JPS5914641A - シリコ−ン系被覆の形成方法 - Google Patents

シリコ−ン系被覆の形成方法

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JPS5914641A
JPS5914641A JP57123914A JP12391482A JPS5914641A JP S5914641 A JPS5914641 A JP S5914641A JP 57123914 A JP57123914 A JP 57123914A JP 12391482 A JP12391482 A JP 12391482A JP S5914641 A JPS5914641 A JP S5914641A
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Japan
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silicone
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film
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baking
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Toshihiro Nishimura
西村 俊博
Muneo Nakayama
中山 宗雄
Akira Hashimoto
晃 橋本
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TOKYO DENSHI KAGAKU KABUSHIKI
Tokyo Denshi Kagaku KK
Original Assignee
TOKYO DENSHI KAGAKU KABUSHIKI
Tokyo Denshi Kagaku KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコーン系被覆の形成方法に関し、さらに詳
しくは、特に電子材料として有用な絶縁性及び耐熱性に
優れ、かつ厚膜でもひび割れや剥離のない高密度で均一
なシリコーン系被覆の形成方法に関するものである。
近年、特にエレクトロニクス関係の分野における電子材
料として、絶縁性に優れ、しかも耐熱性の良好な樹脂被
覆に対する要求が高まってきている。このような条件を
満たす樹脂としてはポリイミド系やラダーシリコーン系
が挙げられるが、前者においては400℃台の温度が使
用限度であり、500℃以上の温度に耐えるものとなる
と、後者のラダーシリコーン系以外にない。しかしなが
ら、このラダーシリコーン系の被覆を塗布焼成法により
形成した場合、厚さが1ミクロン以下の薄膜においては
耐熱性、絶縁性及び硬度などの物性が良好であるものの
、厚さが1ミクロン以上の厚膜においては、焼成中や冷
却中にひび割れや剥離が生−じるなどの問題があり、そ
のため限られた組成以外のラダーシリコーン系被覆は実
用化されていなかった〇 したがって、特に最近では形成被覆の多様化や厚膜化な
どの要求が高まっていることから、焼成時又は冷却時に
おいてひび割れや剥離の生じないような7リコーン系被
覆の形成が望まれていた。
本発明者らは、このような事情に鑑み、厚膜においても
ひび割れや剥離が生じないようなシリコーン系被覆の形
成方法を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、従来のベー
キングや焼成の温度条件を同一にし、その雰囲気の条件
を変えることによって、その目的を達成しうろことを見
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明シま固体表面に対応するオルガノシロ
キサンオリゴマー又はポリマー溶液を塗布し焼成するこ
とによって、一般式 %式%) (式中のRは炭化水素残基、nは2以上の整数である) で示されるシリコーン系化合物を主体とする被覆を形成
させるに当り、水分を含有する雰囲気中で焼成すること
を特徴とするシリコーン系被覆の形成方法を提供するも
のである。
本発明方法に係わるシリコーン系化合物はポリラダーオ
ルガノシロキ廿ン又はシルセスキオキサンポリマーと呼
ばれる一般’< (R51o y、 )n(式中のR及
びnは前記と同じ意味である)で表わされるシリコーン
系樹脂が主体であって、前記の一般式におけるRとして
は、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基
、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモプロピル
基、トリフルオロメチルエチル基、エチレン基、プロピ
レン基、メタクリロイルオキシエチル基、ビニルフェニ
ルエチル基、メタクリロイルオキシプロピル基、フ′エ
ニル基、クロロフェニル基、ベンジル基、エポキシシク
ロヘキシルエチル基、グリシジルオキシプロピル基又は
3−メチル−3−グリシジルオキシブテニル基などが挙
げられる。
このものは従来知られている方法(例えばJ 、Am。
Chem、Soc、、 82巻6194頁(1960年
)、特開昭50−111198号公報、特開昭53−8
8099号公報など)[従い、有機溶剤可溶性のオルガ
ノシロキサンオリゴマー又はポリマーの溶液を経て調製
しうる。このオルガノシロキサンオリゴマー又はポリマ
ーは、それぞれ単独分子構造でもよいし、また2種以上
を組み合わせて用いることもでき、さらに三官能性だけ
でなく、二官能性のオルガノシロキサンオリゴマー又は
ポリマーを混合して用いてもよい。
次に本発明においてオリゴマー又はポリマーを溶解する
のに用いる有機溶剤としては、アルコール類、エステル
類、ケトン類及び芳香族炭化水素類が好適である。この
アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール
、プロパツール、ブタノール、シクロヘキサノール、ベ
ンジルアルコール、ジメチロールベンゼン、フルフリル
アルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジア
セトンアルコール、エチレンクリコールモノアルキルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、
トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピ
レングリコールモノアルキルエーテルなどを挙げること
ができ、エステル類としては、例えば酢酸アルギルエス
テル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセ
テート、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル
アセテート、プロピレングリコールモノアルギルエーテ
ルアセテート、アセト酢酸エチルエステル、乳酸アルキ
ルエステル、安息香酸アルキルエステル、ベンジルアセ
テート、グリセリンジアセテートなどを挙げることがで
きる。またケトン類としては、例えばアセトン、メチル
エチルケトン、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、
イソホロン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン
、メチルn−ブチルケトン、アセトニルアセトンなどを
挙げることができ、芳香族炭化水素類としては、例エバ
ベンゼン、トルエン、キシレ/、エチルベンゼン、ジエ
チルベンゼン、クメン、テトラリンなどを挙げることが
できる。これらは単独′でもよいし、2種以上を組合わ
せて用いることができる°。
本発明におけるオルガノシロキサ/オリゴマー又はポリ
マーの溶液は、通常その濃度が5〜70重量%、粘度が
2〜20001)の範囲のものが実用上好適である。し
かし、その濃度や粘度は、オリゴマー又はポリマーの組
成や用途、あるいは所望の膜厚などによって、有機溶剤
の量を変えることにより調整しうる。
本発明における被覆の形成方法として、前記の溶液を、
スピンオン、スプレー、ディッピングなどの適当な手段
により塗布し、常温又は加熱によって乾燥あるいはブレ
ベークしたのち、水分を含有すら雰−気中において、好
ましくは300〜700℃の温度でベーキング又は焼成
する方法が用いられる。
本発明における水分を含有する雰囲気は、例えば空気、
窒素、酸素あるいは不活性ガスを水中にバブリングする
方法、水素及び酸素によるパイロジェニック法、焼成炉
中への注水法、超音波加湿法など、目的に応じた手段に
よって形成されうる。
この際の水分言、有量は、少なくとも11000ppに
する必要があり、これよりも少ない量では、厚膜とした
ときのひび割れや剥離を完全に抑制することができない
なお、本発明のベーキング又は焼成に際し、酸素と水分
とが共存した状態で高温にもたらされると、アルキル基
やアリール基などの有機基は燃焼してシリコーン被膜が
酸化ケイ素化する。
従来のシリコーン系被覆の形成方法として、オルガノシ
ロキサンオリゴマー又はポリマーの溶液を塗布後、10
0〜150℃の温度でブレベークし、次いで空気、窒素
又は酸素中で300〜400℃の温度でベーキングした
のち、空気、窒素又・i不活性ガス中において500℃
前後の温度で焼成し、ただちに室温放置による冷却を行
うと(・つた方法が通常用いられているが、この方法に
おし)ては、すでに300〜400℃の温度なおけるベ
ーキングの段階においても、室温放冷するとひび割れや
剥離の発生がしばしばみられるd しかしながら、本発明のシリコーン系被覆の形成方法に
よると、厚膜においてもひび割れや剥離のない高密度で
均一なシリコーン系被覆が得られ、その上このものは耐
熱性及び絶縁性に優れて(・ることから、電子材料とし
て極めて有用である。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 21の三つロフラスコに酢酸3611I(6モル)を入
れ、これにメチルトリクロロ7ラン298I(2モル)
を徐々に刃口えてアセチル化反応を行わせる。3時間か
きまぜたのち、減圧蒸留により生成塩化水素や過剰の酢
酸を留去してメチル) IJアセチルケイ素を得る。
次にメタノールを加えて全量を1600Ji’とし、5
0℃で12時間シラノール化反応を行わせる。
CH,91(OCX)OH5)3十GI50)1−+ 
cH581(OH)3−1− (13■酬3これにより
得た液をA液と称す。
一万、別の24容三つロフラスコに酢[1360,9(
6モル)を入れ、これにフェニルトリクロロシラン42
3.9(2モル)を徐々に加えながらアセチル化反応を
行う。3時間かきまぜたのち、減圧蒸留法により生成塩
化水素と過剰の酢酸を留去してフェニルトリアセチルケ
イ素を得る。
φ−8101s+OHs Cool→φ5i(OOOO
H,)s 十HO1次にメタノールを加えて全量を16
00.9’とし、50℃で12時間シラノール化反応を
行う。
φ5i(OCjOOJ)5−4−OH50H−+φ5i
(OH)5+0H3COOc!Hsこれにより得た液を
B液と称す。
前記のA液60部(重量部、以下同様)、B液40部及
びシクロヘキサノン20部を混合し、ロータリーエバポ
レーターにより、浴温30〜40℃で全量が40部にな
るまで濃縮し、孔径0.45ミクロンのフィルターでろ
過後、鏡面シリコンウェハー上に2000rpmでスピ
ン塗布し、150℃、30分ブレベークして膜厚2ミク
ロンの被膜を得た。
この被膜をもつ試料を拡散炉に装入し、90℃゛以上の
純水中に51部分の割合でバブリングさせた窒素と散票
の混合ガス(4:1)を導入しながら、500℃で30
分間ベーキングしたのち、室温に冷却した。この間の水
の消費量は140I!であった。得られた被膜はひび割
れや剥離が生じてない均一なものであった。
比較例1 実施例1と全く同様にして被膜をもつ試料を作成し、窒
素と酸素の混合ガス(4:1)をそのままで導入してい
る500℃の拡散炉中へ入れ、30分間焼成したのち、
室温に冷却したところ、得ら実施例2 水300m7!中にエチレンジアミン99.9(1,5
モル)全溶解し、これにメチルイソブチルケトン300
tdを加えて2層とした。この液を還流冷却器及び滴下
漏斗を付けた21容三つロフラスコに入れ、油浴を載せ
たヒーター付き磁気スターラーでゆっくりかきまぜなが
ら滴下ロートからフェニルトリクロロシラン212g(
1モル)を約1時間かけて胸下した。滴下終了後、3時
間還流加熱を行ってから冷却したのち、この溶液をメタ
ノール中に注入して樹脂化する。さらにメタノールで洗
浄し、乾燥したのち、トルエンで15チ濃度の樹脂溶液
を作成し、これをネ廿ガラス上にスピンナー200Or
pmで20秒間塗布したのち、オーブンで空気中15(
1℃、30分間プレベークf行った。
90℃以上の純水中に、窒素ガスを511分の割合でバ
ブリングして含水雰囲気を作り、前記の被膜を塗布した
試料を500”C130分間ベーキングした。この間の
水の消費量は、15Q、litであった。
得られた被覆はひび割れのない均一なものであった。
比較例2 実施例2とまったく同様にして被膜をもつ試料を作成し
、窒素雰囲気中500’C130分間ベーキング後、室
温に冷却したところ、被膜には冷却中よりひび割れが発
生した。
実施例3 メチルイソブチルケトン90−、テトラヒドロ゛フラン
90m1. メチルトリクロロシラy30&(0,2モ
ル)、トリエチルアミン28mg(0,2モル)の混合
物を、5oo−の三つロフラスコに入れ、これを水浴中
で冷却し、かきまぜなから150rn!、の純水を少量
づつ滴下して全量を加えたのち、油浴に変えて約110
℃で4時間還流加熱した。次いで冷却後水層と有機層を
分液し、得られた有機層を水洗したのち、メタノールに
より樹脂化する。さらにメタノールで洗浄し、乾燥して
メチルポリシルセスキオキサン(OHs Si O5/
2)nの樹脂を得た。
これを20%ベンゼン溶液として、厚さ1ミクロンの繁
酸化膜を形成させたシリコンウニノー−上に、3000
 rpmでスピン塗布し、オープンで空気中150℃、
30分間ブレベークして試料を作成した。
この試料を、90℃以上の水中に酸素ガスを11/f)
−の割合でバブリングさせて作られた含水雰囲気を通し
た拡散炉中で、600℃、60分間焼成したところ、均
一な接着性のある被膜が得られた。この間の水の消費量
は50I!であった。
比較例3 実施例3とまったく同様にして被膜試料を作成し、酸素
雰囲気中で600℃、60分間焼成したところ、被膜に
はひび割れや剥離が発生した。
特許出願人  東京電子化学株式会社 代理人 阿 形  明

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固体表面に、対応するオルガノシロキサンオリゴマ
    ー又はポリマー溶液を塗布し焼成することによって、一
    般式 %式%) (式中のRは炭化水素残基、nは2以上の整数である) で示されるシリコーン系化合物を主体とする被覆を形成
    させるに当り、水分を含有する雰囲気中で焼成すること
    を特徴とするシリコーン系被覆の形成方法。 2 シリコーン系被覆が、一般式 %式%) (式中のR及びnは前記と同じ意味をもつ)で示される
    シリコーン系化合物のみから成る特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3 シリコーン系被覆が、一般式 %式% (式中のR及びnは前記と同じ意味をもつ)で示される
    シリコーン系化合物及び一般式%式%) (式中のR′は炭化水素残基、mは2以上の整数、Rは
    前記と同じ意味をもつ) で示されるシリコーン系化合物から成る特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 4 雰囲気中の水分が少なくとも1ooo ppmであ
    る特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の方法
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01164323U (ja) * 1988-04-28 1989-11-16

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JPS5550645A (en) * 1978-10-06 1980-04-12 Hitachi Ltd Semiconductor device
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