KR100554327B1 - 실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법 - Google Patents

실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환형 실록산 화합물과 반응성기가 4개 있는 실란계 화합물, 또는 여기에 반응성기가 1개 이상인 실란 화합물 및/또는 케이지형 실록산 화합물을 부가하여 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조한 실록산계 수지, 및 상기 수지를 반도체의 저유전 절연막으로 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 층간 절연막의 형성방법에 관한 것으로, 본 발명의 실록산계 수지를 이용하면 고집적도 반도체 제조시 기계적 물성 및 열안정성이 우수하고 저유전율인 절연막을 용이하게 형성할 수 있다.
실록산계 수지, 케이지형 실록산 화합물, 환형 실록산 화합물, 실란 화합물, 반도체, 절연막, 저유전율

Description

실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법{Siloxane-based resin and method for forming insulating film between interconnect layers in semiconductor using the same}
본 발명은 실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환형 실록산 화합물과 반응성기가 4개 있는 실란계 화합물, 또는 여기에 반응성기가 1개 이상인 실란 화합물 및/또는 케이지형 실록산 화합물을 부가하여 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조한 실록산계 수지, 및 상기 수지를 반도체의 저유전 절연막으로 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 층간 절연막의 형성방법에 관한 것이다.
반도체의 집적도가 증가함에 따라 소자의 성능은 배선 속도에 의해 좌우되며, 배선에서의 저항과 용량(capacity)을 작게 하기 위해서는 층간 절연막의 축적용량을 낮추는 것이 요구된다. 이와 관련하여, 미국특허 제 3,615,272호, 제 4,399,266호 및 제 4,999,397호에서는 반도체 층간 절연막 형성을 위하여, 기존의 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)에 사용되던 유전율 4.00의 SiO2 대신에 SOD(Spin on Deoposition)가 가능한 유전율 2.5~3.1 정도의 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane)을 사용한 예를 개시하고 있으며, 이 경우 우수한 평탄화 특성으로 인해 스핀코팅 방법을 적용하는 것이 가능하였다.
상기 폴리실세스퀴옥산 및 이의 제조방법은 당해 기술분야에 이미 공지되어 있는데 예를 들면, 미국특허 제 3,615,272호에는 벤젠술폰산 수화물 가수분해 매개물 중에서 트리클로로실란을 가수분해하여 수지를 형성한 후, 그 수지를 물 또는 수성황산으로 세척함으로써 근본적으로 완전히 축합된 폴리실세스퀴옥산 수지를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제 5,010,159호에는 아릴술폰산 수화물 가수분해 매개물 중에서 하이드로실란을 가수분해하여 수지를 형성한 후, 그 수지를 중화제와 접촉시키는 단계를 포함하는 폴리실세스퀴옥산 수지의 제조방법이 개시되어 있다. 한편 미국특허 제 6,232,424호에서는 모노머로 테트라알콕시실란(tetraalkoxysilane), 유기실란(organosilane) 및 유기트리알콕시실란(organotrialkoxysilane)을 사용하여 물과 촉매를 이용 가수분해, 축합반응시켜 용액 안정성(solution stability)이 뛰어나고 잘 녹는 성질을 가지는 실리콘 수지 조성물 및 이의 제조방법을 개시하였다. 미국특허 제 6,000,339호에서는 산소 플라즈마에 대한 저항성 및 물성을 개선하고, 두꺼운 박막형성을 형성시키기 위하여 알콕시실란(alkoxysilane), 불소가 함유된 알콕시실란(fluorine-containing alkoxysilane), 알킬알콕시실란(alkylalkoxysilane) 중에 선택된 모노머와 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr) 알콕시드(alkoxide) 화합물을 물과 촉매를 이용하여 반응시킨 실리카계(silica-based) 화합물을 개시하였다. 또한, 미국특허 제 5,853,808호에서는 박막에서 SiO2의 함량을 높이기 위하여 유기실란의 β-위치에 다른 원소 또는 반응성기가 치환된 화합물을 이용하여 생성한 실록산, 실세스퀴옥산계 폴리머 및 이를 이용한 박막 조성물을 개시하였다.
그러나, 이러한 폴리실세스퀴옥산 수지의 사용만으로는 고집적도 반도체 층간 절연막의 유전성을 낮추는데 충분치 않아, 보다 낮은 유전성을 달성할 수 있는 새로운 수지의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 또한, 상기의 실록산계 수지 조성물을 반도체 층간 절연막으로 사용함에 있어 필요한 기계적 물성 및 열안정성, 저항성 등의 물성 향상도 요구되고 있음은 물론이다.
이에, 본 발명은 환형(Cyclic) 실록산 화합물과 반응성기가 4개 있는 실란계 화합물, 반응성기가 1개 이상인 실란계 화합물, 케이지형(Cage) 실록산 화합물 등을 단위체로 사용하여 유전율이 매우 낮은 실록산계 공중합체를 제조하고, 상기 공중합체를 이용하여 저유전성 반도체 층간 절연막을 형성하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 한 측면은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 환형 실록산 화합물과 하기 화학식 2의 구조를 갖는 실란 화합물을 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재 하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조된 실록산계 수지에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112001023613314-pat00001
상기 화학식 1에서,
R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; p는 3 내지 8의 정수이며; m은 1 내지 10의 정수이다.
[화학식 2]
SiX 1 X 2 X 3 X 4
상기 화학식 2에서,
X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이다.
본 발명의 다른 측면은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 환형 실록산 화합물, 및 하기 화학식 2의 구조를 갖는 실란 화합물과 더불어 하기 화학식 3의 구조를 갖는 실란 화합물 및/또는 화학식 4의 구조를 갖는 케이지형 실록산 화합물을 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조된 실록산계 수지에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112001023613314-pat00002
상기 화학식 1에서,
R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; p는 3 내지 8의 정수이며; m은 1 내지 10의 정수이다.
[화학식 2]
SiX 1 X 2 X 3 X 4
상기 화학식 2에서,
X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이다.
[화학식 3]
RSiX 1 X 2 X 3
상기 화학식 3에서,
R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이다.
[화학식 4]
Figure 112001023613314-pat00003
상기 화학식 4에서,
X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; n은 1 내지 12의 정수이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 실록산계 수지를 유기용매에 용해시켜 실리콘 기판 위에 코팅한 후, 열경화시키는 단계를 포함하는 반도체 층간 절연막의 형성방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 실록산계 수지에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실록산계 수지는 환형 실록산 화합물과 반응성기가 4개 있는 실란계 화합물, 또는 여기에 반응성기가 1개 이상 있는 실란계 화합물 및/또는 케이지형 실록산 화합물을 부가하여 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조된 공중합체임을 특징으로 한다.
본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 환형 실록산계 단위체는 산소 원자를 통해 규소 원자가 서로 연결된 환형 구조를 갖는 화합물로서, 말단에 가수분해가 가능한 1개 이상의 작용기를 갖는 유기기가 포함되어 있으며, 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112001023613314-pat00004
상기 화학식 1에서,
R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; p는 3 내지 8의 정수이며; m은 1 내지 10의 정수이다.
상기 환형 실록산계 단위체는 예를 들면, 금속촉매를 이용한 하이드로실릴레이션 반응을 통하여 제조될 수 있으나, 그 제조방법은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체는 규소원자에 가수분해 가능한 작용기가 4개 치환되어 있는 구조로서 하기 화학식 2로 표현된다.
SiX 1 X 2 X 3 X 4
상기 화학식 2에서,
X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이다.
이의 구체적인 예로는 테트라부톡시실란(tetra-n-butoxysilane), 테트라프로폭시실란(tetra-n-propoxysilane), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane), 테트라클로로실란(tetrachlorosilane), 테트라브로모실란(tetrabromosilane), 테트라플루오로실란(tetrafluorosilane), 트리에톡시클로로실란(triethoxychlorosilane),트리메톡시클로로실란(trimethoxychlorosilane) 등이 있다.
본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 또 다른 실란계 단위체는 규소 원자에 가수분해가 가능한 작용기가 1개 이상 치환되어 있는 구조를 갖는 통상의 실란 화합물로서, 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
RSiX 1 X 2 X 3
상기 화학식 3에서,
R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이다.
이의 구체적인 예로는 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 메틸트리프로폭시실란(methyltri-n-propoxysilane), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 페닐트리플루오로실란(phenyltrifluorosilane), 메틸트리클로로실란 (methyltrichlorosilane), 메틸트리브로모실란(methyltribromosilane), 메틸트리플루오로실란(methyltrifluorosilane), 트리에톡시실란(triethoxysilane), 트리메톡시실란(trimethoxysilane), 트리클로로실란(trichlorosilane), 트리플루오로실란 (trifluorosilane) 등이 있다.
본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 케이지형 실록산계 단위체는 산소 원자를 통해 고리내 및 고리간 규소 원자들이 서로 연결된 환형 구조를 갖는 화합물로서, 말단에 가수분해가 가능한 1개 이상의 작용기를 갖는 유기기가 포함되어 있으며, 하기 화학식 4로 표현될 수 있다.
Figure 112001023613314-pat00005
상기 화학식 4에서,
X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; n은 1 내지 12의 정수이다.
상기 케이지형 실록산 단위체는 시판되는 말단의 작용기가 할로겐기인 실록산계 단위체를 그대로 사용하거나, 또는 필요에 따라 상기 말단의 할로겐기를 알킬 기 또는 알콕시기로 변환시킨 후 사용한다. 이와 같은 변환에 사용되는 방법은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 아니하고, 당해 기술분야에서 공지된 임의의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 말단의 할로겐기를 알콕시기로 변환하고자 하는 경우에는 알코올 및 트리에틸아민(triethylamine)과 함께 반응시킴으로써 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명의 실록산계 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 환형 실록산 화합물과 화학식 2로 표시되는 실란계 화합물을 유기용매하에서 촉매와 물을 이용하여 가수분해 및 축합반응시키거나, 여기에 더하여 화학식 3로 표시되는 실란계 화합물 및/또는 화학식 4로 표시되는 케이지형 실록산계 화합물을 부가하여 유기용매하에서 촉매와 물을 이용하여 가수분해 및 축합반응시켜 얻을 수 있다.
본 발명의 실록산계 수지 제조시, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물 간의 몰비는 99.9:0.1 내지 0.1:99.9, 바람직하게는 95:5 내지 50:50의 범위에 들도록 사용하는 것이 좋다. 화학식 3 또는 4로 표시되는 화합물을 부가하여 삼원 공중합하는 경우에는 화학식 1의 화합물은 1 내지 98 몰%의 범위, 화학식 2의 화합물은 1 내지 98 몰%의 범위, 화학식 3 또는 4의 화합물은 1 내지 98의 몰%범위가 되도록 하는 것이 좋다. 화학식 3로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물을 부가하여 사원 중합체를 제조하는 경우에는 화학식 1의 화합물은 1 내지 97 몰%의 범위, 화학식 2의 화합물은 1 내지 97몰%의 범위, 화학식 3의 화합물은 1 내지 97몰%의 범위, 화학식 4의 화합물은 1 내지 97몰%의 범위가 되도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 유기용매로는 방향족 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent), 지방족 탄화수소 용매(aliphatic hydrocarbon solvent), 케톤계 용매(ketone-based solvent), 에테르계 용매(ether-based solvent), 아세테이트계 용매(acetate-based solvent), 알코올계 용매(alcohol-based solvent), 실리콘 용매(silicon-based solvent) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실록산계 수지 제조에 사용되는 촉매의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 벤젠술폰산(benzene sulfonic acid), 옥살산(oxalic acid), 포름산(formic acid), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 트리에틸아민(triethylamine), 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 피리딘(pyridine) 중에서 선택된 일종 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 촉매는 상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 실록산 및 실란 화합물 1몰에 대하여 0.00001몰 내지 10 몰로 첨가되는 것이 바람직하다. 즉, 촉매 대 실록산 및 실란 화합물의 몰비는 0.00001:1 내지 10:1의 범위에 드는 것이 좋다.
상기 가수분해반응 및 축합중합반응 중에 사용되는 물의 양은 사용된 상기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 실록산 및 실란 화합물 1몰에 대하여 0.1몰 내지 1000 몰로 첨가되는 것이 바람직하다. 즉, 물 대 실록산 및 실란 화합물의 몰비는 0.1:1 내지 1000:1의 범위에 드는 것이 좋다.
상기 가수분해반응 및 축합중합반응은 0 내지 200℃, 바람직하게는 50 내지 110℃의 온도에서, 0.1 내지 100시간 동안, 바람직하게는 3 내지 48시간 동안 수행하는 것이 좋다. 반응온도가 0℃ 미만인 경우 중합반응이 너무 느리게 진행되는 반면, 200℃를 초과하는 경우 반응이 너무 빨라져서 반응을 제어하기가 어렵게 된다. 반응시간에 대해서는, 100시간 이상 반응을 수행하여도 부반응으로 인한 문제는 없으나, 경제성 측면에서 비효율적이다.
이와 같이 제조된 본 발명의 실록산계 수지는 3,000 내지 500,000, 바람직하게는 3,000 내지 100,000의 질량평균분자량을 가지며, 제조된 수지내 Si-OR 또는 Si-R로 표시되는 전체 말단기중 Si-OR 함량은 5 몰% 이상인 것이 좋다(이때 R 은 수소원자, 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 3~10개의 환형알킬기 또는 탄소수 6~15개의 아릴기이다). 수지의 질량평균분자량이 3,000 미만이면 박막 형성후 기계적 물성이 저하되고, 500,000을 초과하면 용해성이 급감하여 합성이 어려울 뿐만 아니라 보관시에 겔화되는 문제가 있다. 한편, 수지의 Si-OR 함량이 5 몰% 미만이면 기계적 물성이 열세하고, 후술하는 포로젠과 혼합시 상용성이 저하되므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 실록산계 수지는 반도체 층간 절연막의 매트릭스 전구체(precusor)로 사용될 수 있으며, 이때 기공형성 물질인 포로젠(porogen)을 혼합한 실록산계 수지조성물의 형태로도 사용할 수 있다. 상기 기공형성 물질로서 구체적으로는 대한민국 특허출원 제2001-15883호에 개시된 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 그 유도체, 또는 미국특허 제6,114,458호에 개시된 폴리카프로락톤(polycaprolactone) 및 그 유도체가 사용된다.
이하, 본 발명의 실록산계 수지를 이용한 반도체 층간 절연막의 형성방법에 대하여 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 반도체 층간 절연막 형성방법은 상기 실록산계 수지 또는 수지조성물을 유기용매에 용해시켜 실리콘 기판 위에 코팅하는 단계, 및 상기 코팅된 기 판을 가열하여 실록산계 수지를 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 절연막 형성방법에서 실록산계 수지 또는 수지조성물을 녹이는데 사용되는 유기용매의 종류는 특별히 제한된 것은 아니나, 지방족계 탄화수소; 아니졸(anisole), 메시틸렌(mesitylene), 크실렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소; 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 1- 메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥사논(cyclohexanone), 아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 이소프로필에테르(isopropyl ether)등의 에테르계 용매; 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate) 또는 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 등의 아세테이트계 용매; 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 부틸 알코올(butyl alcohol), 옥틸 알코올(octyl alcohol) 등의 알코올계 용매; 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 등의 아미드계 용매; 실리콘 용매; 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기용매는 실록산계 수지를 기판에 도포하기 위해 요구되는 농도까지 충분한 양이 존재하여야 하며, 상기 실록산계 수지 또는 수지 조성물의 고형분 농도가 0.1 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%가 되도록 녹이는 것이 좋다.
이와 같이 준비된 본 발명의 실록산계 수지 용액을 기판에 도포하기 위한 방법은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 분무 코팅(spray coating), 흐름 코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing) 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 가장 바람직한 도포방법은 스핀 코팅이다. 특히, 스핀 코팅을 행하는 경우, 스핀의 속도는 1000 내지 5000rpm의 범위내에서 조절하는 것이 바람직하다.
도포가 완료되면 코팅된 기판으로부터 유기용매를 증발시켜 실록산계 수지막이 기판상에 침착되게 한다. 이때, 증발방법으로는 코팅된 기판을 주위 환경에 노출시키는 것과 같은 단순 공기 건조법, 또는 경화 공정의 초기 단계에서 진공을 적용하거나 100℃이하에서 약하게 가열하는 방법 등이 사용될 수 있다.
유기용매를 증발시킨 후에는, 코팅된 기판을 1 내지 150분 동안 150 내지 600℃, 바람직하게는 200 내지 450℃의 온도에서 열경화시켜 균열이 없는 불용성 피막을 형성시킨다. 균열이 없는 피막이란 ×1000 배율의 광학현미경으로 관찰했을 때, 육안으로 볼 수 있는 임의의 균열이 관찰되지 않는 피막을 뜻하며, 불용성 피막이란 상기 실록산계 수지 용액의 제조에 사용된 유기용매에 본질적으로 용해되지 않는 피막을 말한다.
상술한 본 발명의 방법에 따라 제조된 박막은 3.0 이하의 유전율, 바람직하게는 2.0~2.7의 유전율을 가지므로, 반도체 층간 절연막으로서 매우 유용하다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
제조예 1: 단위체 합성
제조예 1-1: 환형 구조의 실록산계 단위체 (A) 합성
2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐시클로테트라실록산(2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane) 29.014mmol(10.0g)과 크실렌 용액에 녹아 있는 플레티늄(0)-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 (platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) 0.164g을 플라스크에 투입한 후, 디에틸 에테르 300ml를 넣어 희석시켰다. 이어서, 반응 용기의 온도를 -78℃로 낮춘 후, 트리클로로실란 127.66mmol(17.29g)을 서서히 가한 다음, 반응온도를 서서히 상온까지 승온시켰다. 이후 상온에서 20시간 동안 반응을 진행시키고, 0.1Torr 정도의 감압하에서 휘발성 물질을 제거하였다. 여기에 펜탄 100ml을 가하고, 1시간 동안 교반한 후, 셀라이트(celite)를 통해 여과하여 용액을 얻고, 다시 이 용액으로부터 0.1Torr 정도의 감압하에서 펜탄을 제거하여 하기의 구조를 갖는 액상 화합물을 수득하였다.
Figure 112001023613314-pat00006
상기 액상 화합물 11.28mmol(10.0g)을 테트라히드로퓨란 500ml로 희석시키고, 트리에틸아민 136.71mmol(13.83g)을 첨가하였다. 이어서, 반응온도를 -78℃로 낮추고, 메틸알콜 136.71mmol(4.38g)을 서서히 가한 후, 반응온도를 서서히 상온까지 승온시켰다. 상온에서 15시간 동안 반응을 진행시킨 후, 셀라이트(celite)를 통해 여과하고, 0.1Torr 정도의 감압하에서 휘발성 물질을 제거하였다. 여기에 펜탄 100ml을 가하고, 1시간 동안 교반한 후, 셀라이트(celite)를 통해 여과하여 무색의 맑은 용액을 얻고, 다시 이 용액으로부터 0.1Torr 정도의 감압하에서 펜탄을 제거하여, 하기의 구조를 갖는 단위체 (A)를 수득하였다.
Figure 112001023613314-pat00007
상기 단위체 (A)를 CDCl3에 녹여 측정한 NMR 결과는 다음과 같다.
1H-NMR(300MHz): δ 0.09(s, 12H, 4×-CH3), 0.52~0.64(m, 16H, 4×-CH2CH2-), 3.58(s, 36H, 4×-[OCH3]3)
제조예 1-2: 케이지형 구조의 실록산계 단위체 (B) 합성
옥타(디클로로실릴에틸)-포스(폴리헤드랄 실세스퀴옥산 올리고머)(octa(dichlorosilylethyl)-POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)) 7.194mmol(10.0g)을 테트라히드로퓨란 500ml로 희석시키고, 트리에틸아민 63.310mmol(6.41g)을 첨가하였다. 이어서, 반응온도를 -78℃로 낮추고, 메틸알콜 63.310mmol(2.03g)을 서서히 가한 후, 반응온도를 서서히 상온까지 승온시켰다. 상온에서 20시간 동안 반응을 진행시킨 후, 셀라이트(celite)를 통해 여 과하고, 0.1Torr 정도의 감압하에서 휘발성 물질을 제거하였다. 여기에 펜탄 100ml을 가하고, 1시간 동안 교반한 후, 셀라이트(celite)를 통해 여과하여 무색의 맑은 용액을 얻고, 다시 이 용액으로부터 0.1Torr 정도의 감압하에서 펜탄을 제거하여, 하기의 구조를 갖는 단위체 (B)를 수득하였다.
Figure 112001023613314-pat00008
상기 단위체 (B)를 CDCl3에 녹여 측정한 NMR 결과는 다음과 같다.
1H-NMR(300MHz): δ 0.11(s, 48H, 8×-[CH3]2), 0.54~0.68(m, 32H, 8×-CH2CH2-), 3.43(s, 24H, 8×-OCH3)
실시예 1: 실록산계 수지 합성
실시예 1-1: 환형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (A)와 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C)를 이용한 실록산계 수지 합성
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 제조예 1-1에서 합성한 환형 단위체 (A)와 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C)로서 테트라메톡시실란(TMOS)을 각각 정량한 후, 테트라히드로퓨란 50ml로 희석시켜 플라스크에 투입하고, 플라스크의 내부 온도를 -78℃까지 내렸다. -78℃에서 일정량의 금속이온이 제거된 물(D.I.-water)에 일정량의 염산을 서서히 첨가한 후, 온도를 60℃로 서서히 승온시켰다. 이후 60℃ 에서 반응을 16시간 동안 진행시켰다. 반응용액을 분별깔대기에 옮긴 후, 디에틸에테르 150ml를 첨가하고, 물 30ml로 3회 세척한 다음, 감압하에서 휘발성 물질을 제거하여 흰색 분말 형태의 중합체를 얻었다. 상기 중합체를 소량의 아세톤에 용해시키고, 이 용액을 기공이 0.2μm인 실린지 필터로 여과하여 미세한 분말 및 기타 이물질을 제거하고 맑은 용액 부분만을 취한 후, 물을 서서히 가하였다. 이때 생성된 흰색 분말과 용액 부분(아세톤과 물의 혼합용액)을 분리한 후, 0 내지 5℃의 온도로 0.1 Torr 감압하에서 상기 흰색 분말을 건조시켜 분별된 실록산계 수지를 수득하였다. 각각의 중합체 합성에 사용된 단위체, 촉매, 물 및 수득한 실록산계 수지의 양은 하기 표 1과 같다.
수지 단위체 종류 (mmol) HCl (mmol) H2O (mmol) 수득량 (g)
단위체(A) 단위체(C)
(a) 5.999 0.667 0.747 248.828 2.39
(b) 5.999 2.571 0.823 274.213 2.46
(c) 5.999 5.999 0.960 319.915 2.53
실시예 1-2: 환형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C), 그리고 반응성기가 1개 이상 있는 실란계 단위체 (D)를 이용한 실록산계 수지 합성
환형 구조를 가지는 실록산계 모노머 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C)로서 테트라메톡시실란(TMOS), 그리고 반응성기가 3개 있는 실란계 모노머 (D)로서 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane)을 사용하는 것 외에는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 반응시켜 실록산계 수지를 수득하였다. 각각의 중합체 합성에 사용된 단위체, 촉매, 물 및 수득한 실록산계 수지의 양은 하기 표 2와 같다.
수지 단위체 종류 (mmol) HCl (mmol) H2O (mmol) 수득량 (g)
단위체(A) 단위체(C) 단위체(D)
(d) 10.799 5.144 1.197 1.538 512.466 5.04
실시예 1-3: 환형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C), 그리고 케이지형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (B)를 이용한 실록산 수지 합성
환형 구조를 가지는 실록산계 모노머 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C)인 테트라메톡시실란(TMOS), 그리고 케이지형 구조를 가지는 실록산계 모노머 (B)를 사용하는 것 외에는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 반응시켜 실록산계 수지를 수득하였다. 각각의 중합체 합성에 사용된 단위체, 촉매, 물 및 수득한 실록산계 수지의 양은 하기 표 3과 같다.
수지 단위체 종류 (mmol) HCl (mmol) H2O (mmol) 수득량 (g)
단위체(A) 단위체(B) 단위체(C)
(e) 10.799 1.200 5.144 1.598 532.494 5.37
실시예 1-4: 환형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C), 반응성기가 1개 이상 있는 실란계 단위체 (D), 및 케이지형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (B)를 이용한 실록산 수지 합성.
환형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (A), 반응성기가 4개 있는 실란계 단위체 (C)로서 테트라메톡시실란(TMOS), 반응성기가 3개 있는 실란계 단위체 (D)로서 메틸트리메톡시실란, 및 케이지형 구조를 가지는 실록산계 단위체 (B)를 사용하는 것 외에는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 반응시켜 실록산계 수지를 수득하였다. 각각의 중합체 합성에 사용된 단위체, 촉매, 물 및 수득한 실록산계 수지의 양은 하기 표 4와 같다.
수지 단위체 종류 (mmol) HCl (mmol) H2O (mmol) 수득량 (g)
단위체(A) 단위체(B) 단위체(C) 단위체(D)
(f) 9.598 1.200 5.144 1.197 1.490 496.428 4.76
실시예 2: 수지의 조성 분석
상기 실시예 1로부터 수득한 실록산계 수지의 분자량, Si-OH 함량, Si-OCH3 함량, Si-CH3 함량 측정치는 하기 표 5와 같다.
수지 Mw MWD Si-OH (%) Si-OCH3 (%) Si-CH3 (%)
(a) 29316 7.85 35.1 1.3 63.6
(b) 26778 7.46 37.1 1.5 61.4
(c) 19904 6.30 27.1 1.5 71.4
(d) 23654 6.53 28.3 1.9 69.8
(e) 60452 8.70 17.2 0.8 82.0
(f) 54213 7.86 21.6 2.0 76.4
[물성 측정 방법]
※분자량: 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatogrphy, Waters社)로 분석하였다.
※Si-OH 함량, Si-OCH3 함량, Si-CH3 함량: 핵자기공명 분석기(NMR, Bruker社)로 분석하였다.
Si-OH(%)=Area(Si-OH)/[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)+Area(Si-CH3)]×100
Si-OCH3(%)=Area(Si-OCH3)/[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)+Area(Si-CH3 )]×100
Si-CH3(%)=Area(Si-CH3)/[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)+Area(Si-CH3 )]×100
실시예 3: 박막두께, 굴절율 및 유전율 측정
상기 실시예 1로부터 수득한 실록산계 수지 또는 이 수지에 기공형성 물질인 헵타키스[2,3,6-트리-메톡시]-베타-사이클로덱스트린(heptakis[2,3,6-tri-O-methyl]-β-cyclodextrin)을 하기 표 6과 같은 중량비로 혼합한 다음, 고형분 농도가 25 wt%가 되도록 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate)에 녹인 후, 이 용액을 3000 rpm으로 30 초간 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅(spin-coating)을 하였다. 상기 코팅된 기판을 질소 분위기의 핫플레이트(hot plate) 상에서 100℃에서 1 분, 250℃에서 1 분간 순차적으로 소프트 베이킹(soft baking)을 실시하여 유기용제를 충분히 제거하였다. 이어서, 진공 분위기에서 승온속도를 3℃/min으로 하여 420℃ 까지 승온시킨 후, 420℃에서 1 시간 소성시켜 테스트 시편을 제작하였다. 완성된 테스트 시편 각각에 대해서, 프리즘 커플러(prism coupler), 엘립소미터(ellipsometer) 및 프로파일러(profiler)를 이용하여 기판 상에 형성된 박막의 두께를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 요약하여 나타내었다.
한편, 상기 실록산계 수지 박막의 유전율을 Hg CV 미터(SSM 490i CV system, Solid State Measurements)를 이용하여, 약 1 MHz의 주파수에서 게이트 전압(gate voltage)이 -220V 내지 220V인 범위내에서 측정하였다.
유전율을 측정하기 위해서는 사전에 박막두께와 유전율을 알고 있는 기준물질(예: 열산화 실리콘옥사이드)이 코팅된 시편에 대해 정전용량(Capacitance)을 측정하고, 하기 수학식 1을 이용하여 Hg 전극과 상기 시편과의 접촉면적을 구해 기준값으로 한다.
A= C × t / k
상기 식에서, A는 Hg와 시편의 접촉면적, C는 측정된 정전용량, t는 막의 두께, 및 k는 기준물질의 유전율(열산화 실리콘옥사이드의 경우에는 3.9)이다.
C-V 측정시 테스트 시편의 정전용량과 상기 기준값을 바탕으로 한 막 두께( 이하, "환산두께"라 함)가 측정되므로, 이 환산두께와 위에서 측정한 테스트 시편의 막 두께를 하기 수학식 2에 대입하여 테스트 시편의 유전율을 계산하였다.
k테스트시편 = 3.9 × t테스트시편환산두께
상기와 같이 측정된 유전율을 하기 표 6에 나타내었다.
수지 수지 조성물 수지:기공형성물질(w/w) 프리즘 커플러 엘립소미터 프로파일러 유전율
두께(Å) 굴절율 두께(Å) 굴절율 두께(Å)
(a) (a) 100:0 10032 1.4333 10125 1.431 9931 2.49
(a-1) 90:10 9674 1.3921 9855 1.386 9536 2.35
(a-2) 50:50 10282 1.3109 10230 1.315 10103 1.67
(b) (b) 100:0 9428 1.4339 9589 1.433 9321 2.64
(b-1) 90:10 9344 1.3966 9252 1.395 9341 2.41
(b-2) 70:30 9425 1.3510 9411 1.321 9420 2.17
(c) (c) 100:0 9208 1.4312 9380 1.432 9100 2.65
(c-1) 90:10 9099 1.3964 9112 1.384 9056 2.49
(c-2) 70:30 9781 1.3435 9653 1.311 9653 2.26
(c-3) 50:50 10738 1.3125 10023 1.309 10562 1.51
(d) (d) 100:0 8518 1.4414 8574 1.441 8514 2.51
(d-1) 70:30 8432 1.3356 8534 1.330 8234 2.31
(e) (e) 100:0 12190 1.4263 12230 1.430 11968 2.42
(e-1) 70:30 10606 1.3463 10651 1.345 10521 2.29
(f) (f) 100:0 9164 1.4364 9224 1.433 9095 2.47
(f-1) 70:30 9806 1.3465 9901 1.340 9767 2.27
실시예 4: 기계적 특성(mechanical properties) 측정
실시예 4-1: 경도와 탄성 모듈러스(elastic modulus) 측정
삭제
상기 실시예 3에서 제조된 박막의 경도와 탄성 모듈러스는 MTS사의 나노인덴터(nanoindenter) II 를 이용하여 정량적으로 분석되었다. 각 시편에 대하여 신뢰성있는 데이터를 수집하기 위해 6 군데를 압입(indent)하였으며, 압입개시 후 압입깊이가 박막 전체 두께의 10%가 되었을 때의 박막의 경도와 모듈러스의 평균값으로부터 그 값을 구하였고 이를 표 7에 나타내었다. 이때 박막의 두께는 프리즘커플러를 이용하여 측정되었다.
수지 수지조성물 수지:기공형성물질 (w/w) 기계적 특성
경도(GPa) 모듈러스(GPa)
(a) (a) 100:0 1.00 6.16
(a-1) 90:10 0.72 4.56
(a-2) 50:50 0.34 2.74
(b) (b) 100:0 1.06 6.36
(b-1) 90:10 0.83 4.70
(b-2) 70:30 0.54 3.78
(c) (c) 100:0 1.04 6.62
(c-1) 90:10 0.82 5.07
(c-2) 70:30 0.48 3.52
(c-3) 50:50 0.38 2.90
(d) (d) 100:0 1.06 6.72
(d-1) 70:30 0.46 3.29
(e) (e) 100:0 0.85 4.93
(e-1) 70:30 0.38 2.87
(f) (f) 100:0 0.89 5.57
(f-1) 70:30 0.37 2.79
실시예 4-2: 박막의 균열이 생기지 않는 두께(crack-free thickness) 측정
상기 실시예 1에서 제조된 실록산계 수지 (c), 또는 이 수지와 기공형성 물질인 헵타키스[2,3,6-트리메톡시]-베타-사이클로덱스트린(heptakis[2,3,6-tri-O-methyl]-β-cyclodextrin)을 7 : 3 중량비로 섞은 혼합물을 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트에 고형분이 각각 25, 27, 29, 31, 33, 35wt%가 되도록 녹여 조성물을 제조하고, 이 조성물을 3000rpm으로 30초간 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅을 하였다. 상기 코팅된 기판을 질소 분위기의 핫플레이트(hot plate)상에서 100℃에서 1 분, 250℃에서 1 분간 순차적으로 가열하여 유기용제를 충분히 제거하였다. 이어서 진공 분위기에서 승온속도를 3℃/min으로 하여 420℃까지 승온시킨 후, 420℃에서 1 시간 소성시켜 테스트 시편을 제작하였다. 제작한 박막의 상태를 광학현미경으로 관찰하여 균열(crack) 이 발생하는 두께를 측정하여 균열이 생기지 않는 두께를 구한 결과를 표 8에 나타내었다.
수지 수지조성물 수지:기공형성물질(w/w) 균열이 생기지 않는 두께(㎛)
(c) (c) 100:0 1.7
(c-2) 70:30 1.5
실시예 5: 수지의 열안정성(Thermal stability) 측정
실시예 1에서 제조된 실록산계 수지 (c) 또는 이 수지와 기공형성 물질인 헵타키스[2,3,6-트리메톡시]-베타-사이클로덱스트린(heptakis[2,3,6-tri-O-methyl]-β-cyclodextrin)을 5:5 중량비로 섞은 혼합물을 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate)에 고형분 농도가 25 wt%가 되도록 녹인 후, 이 용액을 3000rpm으로 30 초간 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅 하였다. 상기 코팅된 기판을 질소 분위기의 핫플레이트(hot plate)상에서 100℃에서1 분간, 250℃에서 1 분간 순차적으로 가열하여 유기용제를 충분히 제거하였다. 이어서 진공 분위기에서 3℃/min의 승온속도로 420℃까지 승온시킨 후, 420℃에서 1 시간 소성시켜 테스트 시편을 제작하였다. 제작한 박막의 두께 및 굴절률을 측정하고, 다시 3℃/min의 승온속도로 420℃까지 승온한 후, 420℃에서 1 시간 소성시키는 과정을 2회 더 반복한 후, 제조한 필름의 굴절율, 두께를 측정하여 두께 및 굴절율의 변화율을 구하였다. 이때 박막의 두께는 프리즘커플러를 이용하여 측정하였으며 그 결과를 표 9에 요약하였다.
수지 수지조성물 수지:기공형성물질(w/w) 두께(Å) 굴절율(R.I.)
평균 변화율(%) 평균 변화율(%)
(c) (c) 100:0 9732 0.21 1.437 0.07
(c-3) 50:50 13714 1.65 1.332 0.19
* 두께 변화율(%)=[(1 회 소성시킨 이후 두께 측정값-3 회 소성시킨 이후 두께 측정값)÷1 회 소성시킨 이후 두께 측정값] x 100
* 굴절율 변화율(%)=[(1 회 소성시킨 이후 굴절율 측정값-3 회 소성시킨 이후 굴절율 측정값)÷1 회 소성시킨 이후 굴절율 측정값] x 100
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실록산계 수지를 이용하면 기계적 물성이 우수하고, 열안정성이 높으며, 균열에 대한 저항성이 우수한 저유전율의 절연막을 용이하게 형성할 수 있다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1의 구조를 갖는 환형 실록산 화합물, 하기 화학식 2의 구조를 갖는 실란 화합물, 및 하기 화학식 4의 구조를 갖는 케이지형 실록산 화합물을 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재 하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조된 실록산계 수지.
    [화학식 1]
    Figure 112005019965807-pat00009
    상기 화학식 1에서,
    R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; p는 3 내지 8의 정수이며; m은 1 내지 10의 정수이다.
    [화학식 2]
    SiX1X2X3X4
    상기 화학식 2에서,
    X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이다.
    [화학식 4]
    Figure 112005019965807-pat00012
    상기 화학식 4에서,
    X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; n은 1 내지 12의 정수이다.
  2. 하기 화학식 1의 구조를 갖는 환형 실록산 화합물, 하기 화학식 2의 구조를 갖는 실란 화합물, 하기 화학식 3의 구조를 갖는 실란 화합물 및 하기 화학식 4의 구조를 갖는 케이지형 실록산 화합물을 유기용매 중에서 촉매와 물의 존재하에 가수분해 및 축합중합시켜 제조된 실록산계 수지.
    [화학식 1]
    Figure 112005019965807-pat00010
    상기 화학식 1에서,
    R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; p는 3 내지 8의 정수이며; m은 1 내지 10의 정수이다.
    [화학식 2]
    SiX1X2X3X4
    상기 화학식 2에서,
    X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이다.
    [화학식 3]
    RSiX1X2X3
    상기 화학식 3에서,
    R은 수소 원자, 탄소수 1~3개의 알킬기(alkyl group), 탄소수 3~10개의 환형알킬기(cycloalkyl group) 또는 탄소수 6~15개의 아릴기(aryl group)이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이다.
    [화학식 4]
    Figure 112005019965807-pat00011
    상기 화학식 4에서,
    X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기(alkoxy group) 또는 할로겐기(halogen group)이며, 이중 적어도 하나는 알콕시기 또는 할로겐기이고; n은 1 내지 12의 정수이다.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 유기용매는 방향족 탄화수소 용매, 지방족 탄화수소 용매, 케톤계 용매, 에테르계 용매, 아세테이트계 용매, 알코올계 용매, 실리콘 용매, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 촉매는 염산, 질산, 벤젠술폰산, 옥살산, 포름산, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 트리에틸아민, 탄산수소나트륨, 피리딘 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  5. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 촉매는 실록산 및 실란 화합물 1몰에 대하여 0.00001몰 내지 10 몰로 첨가되는 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  6. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 가수분해반응 및 축합중합반응에 있어 물의 양은 실록산 및 실란 화합물 1몰에 대하여 0.1몰 내지 1000 몰로 첨가되는 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  7. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 수지 제조는 0 내지 200℃의 온도에서 0.1 내지 100시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  8. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 실록산계 수지의 Si-OR(R은 수소원자 또는 탄소수 1~3개의 알킬기, 탄소수 3~10개의 환형알킬기 또는 탄소수 6~15개의 아릴기임.) 함량은 5 몰% 이상인 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  9. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 실록산계 수지의 질량평균분자량은 3,000 내지 500,000인 것을 특징으로 하는 실록산계 수지.
  10. 제 1항 또는 2항의 실록산계 수지와 기공을 형성하는 물질인 포로젠(porogen)을 혼합하는 것을 특징으로 하는 실록산계 수지 조성물.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 포로젠이 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 폴리카프로락톤(polycaprolactone) 또는 이들의 유도체인 것을 특징으로 하는 실록산계 수지 조성물.
  12. 제 10항의 실록산계 수지 조성물을 유기용매에 용해시켜 실리콘 기판 위에 코팅한 후, 열경화시키는 단계를 포함하는 반도체 층간 절연막의 형성방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 유기용매는 지방족계 탄화수소 용매, 방향족계 탄화수소 용매, 케톤계 용매, 에테르계 용매, 아세테이트계 용매, 알코올계 용매, 아미드계 용매, 실리콘 용매 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 층간 절연막의 형성방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 실록산계 수지 조성물을 고형분 농도가 0.1 내지 80 wt%가 되도록 상기 유기용매에 녹이는 것을 특징으로 하는 반도체 층간 절연막의 형성방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 열경화는 150 내지 600℃의 온도에서 1 내지 150분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 층간 절연막의 형성방법.
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