KR100490853B1 - 반도체의 절연막 형성용 나노 기공 형성 물질 및 이를포함하는 저유전 절연막 - Google Patents

반도체의 절연막 형성용 나노 기공 형성 물질 및 이를포함하는 저유전 절연막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 절연막 형성용 나노기공 형성물질에 관한 것으로, 특히 트리아진계 관능기 함유 나노기공 형성 유기물질과 그 제조방법, 및 이를 포함하는 반도체 소자의 절연막 형성용 조성물, 이를 적용한 절연막, 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 기공 형성 물질은 합성이 용이하며, 분자량 조절, 분자 구조 조절, 미세환경 조절이 용이하여 나노기공 형성 물질로 적합하다.

Description

반도체의 절연막 형성용 나노 기공 형성 물질 및 이를 포함하는 저유전 절연막{NANOPORE FORMING MATERIAL FOR FORMING INSULATING FILM FOR SEMICONDUCTORS AND LOW DIELECTRIC INSULATING FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 반도체의 절연막 형성용 나노 기공 형성 물질에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분자량 조절, 분자 구조 조절, 미세환경 조절이 용이하고, 제조방법이 간단하여 양산이 가능한 트리아진계 관능기를 갖는 나노기공 형성물질과 그 제조방법, 이를 포함하는 반도체 소자의 절연막 형성용 코팅 조성물과 이를 코팅하여 얻은 절연막, 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
최근 반도체 소자의 집적도가 증가하면서 소자 내부를 연결하는 도선의 선폭이 급속하게 줄어들고 있으며, 2003년경에는 0.1 ㎛의 회로 선 폭을 이용한 고밀도의 소자가 개발될 것으로 예상된다. 일반적으로 반도체 소자의 속도는 트랜지스터의 스위칭 속도와 시그널(signal)의 전달 속도에 비례하고, 시그널의 전달 속도는 배선물질의 저항과 층간 절연막의 정전용량의 곱으로 표시되는 RC 지연(delay)에 의하여 결정된다. 소자 크기(dimension)가 0.25 ㎛ 이하로 줄어들수록 RC(Resistance-capacitance) 커플링으로 인한 전파지연(propagation delay), 상호간섭 노이즈(crosstalk noise), 및 소비전력이 중요해진다. 선 굵기의 감소는 금속선의 저항성을 증가시키고 좁은 선폭은 금속선간의 용량을 증가시킨다. 그러므로, 최소 배선폭이 감소함에 따라 소자의 스위칭 속도는 빨라지지만, 상호연결 지연은 전체 지연의 주요 부분이 되고, 전체 칩성능을 감소시킨다. 따라서, 고속의 칩을 제조하기 위해서는 저항이 작은 도체와 유전율이 낮은 절연물질을 사용하여야 한다. 또한 저 유전 물질의 사용은 소비전력 및 상호 간섭(cross-talk) 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.
최근 IBM에서 종래의 알루미늄 배선을 사용하지 않고, 전기 전도도가 높은 구리 배선을 사용하여 20% 이상의 성능 향상을 보인 반도체 시제품을 출시한 바 있다. 반면에 저유전 물질을 적용한 반도체 소자, 특히 2.5 이하의 유전 상수를 갖는 절연물질은 적절한 소재 개발의 미비로 상업화에 어려움을 겪고 있다.
종래의 IC, LSI 등의 반도체 소자의 층간 절연 재료는 유전상수가 4.0인 SiO2가 대부분이며, 저유전 물질로 플루오린이 도핑된 실리케이트(F-SiO2)가 일부 소자에 적용되고 있다. 그러나 F-SiO2의 경우 플루오린의 함량이 6 % 이상일 경우 열적으로 불안정한 상태가 되어 이 방법으로는 유전상수를 3.5 이하로 낮추기 어려운 문제점이 있다. 최근에 이러한 문제점을 해결하기 위하여 극성이 낮고 열적으로 안정한 여러 가지 유기 및 무기 고분자들이 제시되고 있다.
저유전 상수를 갖는 유기 고분자는 폴리 이미드 수지, 폴리 아릴렌 에테르 수지, 및 아로마틱 하이드로카본 수지 등이 알려져 있다. 이들 유기 고분자들은 대부분 유전상수가 3.2 ∼ 2.6로, 일반적으로 유리 전이 온도가 낮고, SiO2 에 비해 탄성률이 현저히 떨어지며 선팽창 계수가 매우 높은 문제점이 있다. 이와 같이 낮은 열적 안정성과 탄성률 및 높은 선팽창 계수를 가지는 유기 고분자는 소자 또는 배선판의 신뢰성을 저하시킬 가능성이 있다.
최근에는 상기 문제점을 해결하기 위해, 상기에서 설명한 유기 고분자보다 열적으로 안정한 알콕시실란계 화합물을 이용한 유기실리케이트 고분자 개발이 진행중이다. 이 방법은 유기 실란을 가수분해 및 축합반응 후 경화 공정을 통하여 유기 실리케이트 막을 형성하는 방법이다. 이러한 재료로서 메틸 또는 수소 실세스퀴옥산은 450 ℃에서 열적으로 안정하다. 그러나, 상기 폴리실세스퀴옥산의 유전 상수 또한 2.7 이상의 비교적 높은 유전 상수를 가지며, 기계적 특성도 충분치 않다.
최근에는 비유전율 2.5 ∼ 3.0의 상기 유기 폴리머나, 유기실리케이트 고분자 등은 여러 문제점에도 불구하고 상용화 단계에 와 있으며, 향후 필요로 하는 비유전율 2.5 이하의 초 저유전 물질에 대한 연구가 진행 중이다. 상기 2.5 이하의 저유전 물질로는 불소 함유 수지와 다공질 막 등이 제안되고 있으나, 아직까지 LSI의 층간 절연막으로 충분한 특성을 갖는 재료가 개발되고 있지는 않다. 상기 불소수지는 2.0 정도의 저유전율을 갖지만 열분해온도가 400 ℃ 이하이기 때문에, 현재의 반도체 공정 온도에서는 충분치 않은 문제점이 있다. 따라서 2.5 ∼ 3.0의 저 유전 물질에 기공을 도입하는 다공질 막이 비유전율 2.5 이하를 구현하는 기술로 주목받고 있다.
상기 다공질 막을 형성하는 종래의 기술로, 미국특허 제5,700,844호는 고분자 프리커서와 폴리머 입자를 분산시켜 고분자 프리커서를 경화시킨 후, 폴리머 입자를 고온에서 2차 가열하여 제거하는 공정으로 다공질 막을 형성하는 방법을 개시하였다. 그러나, 이 경우 기공 형성을 위하여 폴리머 입자를 사용하기 때문에 수 나노의 작은 기공을 형성하기 어렵다.
또한 문헌(Adv. Mater. 1998, Vol. 10, No. 13, 1049)에서는 유기실리케이트 중합체와 열분해 가능한 고분자를 분산시키고, 유기실리케이트를 경화 후, 고온에서 2차 가열하여 유기고분자를 제거함으로써 다공성 초 유전체를 제조하였다. 하지만, 기공 형성을 위해 사용한 하이퍼브랜치드 또는 덴드리머의 경우, 분자량, 분자량 분포, 미세 구조 등의 조절이 어려워 균일한 크기의 미세 기공 형성이 어렵다. 또한 일반적으로 활성화-비활성 반응이 필요하고 정제가 쉽지 않아, 대량 생산이 쉽지 않고 비용이 많이 드는 단점이 있다.
미국특허 제6,126,733호는 기공 형성을 위하여 유기고분자 대신 고 비점의 용매를 사용하였다. 상기 방법은 경화 반응을 거치는 동안에 고 비점의 용매가 나노 크기로 상분리되고, 이차 경화 반응을 거치는 동안에 고 비점의 용매가 증발하여 기공을 형성하는 방법이다. 하지만 이 방법은 겔화 과정 중 고 비점 용매의 상분리 현상과, 막형성의 공정 제어가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 반도체 소자의 고속화와 소비 전력량 감소가 가능하며, 금속 배선의 상호 간섭 현상을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 초저유전 배선 층간 절연막으로 사용될 수 있는 저유전의 나노 기공 형성 물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 합성방법이 용이하고 분자량 조절, 분자구조 조절, 및 미세 환경 조절이 용이하여 절연막의 밀도를 낮출 수 있는 상기 나노 기공 형성 물질의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 기공 형성 물질을 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물과, 이를 이용하여 얻은 반도체 소자의 절연막과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 소자의 절연막 형성용 트리아진계 관능기 함유 나노기공 형성물질에 있어서,
트리아진계 관능기를 함유하는 선형 유기분자 또는 폴리머, 가교 유기폴리머, 하이퍼브렌치드형 유기분자 또는 폴리머, 및 덴드리머형 유기물질로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 200 내지 450 ℃의 온도에서 열분해되고 기공크기가 0.5 내지 100 nm인 나노기공 형성물질을 제공한다.
또한, 본 발명은 반도체 소자의 절연막 형성용 코팅 조성물에 있어서,
a) 트리아진계 관능기 함유 나노기공 형성물질;
b) 하기 화학식 4, 하기 화학식 5, 및 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물의 가수분해 축중합물
을 포함하는 유기실리케이트 중합체; 및
c) 유기용매
를 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물을 제공한다.
[화학식 4]
SiR1 pR2 4-p
상기 식에서,
R1 은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R2는 가수분해 가능한 그룹으로 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; p는 0 내지 2의 정수이며,
[화학식 5]
R3 qR4 3-qSi-M-SiR5 rR6 3-r
상기 식에서,
R3 및 R5 은 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R4 및 R6은 각각 독립적으로 또는 동시에 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고; q 및 r는 각각 독립적으로 또는 동시에 0 내지 2의 정수이고,
[화학식 6]
상기 식에서,
R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; n 및 m은 각각 독립적으로 또는 동시에 3 내지 10의 정수이고; R8 은 알콕시, 하이드록시, 또는 -(CH2)a SiR9 bR10 3-b이다(여기에서, R9는 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, R10는 아세톡시, 하이드록시, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; a는 1 내지 6의 정수이고; b는 0 내지 2의 정수이다).
또한, 본 발명은 반도체 소자의 절연막의 제조방법에 있어서,
a)ⅰ) 상기 화학식 4, 상기 화학식 5, 및 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물의 가수분해 축중합물을 포함하는 유기실리케이트 중합체; 및
ⅱ) 트리아진계 관능기 함유 나노기공 형성물질; 및
ⅲ) 유기용매
를 포함하는 절연막 형성용 조성물 용액을 제공하는 단계;
b) 상기 a)단계의 용액을 반도체 소자의 기재에 도포하여 절연막을 형성시키는 단계; 및
c) 상기 b)단계에서 형성된 절연막을 건조 및 소성하는 단계
를 포함하는 절연막의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기재의 방법으로 제조된 반도체 소자의 절연막을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기재의 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 기공 형성 물질로, 특정온도에서 열분해가 가능하고 제조방법이 용이한 트리아진계 관능기를 갖는 나노기공 형성물질과 그 제조방법, 이를 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물, 이 조성물을 코팅하고 경화하여 제조되는 공중합 유기실리케이트 고분자 층간 절연막, 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
일반적으로, 종래 절연막에 사용되는 유기 고분자들은 그 모양과 크기, 작용기, 미세 환경 등을 임의로 조절하기는 매우 어려웠다. 상기 고분자의 기공 크기와 미세환경을 정확하게 조절할 수 있는 고분자의 대표적인 예로는 덴드리머가 있으나, 기존의 방법으로 합성된 경우 순차적으로 분자 세대를 늘려가는 과정에서 반응 작용기의 활성화-비활성화 과정이 필수적으로 필요하여 합성이 어렵고 비용이 많이 드는 단점이 있다.
이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 트리아진트리클로라이드를 사용하여 나노기공을 형성하는 유기물질을 제공하는 특징이 있다. 상기 트리아진트리클로라이드는 치환정도, 온도, 반응친핵체의 종류에 따라 서로 다른 반응성을 나타낸다. 상기와 같은 트리아진트리클로라이드의 성질을 이용하면 반응 작용기의 활성화-비활성화 과정이 없어도 덴드리머형, 하이퍼브렌치드형, 선형 유기 고분자 등을 쉽게 제조할 수 있다. 즉, 분자의 모양과 크기, 작용기들을 임의로 조절하여 나노 크기의 유기 고분자를 만들 수 있는 것이다. 본 발명에 따른 방법으로 제조된 나노기공 형성물질은 종래의 유기물질 보다 합성이 용이하며, 분자량 조절, 분자 구조 조절, 미세환경 조절이 용이하여 미세 기공형성 물질로 적합하다.
이러한 본 발명의 절연막 형성용 기공 형성 물질은 절연막 내에서 일정한 크기의 기공을 고르게 분포시킬 수 있다. 이때, 기공의 크기, 분포, 기공 형성 온도 등은 기공 형성물질의 종류에 의하여 결정되며, 절연막의 절연 특성에 큰 영향을 미친다. 상기 나노기공 형성물질의 기공크기는 0.5 내지 100 nm인 것이 바람직하며, 0.5 내지 50 nm인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 나노기공 형성 유기물질은 유기 실리케이트와 반응할 수 있는 알콕시실란 관능기를 분자 말단 또는 분자내에 더욱 함유하여도 좋다.
본 발명에서 사용 가능한 기공 형성 유기물질을 도식적으로 예를 들면 하기 화학식 1 내지 3과 같다. 하기 화학식 1의 화합물은 선형 및 하이퍼브랜치드형의 유기물질이며, 하기 화학식 2 및 화학식 3의 화합물은 덴드리머형 유기물질이다. 단, 본 발명이 하기예 만으로 기공형성물질을 한정하지는 않는다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 식에서, L은 200 내지 450 ℃의 온도에서 열분해가 가능한 유기분자 및 유기 고분자이다.
또한, 본 발명은 상기 트리아진계 관능기 함유 나노기공 형성물질을 포함하는 반도체 소자의 절연막 형성용 조성물을 제공한다. 본 발명의 절연막 형성용 조성물은 나노기공 형성물질, 유기실리케이트 중합체, 및 유기용매를 포함한다.
상기 나노기공 형성 물질은 절연막의 밀도를 낮추는 역할을 한다. 상기 나노기공 형성 물질의 함량은 전체 조성물에 대하여 2 내지 80 중량%로 사용하며, 바람직하게는 5 내지 70 중량%로 사용하는 것이 좋다. 상기 나노기공 형성 물질의 함량이 2 중량% 미만이면 유전율을 낮추는 효과가 미미하고, 80 중량%를 초과하면 다공질막의 강도가 충분치 않은 문제가 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 절연막 형성용 조성물은 매트릭스 형성 물질을 포함하는데, 상기 매트릭스 형성물질로는 반도체 고온 공정에 적용이 가능하고, 유전상수가 3.5 이하인 유기, 무기 또는 유기/무기 복합체가 사용 가능하며, 바람직하기로는 실리콘, 탄소, 산소, 수소로 구성된 모노머로부터 제조 가능한 유기실리케이트 올리고머 및 고분자를 사용하며, 더욱 바람직하게는 탄소가 실리콘에 측쇄(side chain) 형태 또는 실리콘 원자 사이의 브릿지 형태로 함유되어 있는 유기실리케이트 중합체를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 사용 가능한 유기실리케이트 중합체에는 큰 제한이 없으며, 최종 경화 후 매트릭스 자체의 유전 상수가 3.5 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.2 이하이고, 더욱 바람직하게는 3.0 이하인 것을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 사용 가능한 유기실란 화합물과 중합체 제조방법은 큰 제한이 없으며, 예를 들면 하기 화학식 4, 하기 화학식 5, 및 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물을 가수분해 축합반응을 시켜 중합체를 제조할 수 있다.
[화학식 4]
SiR1 pR2 4-p
상기 식에서,
R1 은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R2는 가수분해 가능한 그룹으로 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; p는 0 내지 2의 정수이며,
[화학식 5]
R3 qR4 3-qSi-M-SiR5 rR6 3-r
상기 식에서,
R3 및 R5 은 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R4 및 R6은 각각 독립적으로 또는 동시에 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고; q 및 r는 각각 독립적으로 또는 동시에 0 내지 2의 정수이고,
[화학식 6]
상기 식에서,
R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; n 및 m은 각각 독립적으로 또는 동시에 3 내지 10의 정수이고; R8 은 알콕시, 하이드록시, 또는 -(CH2)a SiR9 bR10 3-b이다(여기에서, R9는 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, R10는 아세톡시, 하이드록시, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; a는 1 내지 6의 정수이고; b는 0 내지 2의 정수이다).
본 발명의 유기실리케이트 중합체를 제조하는 방법은 상기 화학식 1, 상기 화학식 2, 및 화학식 3의 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물을 유기용매의 존재 하에서, 또는 벌크 상태에서 물과 촉매를 첨가하고 가수분해 축합 반응을 시켜서 일정한 분자량의 유기 실리케이트 중합체로 얻을 수 있다. 상기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3의 실란화합물의 혼합 순서에는 특정한 제한이 없으며, 전체 사용량을 처음부터 모두 혼합한 후 가수분해 축합 반응을 하여도 좋고, 전체 사용량 중 일정량을 먼저 가수 분해 및 축합반응시켜 일정 분자량으로 키우고, 그 후에 나머지를 첨가하여 추가로 반응시켜도 좋다.
본 발명에서 사용하는 유기용매는 실란화합물, 물 및 촉매를 적절히 혼합하거나 또는 상분리 상태에서 가수분해 축합반응에 큰 지장을 초래하지 않으면 큰 제한은 없다. 상기 유기용매의 예를 들면, n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산 등의 지방족 탄화 수소계 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸 벤젠, 에틸 벤젠, 메틸 에틸 벤젠 등의 방향족 탄화 수소계 용매; 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 4-메틸 2-펜탄올, 사이클로헥사놀, 메틸사이클로 헥사놀, 글리세롤 등의 알코올계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸n-프로필케톤, 메틸n-부틸케톤, 메틸i-부틸케톤, 디에틸케톤, 사이클로헥사논, 메틸사이클로헥사논, 아세틸아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로 퓨란, 에틸에테르, n-프로필에테르, i-프로필에테르, n-부틸에티르, 디글라임(diglyme), 디옥신, 디메틸디옥신, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜n-프로필에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜디프로필에테르 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, i-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트 등의 에스테르계 용매; N-메틸피롤리돈, 포름아마이드, N-메틸포름아마이드, N-에틸포름아마이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디에틸포름아마이드, N-메틸아세트아마이드, N-에틸아세트아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, N,N-디에틸아세트아마이드 등의 아마이드계 용매 등을 사용할 수 있다.
상기 가수분해 및 축합반응에 사용된 유기 용매들은 반응 후 코팅성에 나쁜 영향을 주는 특정 용매, 물 및 반응 부산물을 모두 또는 일정량 제거한 후 막형성에 사용할 수 있다. 또한 목적에 따라 반응 후 2차 유기 용매를 일정량 첨가하여 막형성 유기용매로 사용하거나, 2차 용매 첨가 후 특정 유기용매, 물 및 반응 부산물을 제거한 후 막형성에 사용할 수 있다. 상기 유기 용매들은 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 가수 분해 및 축합반응을 촉진시키기 위해 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 산 촉매 또는 염기 촉매가 사용 가능하다. 상기 산촉매로는 큰 제한이 없으며, 예를 들면, 염산, 질산, 황산, 인산, 불산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 모노클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플로로아세트산, 옥살산, 말론산, 술폰산, 프탈산, 푸마르산, 구연산, 말레산, 올레산, 메틸말론산, 아디프산, p-아미노벤조산, p-톨루엔술폰산 등이 사용 가능하다.
본 발명에서 사용 가능한 염기 촉매로는 형성된 절연막이 반도체 소자의 제조용으로 사용될 경우, 나트륨, 칼륨 등의 반도체 소자에 악 영향을 미치는 금속이온을 포함하지 않는 것이 바람직하며, 이와 같은 염기 촉매로는 암모니아수 또는 유기 아민이 바람직하다. 본 발명에서 사용 가능한 유기 아민은 큰 제한은 없으며, 예를 들면 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, N,N-디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, N,N-디에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, N,N-디프로필아민, N,N-디에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드, 테트라에틸암모늄하이드로옥사이드, 메틸아미노메틸아민, 메틸아미노에틸아민, 에틸아미노메틸아민, 에틸아미노에틸, 메틸알콜아민, 에틸알콜아민, 프로판올아민, N-메틸메틸알콜아민, N-에틸메틸알콜아민, N-메틸에틸알콜아민, N-에틸에틸알콜아민, N,N-디메틸메틸알콜아민, N,N-디에틸메틸알콜아민, N-메틸디메탄올아민, N-에틸디메탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, 메톡시메틸아민, 에톡시메틸아민, 메톡시에틸아민, 에톡시에틸아민, 아닐린, 디아자바이사이클로운데센, 피리딘, 피롤, 피페리딘, 콜린, 피롤리딘, 피페라진 등을 사용할 수 있다. 또한, 무기 염기를 사용할 경우 반응 후 금속이온을 모두 제거한 후 코팅 조성물로 사용한다.
이러한 촉매의 첨가량은 반응 조건에 따라 조절이 가능하며, 사용된 총 실란화합물 1 몰에 대해 0.00001 내지 2 몰로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 촉매의 양이 2 몰을 초과할 경우에는 낮은 농도에서도 반응 속도가 매우 빨라 분자량 조절이 어렵고, 쉽게 겔이 발생할 우려가 있다. 상기 산 및 염기 촉매는 1 종 또는 2종 이상을 동시에 사용할 수 있다. 또는 촉매의 사용 방법에 있어서 조성물을 산 및 염기로 단계적으로 가수분해 축합반응을 실시할 수 있다. 예를 들면, 산으로 가수분해 축합반응을 수행한 후 염기로 다시 반응시키거나, 염기로 먼저 가수분해 축합반응을 수행하고 다시 산으로 반응을 실시할 수 있다. 또한 산 촉매와 염기 촉매로 각각 반응시킨 후 축합물을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 실란화합물의 가수분해를 위하여 물을 첨가한다. 실란화합물의 가수분해에 사용된 최종 물의 양은 사용된 총 실란화합물의 실리콘 원자 1 몰당 1 몰 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 50 몰이고, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 50 몰로 사용하는 것이 좋다. 상기 물의 함량이 1 몰 미만이면 충분히 가수분해 축합 반응이 일어나지 않고, 절연막의 기계적 물성을 저하시킬 수 있다. 상기 물의 첨가 방법은 단속적 또는 연속적으로 첨가가 가능하다. 이때 촉매는 유기용매 중에 미리 첨가해 있어도 좋고, 물을 첨가할 때 또는 물에 미리 용해 또는 분산시키고 있어도 좋다.
상기 가수분해 및 축합반응은 통상 0 내지 100 ℃의 반응온도에서 반응시키는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 80 ℃에서 반응시키는 것이 좋다. 이때 얻어지는 가수분해 축합물의 중량평균 분자량은 폴리스틸렌 환산분자량과 비교하여 500 이상으로 제조될 수 있다. 이 중합체가 절연막에 적용될 때에는 500 내지 1,000,000의 분자량으로 제조되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 절연막 형성용 조성물은 콜로이드 상태의 실리카, 및 계면활성제 등의 성분을 그 목적에 맞게 일정량 더욱 첨가해도 좋다.
본 발명의 조성물은 전 고형분의 농도가 2 내지 60 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%인 것이 절연막의 막 두께와 보전 안정성을 고려하여 적당하다. 여기에서 고형분 농도는 상기 유기용매의 종류 및 사용량에 의하여 조절이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 나노기공 형성물질을 포함하는 반도체 소자의 절연막을 제공할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 유기실리케이트 중합체를 유기용매에 용해하고, 여기에 상기한 나노기공 형성물질을 용해하여 절연막 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 실리콘 웨이퍼, SiO2 웨이퍼, SiN 웨이퍼, 화합물 반도체 등의 기재에 도포하여 저유전 특성을 갖는 절연막을 형성한다.
상기 절연막의 형성 방법은 스핀코트법, 침지법, 롤 코팅법, 스프레이법 등을 사용할 수 있으며, 이들의 방법을 사용하여 일정 두께의 막을 형성하는 것이 가능하다. 그 중에서도 반도체 장치의 다층회로 층간 절연막 제조가 목적일 경우에는 스핀 코트법이 적합하다.
상기 절연막의 두께는 조성물의 점도와 스핀코우터의 회전 속도를 변화시켜 조절할 수 있으며, 통상적으로 반도체 장치의 다층회로구조의 층간 절연막으로 사용하는 경우에 있어서는 0.1 내지 2 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 조성물의 코팅 후에는 건조공정 및 경화공정을 거쳐 3차원 구조의 유기실리케이트 고분자 절연막을 형성하고, 소성공정을 통하여 기공형성 물질을 분해하고 유기실리케이트 막을 더욱 경화시킨다. 상기 건조공정은 통상적으로 프리베이크(pre-bake) 공정과 소프트베이크 (soft-bake) 공정을 포함하는 것을 의미한다. 상기 프리베이크 공정 중에는 사용한 유기용매를 서서히 증발시키고, 소프트베이크 공정 중에는 관능기의 일정량을 가교시키며, 이후의 경화 공정 중에는 잔류 관능기를 더욱 반응시킨다. 상기 건조온도는 30 내지 200 ℃, 경화공정 및 소성온도는 200 ℃ 이상의 온도에서 실시하며, 바람직하기로는 200 내지 500 ℃의 범위에서 각각 실시하는 것이 좋다.
상기 건조공정, 경화공정 및 소성공정은 연속적으로 일정한 속도로 승온시키면서 실시할 수 있으며, 또한 단속적으로 실시할 수도 있다. 단독적으로 실시할 경우, 건조, 경화 및 소성 공정을 각각 1 분 내지 5 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 가열방법은 핫플레이트, 오븐, 퍼니스 등을 사용하는 것이 가능하고, 가열 분위기는 질소, 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 기체분위기, 산소함유 기체(예를 들면 공기 등) 분위기 같은 산소 분위기, 진공상태, 또는 암모니아 및 수소를 함유하는 기체 분위기 하에서 수행하는 것이 가능하다. 상기 가열방법은 건조공정과 소성공정이 모두 같은 가열방법으로 수행하여도 좋고, 각각 다른 방법으로 수행하는 것도 가능하다.
또한, 상기 건조공정과 소성공정을 거친 후 필요에 따라 절연막 내부의 하이드록시기 양을 최소화하기 위하여 표면처리를 실시할 수 있다. 상기 표면처리 방법은 일반적으로 알려진 헥사메틸디실라잔, 알킬알콕시실란, 알킬아세톡시실란과 같은 실릴화 화합물 사용하거나 또는 수소와 같은 환원 분위기 또는 플루오린 함유 가스 하에서 소성하면 표면처리가 가능하다. 절연막의 실릴화 처리 방법은 실릴화 화합물 또는 용매에 희석한 실릴화 화합물에 침지 또는 스핀 코팅시키거나, 실릴화 화합물의 증기 분위기에서 실시하는 것이 가능하고, 실릴화 처리 후에 절연막을 100 내지 400 ℃에 가열하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 얻어지는 막은 절연성이 우수하고, 도막의 균일성, 도막의 내크랙성, 도막의 표면 강도가 모두 우수하기 때문에, LSI, 시스템 LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM 등의 반도체 소자용 층간 절연막, 반도체 소자의 표면 코팅막 등의 보호막, 다층배선 기판의 층간 절연막, 액정표시 소자용의 보호막이나 절연 방지막 등의 용도로 사용하기에 좋다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.
[실시예]
실시예 1
(기공형성 물질의 제조)
트리아진트리클로라이드(0.922 g, 5.0 mmole)가 N-메틸피롤리돈(NMP) 30 ml에 용해된 용액을 폴리에틸렌글리콜(PEG, 평균분자량 750) 12.00 g(16.00 mmole, 3.2당량)과 디이소프로필에틸아민(DIPEA, 2.13 g)이 N-메틸피롤리돈(NMP) 200 ml에 용해된 용액으로 0 ℃에서 20분간 천천히 떨어뜨렸다. 반응용액을 170 ℃에서 밤새도록 반응시키고 온도를 상온으로 식힌 후 감압증류하여 용매를 제거하고 에틸 아세테이트와 헥산에서 재침전법을 이용하여 정제하였다.
(유기실리케이트 중합체의 제조)
테트라하이드로퓨란 18 ㎖에 메틸트리메톡시실란 10 g과 테트라메톡시실란 2,24 g을 첨가하고, 이어서 질산 0.06 g 및 고순도 수 10.57 g을 첨가한 후 50 ℃의 온도에서 밤새도록(overnight) 반응시켰다. 이 반응 용액을 에테르로 희석시킨 후 물로 pH가 중성이 될 때까지 씻어주었다. 얻어진 유기층은 건조제로 물을 제거한 후 유기용매를 진공에서 완전히 제거하여 파우더 상태로 생성물을 얻었다.
(절연막의 제조)
상기 방법으로 합성한 유기실리케이트 중합체를 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트 용매에 완전히 녹인 후, 이 용액에 상기에서 합성한 기공 형성 물질을 전체 고형분에 대하여 20 중량% 녹였다. 전체 용액의 농도는 20 내지 25%로 맞추었다. 이 용액을 충분히 섞은 후 실리콘웨이퍼 위에 스핀 코팅하여 박막을 얻고, 질소 분위기하에서 200 ℃와 430 ℃의 온도에서 1 시간 동안 경화하여 절연막을 제조하였다. FTIR로 유기분자의 소멸을 확인한 후, 경화된 필름의 상태를 광학 현미경과 전자 현미경으로 관찰한 후 그 결과를 도 1에 나타내었고, 도막의 유전 특성을 MIS(metal/insulator/semiconductor) 방식으로 유전 상수를 측정하였다. 도 1에서 보면, 경화막은 상분리가 없는 투명막으로 전자현미경으로 5 nm 이상을 기공을 발견할 수 없었고, 유전상수는 2.15 이하의 낮은 값을 갖는다.
실시예 2
(기공형성 물질 제조)
트리아진트리클로라이드 (0.922 g, 5.0 mmole)가 테트라하이드로퓨란 20 ml에 용해된 용액을 폴리에틸렌글리콜(PEG, 평균분자량 750) 3.94 g(5.25 mmole, 1.05 당량)과 디이소프로필에틸아민(DIPEA, 0.71 g)이 용해된 테트라하이드로퓨란 200 ml 용액에 0 ℃에서 20분간 천천히 떨어뜨린 후, 상온에서 교반하며 밤샘 반응시켰다. 온도를 0 ℃로 내리고 에틸렌디아민 0.34 ml(5.05 mmole, 1.01 당량)을 첨가한 후 24 시간동안 환류 교반하였다. 감압증류하여 용매를 제거하고 디에틸에테르와 헥산에서 재침전법을 이용하여 정제하였다.
(유기실리케이트 중합체의 제조)
테트라하이드로퓨란 18 ㎖에 메틸트리메톡시실란 10 g과 테트라에톡시실란 2,79 g을 첨가하고, 이어서 말레산 0.48 g 및 초순수 10.57 g을 첨가한 후 50 ℃에서 밤새도록(overnight) 반응시켰다. 이 반응 용액을 에테르로 희석시킨 후 물로 pH가 중성이 될 때까지 씻어주었다. 얻어진 유기층은 건조제로 물을 제거한 후 유기용매를 진공에서 완전히 제거하여 파우더 상태로 생성물을 얻었다.
(절연막의 제조)
상기 방법으로 합성한 유기실리케이트 중합체를 메틸 이소 부틸케톤 용매에 완전히 녹인 후, 이 용액에 위에서 합성한 기공 형성 물질을 전체 고형분에 대하여 20 중량% 녹인다. 전체 용액의 농도는 20 ∼ 25%로 맞추었다. 이 용액을 충분히 섞은 후 실리콘웨이퍼 위에 스핀 코팅하여 박막을 얻고, 질소 분위기하에서 200 ℃와 430 ℃의 온도에서 각각 1 시간 동안 경화하여 절연막을 제조하였다. FTIR로 유기분자의 소멸을 확인한 후, 경화된 필름의 상태를 광학 현미경과 전자 현미경으로 관찰하였고, 도막의 유전 특성을 MIS(metal/insulator/semiconductor) 방식으로 유전 상수를 측정하였다. 경화막은 상분리가 없는 투명막으로 전자현미경으로 5nm 이상을 기공을 발견할 수 없었고, 유전상수는 2.15 이하의 낮은 값을 갖는다.
하기 표 1은 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조된 기공형성 물질을 포함하는 절연막의 유전상수를 나타낸 것이다.
기공형성물질(g) 유기실리케이트(g) 총량(g) 나노기공의 분율(%) 굴절율(632.8nm) 유전상수
실시예 1-1 0 1.5171 1.5171 0.0 1.376 2.80
1-2 0.1514 1.3501 1.5015 10.1 1.348 2.62
1-3 0.3095 1.2015 1.511 20.5 1.309 2.45
1-4 0.4479 1.0518 1.4997 29.9 1.273 2.30
1-5 0.5988 0.8963 1.4951 40.1 1.240 2.15
2-1 0 1.5032 1.5032 0.0 1.391 2.80
2-2 0.155 1.3562 1.5112 10.3 1.360 2.66
2-3 0.2981 1.2022 1.5003 19.9 1.323 2.50
2-4 0.4488 1.0445 1.4933 30.1 1.286 2.29
2-5 0.7454 0.7512 1.4966 49.8 1.232 2.02
상기 실시예 1 및 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법으로 제조된 기공형성 물질을 사용하여 유기 실리케이트 고분자 막을 제조한 경우 경화 공정중 상분리 현상이 없고 열분해로 형성된 기공의 크기가 전자 현미경으로 관찰되지 않는 수 나노 이하의 매우 작은 기공을 갖는 저유전 다공성 절연막을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기공 형성 물질은 합성이 용이하고,분자량 조절, 미세구조 조절, 미세 환경조절 등이 용이하여, 나노크기의 매우 작은 기공형성 물질로 적합하다. 따라서, 이를 유기실리케이트 절연막에 적용할 경우 상분리가 적고 기공이 작으며, 절연성이 매우 우수한 반도체 소자의 절연막을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 나노기공 형성물질을 포함하는 절연막의 전자 현미경사진이다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되며, 200 내지 450 ℃의 온도에서 열분해되고, 열분해시 생성되는 기공크기가 0.5 내지 100 nm인 반도체 소자의 절연막 형성용 나노기공 형성물질:
    [화학식 1]
    [화학식 2]
    [화학식 3]
    상기 식에서, L은 200 내지 450 ℃의 온도에서 열분해가 가능한 유기분자 및 유기 고분자이다.
  2. 삭제
  3. a) 제1항의 나노기공 형성물질;
    b) 하기 화학식 4, 하기 화학식 5, 및 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물의 가수분해 축중합물을 포함하는 유기실리케이트 중합체; 및
    c) 유기용매
    를 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물:
    [화학식 4]
    SiR1 pR2 4-p
    상기 식에서,
    R1 은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R2는 가수분해 가능한 그룹으로 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; p는 0 내지 2의 정수이며,
    [화학식 5]
    R3 qR4 3-qSi-M-SiR5 rR6 3-r
    상기 식에서,
    R3 및 R5 은 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R4 및 R6은 각각 독립적으로 또는 동시에 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고; q 및 r는 각각 독립적으로 또는 동시에 0 내지 2의 정수이고,
    [화학식 6]
    상기 식에서,
    R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; n 및 m은 각각 독립적으로 또는 동시에 3 내지 10의 정수이고; R8 은 알콕시, 하이드록시, 또는 -(CH2)aSiR9 bR10 3-b이다(여기에서, R9는 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, R10는 아세톡시, 하이드록시, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; a는 1 내지 6의 정수이고; b는 0 내지 2의 정수이다).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 a)의 나노기공 형성물질의 함량이 2 내지 80 중량%인 절연막 형성용 코팅 조성물.
  5. a)ⅰ) 하기 화학식 4, 하기 화학식 5, 및 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 실란화합물의 가수분해 축중합물을 포함하는 유기실리케이트 중합체; 및
    ⅱ) 제1항의 나노기공 형성물질; 및
    ⅲ) 유기용매
    를 포함하는 절연막 형성용 조성물 용액을 제공하는 단계;
    b) 상기 a)단계의 용액을 반도체 소자의 기재에 도포하여 절연막을 형성시키는 단계; 및
    c) 상기 b)단계에서 형성된 절연막을 건조 및 소성하는 단계
    를 포함하는 절연막의 제조방법:
    [화학식 4]
    SiR1 pR2 4-p
    상기 식에서,
    R1 은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R2는 가수분해 가능한 그룹으로 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; p는 0 내지 2의 정수이며,
    [화학식 5]
    R3 qR4 3-qSi-M-SiR5 rR6 3-r
    상기 식에서,
    R3 및 R5 은 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; R4 및 R6은 각각 독립적으로 또는 동시에 아세톡시, 하이드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고; q 및 r는 각각 독립적으로 또는 동시에 0 내지 2의 정수이고,
    [화학식 6]
    상기 식에서,
    R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고; n 및 m은 각각 독립적으로 또는 동시에 3 내지 10의 정수이고; R8 은 알콕시, 하이드록시, 또는 -(CH2)aSiR9 bR10 3-b이다(여기에서, R9는 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고, R10는 아세톡시, 하이드록시, 또는 치환되지 않거나 불소로 치환된 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고; a는 1 내지 6의 정수이고; b는 0 내지 2의 정수이다).
  6. 제 5 항 기재의 방법으로 제조된 반도체 소자의 절연막.
  7. 제 6 항 기재의 절연막을 포함하는 반도체 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 L은 폴리에틸렌글리콜, 및 에틸아민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 반도체 소자의 절연막 형성용 나노기공 형성물질.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0153036B1 (ko) * 1994-09-06 1998-11-16 강박광 복합막 및 그 제조방법
JP2000034329A (ja) * 1998-05-14 2000-02-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 高分子化合物及びポジ型レジスト組成物
KR20000008631A (ko) * 1998-07-15 2000-02-07 주식회사 동진쎄미켐 실록산을 기본 골격으로 하는 감광성수지 조성물 및 이 조성물을 이용하는 패턴 형성방법
US6391932B1 (en) * 2000-08-08 2002-05-21 Shipley Company, L.L.C. Porous materials
KR20020087287A (ko) * 2001-05-15 2002-11-22 삼성전기주식회사 시아네이트 에스테르-함유 절연조성물, 이로부터 제조된 절연필름 및 절연필름을 갖는 다층인쇄회로기판

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0153036B1 (ko) * 1994-09-06 1998-11-16 강박광 복합막 및 그 제조방법
JP2000034329A (ja) * 1998-05-14 2000-02-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 高分子化合物及びポジ型レジスト組成物
KR20000008631A (ko) * 1998-07-15 2000-02-07 주식회사 동진쎄미켐 실록산을 기본 골격으로 하는 감광성수지 조성물 및 이 조성물을 이용하는 패턴 형성방법
US6391932B1 (en) * 2000-08-08 2002-05-21 Shipley Company, L.L.C. Porous materials
KR20020087287A (ko) * 2001-05-15 2002-11-22 삼성전기주식회사 시아네이트 에스테르-함유 절연조성물, 이로부터 제조된 절연필름 및 절연필름을 갖는 다층인쇄회로기판

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