳｉ）の位置にピークが
検出されたが、実施例１〜４の試料ではＤ１のピークが
消失しており、Ｄ２のピークと共に−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ*
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 のＳｉ* に対応する新たなピークが検出
された。
【００３８】試料の両面に電極をつけ、１MHz で誘電率
を測定した結果を表３に示す。実施例１〜４の試料は末
端のＯＨ基が消失しているため、誘電率は３．０以下の
低い値であったが、比較例１〜４の試料はＳｉＯＨ基が
残存するため、誘電率は３．０を越える高い値であっ
た。
を測定した結果を表３に示す。実施例１〜４の試料は末
端のＯＨ基が消失しているため、誘電率は３．０以下の
低い値であったが、比較例１〜４の試料はＳｉＯＨ基が
残存するため、誘電率は３．０を越える高い値であっ
た。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、比誘電率が３．０未満
の低誘電率材料が得られる。ＬＳＩ用層間絶縁膜、ＩＣ
基板など、半導体素子および電気回路部品へこの低誘電
率材料を適用することにより、電気信号の遅延が小さく
なるため、デバイスの高速化に対応することができる。
の低誘電率材料が得られる。ＬＳＩ用層間絶縁膜、ＩＣ
基板など、半導体素子および電気回路部品へこの低誘電
率材料を適用することにより、電気信号の遅延が小さく
なるため、デバイスの高速化に対応することができる。
【図１】高分子架橋材料の主鎖骨格を模式的に示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 真吾 神奈川県川崎市中原区井田３丁目35番１号 新日本製鐵株式会社技術開発本部内
Claims (5)
- 【請求項１】 −Ｏ−Ｍ−（ＭはＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた少な
くとも１種類の元素）をユニットとする主鎖を有する高
分子材料において、主たる末端の化学構造が、−Ｏ−Ｍ
Ｒ1 Ｒ2 …Ｒn- 1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端基
で、ｎは元素Ｍの原子価）であり、ＭＲ1…Ｒn-1 部分
の全結合原子対が電気陰性度の差０．７以下であること
を特徴とする低誘電率材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の低誘電率材料において、
末端の８０％以上が、−Ｏ−ＭＲ1 Ｒ2 …Ｒ
n-1 （Ｒ1 、Ｒ2 、…、Ｒn-1 は末端基で、ｎは元素Ｍ
の原子価）であり、ＭＲ1 …Ｒn-1 部分の全結合原子対
が電気陰性度の差０．７以下であることを特徴とする低
誘電率材料。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の低誘電率材料にお
いて、Ｒ1 、Ｒ2 、…Ｒn-1 がアルキル基、Ｈ、ＢＲ2
（ＲはＨまたはアルキル基）、ＡｌＨ2 の中から選ばれ
た置換基であることを特徴とする低誘電率材料。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の低誘電率材
料から成る層間絶縁膜。 - 【請求項５】 請求項１、２または３記載の低誘電率材
料から成るＩＣ基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17726197A JP3854371B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 低誘電率材料、層間絶縁膜及びｉｃ基板 |
| PCT/JP1998/002367 WO2004074355A1 (ja) | 1997-05-28 | 1998-05-28 | 低誘電率材料、 その製造および使用 |
| US09/424,583 US6589644B1 (en) | 1997-05-28 | 1998-05-28 | Low dielectric constant materials and their production and use |
| US10/121,381 US6737118B2 (en) | 1997-05-28 | 2002-04-12 | Low dielectric constant materials and their production and use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17726197A JP3854371B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 低誘電率材料、層間絶縁膜及びｉｃ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126444A true JPH1126444A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3854371B2 JP3854371B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=16027981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17726197A Expired - Lifetime JP3854371B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-07-02 | 低誘電率材料、層間絶縁膜及びｉｃ基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3854371B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10330486A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Nippon Steel Corp | 低誘電率材料 |
| JP2004152883A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Shinko Electric Ind Co Ltd | キャパシタ素子及びこの製造方法、半導体装置用基板、並びに半導体装置 |
| JP2004152884A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用基板及びこの製造方法、並びに半導体装置 |
| JP2008078621A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 絶縁膜、多層配線装置の製造方法および多層配線装置 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17726197A patent/JP3854371B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10330486A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Nippon Steel Corp | 低誘電率材料 |
| JP2004152883A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Shinko Electric Ind Co Ltd | キャパシタ素子及びこの製造方法、半導体装置用基板、並びに半導体装置 |
| JP2004152884A (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用基板及びこの製造方法、並びに半導体装置 |
| US7223652B2 (en) | 2002-10-29 | 2007-05-29 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Capacitor and manufacturing method thereof, semiconductor device and substrate for a semiconductor device |
| JP2008078621A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 絶縁膜、多層配線装置の製造方法および多層配線装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3854371B2 (ja) | 2006-12-06 |
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