KR19980080834A - 전기 절연성 박막 형성용 조성물 및 이로부터 박막을형성하는 방법 - Google Patents

전기 절연성 박막 형성용 조성물 및 이로부터 박막을형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본원에는 유전 상수가 낮은 절연막을 형성하기 위한 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법이 기재되어 있다. 당해 조성물은 전기 절연성 경화성 무기 수지 또는 유기 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 포함한다. 본 발명의 절연막은, 당해 조성물을 기판의 표면에 도포한 다음, 수지(A)의 경화 도중 또는 경화 후에 기판을 가열하여 성분(C)로부터 기체를 발생시킴으로써 제조한다.

Description

전기 절연성 박막 형성용 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법
본 발명은 전기 절연성 박막 형성용 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 유전 상수가 낮은 절연성 박막 형성용 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
실리카 절연성 박막이 전자 소자에서 보호층 및 전기 절연층으로서 사용되는 것으로 공지되어 있다. 당해 분야에서는 수지와 용매를 포함하는 조성물을 습식 피복법이 일반적으로 광범위하게 채택되고 있다. 예를 들면, 미국 특허 제4,756,977호에는 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지의 용매 용액을 기판 위에 도포하고, 용매를 증발시킨 다음 150 내지 1,000℃ 온도로 가열하여 세라믹형 실리카로 전환시킴으로써 전자 소자를 실리카 박막으로 피복하는 방법이 교시되어 있다.
이러한 소자들은 크기가 축소되어 보다 고도로 집적되기 때문에 유전 상수가 보다 낮은 절연층이 요구되어 왔다. 예를 들면, 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 경화시켜 생성된 박막에 대한 유전 상수는 2.7인 것으로 보고되었다[참조: 43rd Extended Abstracts of the Japan Society of Applied Physics and Related Societies, page 654, Abstract 26a-N-6]. 그러나, 0.18㎛ 보다 협소하도록 고안되는 차세대의 고도의 집적 회로에서의 전기 절연성 박막에 대해서는 2.7 미만의 유전 상수가 요구된다. 현재까지는, 고도의 집적 회로에 적합한 전기 절연성 박막, 예를 들면, 실리카 막에 있어서 상기와 같이 낮은 유전 상수를 안정하고도 고도로 재생가능한 수준으로 생성시키는 방법이 밝혀진 바가 없다.
한편, 절연성 박막의 유전 상수는 일반적으로 이러한 박막을 다공성 구조로서 제조함으로써 저하될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,548,159호에는 고도의 집적 회로에서 유전층으로서 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지의 베이킹된 생성물을 사용함으로써 다공성 구조를 갖는 절연성 박막을 형성하는 것에 관해 보고되어 있다. 그러나, 상기 미국 특허에는 이러한 다공성 구조를 형성시키기 위한 어떠한 구체적인 방법도 기술되어 있지 않다. 따라서, 앞서 언급된 바와 같이, 유전 상수가 낮은, 예를 들면, 유전 상수가 실질적으로 2.7 미만인 전기 절연성 박막을 형성할 수 있는 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법이 지금까지 공지된 바 없다.
본 발명의 목적은 유전 상수가 낮은 전기 절연성 박막을 제조할 수 있는 조성물 및 이로부터 박막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 전기 절연성 경화성 무기 수지 및 전기 절연성 유기 수지로 이루어진 그룹중에서 선택된 전기 절연성 경화 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 포함하는 절연성 박막 형성용 조성물에 관한 것이다.
당해 절연성 박막 형성용 조성물은, 전기 절연성 경화성 무기 수지 또는 유기 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 포함한다.
수지(A)는 무기 또는 유기일 수 있으며 그것이 용매 가용성이고, 이를 도포한 후에 가열에 의해 경화될 수 있으며 절연성을 제공하는 한은 구체적으로 제한되지는 않는다. 이러한 수지의 예로는 알콕시실란의 부분 가수분해물; 실리카 전구체 수지, 예를 들면, 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지 등의 무기 수지; 및 폴리이미드 수지, 플루오로카본 수지, 벤조일사이클로부텐 수지 및 불소화 폴리알릴 에테르 수지가 있다. 이들 수지는 단일 수지의 형태를 취하거나 둘 이상의 수지 혼합물 형태를 취할 수 있다. 실리카로 전환될 수 있는 능력을 지닌 실리카 전구체 수지가 특히 우수한 전기 절연성을 제공하므로 바람직하다. 이러한 실리카 전구체 수지 중에서, 비-에치백(non-etchback) 공정에 사용될 수 있는 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지가 특히 바람직하다.
본 발명에 사용된 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지는 주 골격이 삼관능성 실록산 단위 HSiO3/2로 구성된 화학식 (HSiO3/2)n를 갖는 중합체(여기서, n은 정수이다)인 폴리실록산이다. 분자 구조 측면에서 보면, 상기 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지는 소위 사다리형(ladder-type) 폴리실록산과 바구니형(cage-type) 폴리실록산을 포함한다. 사다리형 폴리실록산의 말단은, 예를 들면, 하이드록실 그룹; 트리메틸실록시 그룹 등의 트리오가노실록시 그룹; 또는 디메틸하이드로겐실록시 그룹 등의 디오가노하이드로겐실록시 그룹에 의해 말단차단될 수 있다.
하이드로겐 실세스퀴옥산 수지의 제조 방법은 사실상 공지되어 있고 일반적으로 트리클로로실란을 가수분해시킨 다음 중축합시키는 단계를 포함한다[참조: 미국 특허 제3,615,272호 및 일본 특허공개공보(심사되지 않은채로 공개됨) 제(소)59-189126호(제189,126/1984호) 및 제 (소)60-42426호(제42,426/1985호)].
본 발명에서 사용된 용매(B)는 화학적 변화를 야기시키지 않으면서 수지(A)를 용해시킬 수 있어야만 하며 그 밖의 조건은 중요하지 않다. 사용될 수 있는 용매의 예로는 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 용매; 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 지방족 용매; 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등의 케톤 용매; 부틸 아세테이트, 이소아밀 아세테이트 등의 지방족 에스테르 용매; 및 헥사메틸디실록산 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산과 같은 쇄 메틸실록산, 1,1,3,3,5,5,7,7-옥타메틸테트라사이클로실록산 및 1,3,5,7-테트라메틸테트라사이클로실록산과 같은 사이클릭 실록산 등의 실리콘 용매, 및 테트라메틸실란 및 디메틸디에틸실란 등의 실란 용매가 언급될 수 있다. 메틸 이소부틸 케톤 용매와 실리콘 용매가 바람직하다. 이러한 용매는 단일 용매의 형태를 취하거나 둘 이상의 용매 혼합물 형태를 취할 수도 있다.
성분(C)는 전기 절연성 박막의 유전 상수를 저하시키는 작용을 한다. 성분(C)는 수지(A)의 경화 동안 또는 후에 기체를 발생하거나 휘발을 진행함으로써-바람직하게는 당해 시스템으로부터 동시에 배출되면서-상기와 같은 작용을 발휘한다. 이러한 기체 발생 또는 휘발은 가열 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 유도된다. 바람직하게는 시스템으로부터 동시에 배출되면서 상기와 같이 기체 발생되거나 휘발됨으로 인한 효과는 전기 절연성 박막 내에 공극 또는 자유 공간을 만듬으로써 상기 절연성 박막의 유전 상수를 저하시키는 것이다. 기체가 성분(C)로부터 발생되는 온도는 전기 절연성 박막을 형성하는 방법과 부합되어야만 하고 0 내지 800℃의 범위 내이며, 바람직하게는 25 내지 400℃의 범위이다. 대부분의 용매는 기판 위에 피복되는 즉시 증발되고 성분(C)로부터의 기체 발생이 바람직하게는 이러한 증발 단계에 이어서 이루어지기 때문에, 성분(C)로부터의 기체 발생을 위한 초기 온도는 용매(B)의 비점 보다 높은 것이 바람직하다.
성분(C)로 포괄되는 휘발성 물질의 예로는 비페닐, 나프탈렌, 안트라센 등의 유기 고체; 및 실리콘 오일 등의 오일이 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 수지(A)로서 사용하는 경우, 실리콘 오일이 상용성 측면에서 바람직하다.
자체 분해로 인해 기체를 발생하는 성분의 예로는 벤조일 퍼옥사이드 등의 유기 퍼옥사이드가 있지만 이에 제한되지는 않는다.
당해 수지가 SiH를 함유하는 경우에 이러한 수지와의 상호작용에 의해 기체를 발생하는 성분의 예로는 아민, 예를 들면, N,N,N',N'-테트라메틸-1,6-헥산디아민이 언급될 수 있으며, 이때에는 수소 기체가 발생된다.
성분(D)는 비교적 저온에서 성분(A)의 부분 가교결합을 예비적으로 유도하는 것이 필요한 경우에 사용되는 임의 성분이다. 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지가 성분(A)로서 사용되는 경우, 성분(D)는 클로로플래틴산과 같은 백금 촉매 또는 로듐 촉매가 바람직하다. 이러한 촉매는 일반적으로 수지(A) 1,000,000중량부당 1 내지 500중량부의 양으로 사용된다. 또한, 특정 환경에 따라서, 보조제, 예를 들면, 계면활성화제와 같은 안정화제가 본 발명의 조성물 내에 존재하여 성분(C)의 분산을 도와줄 수 있다.
하이드로겐 실세스퀴옥산 수지가 성분(A)로서 사용되는 경우에는, 당해 조성물을 가열하면 전기 절연성 박막, 예를 들면, 실리카 박막이 형성된다. 본원에서 사용된 바와 같은 실리카는 이산화규소(SiO2)를 지칭하며 비결정성 실리카와 실란올 및/또는 수소가 완전히 배제되지는 않은 비결정성 실리카 모두를 포함한다. 세라믹 전구체를 첨가하는 경우에는 실리카가 또한 상응하는 화합물을 함유할 것이다.
본 발명에 따르는 방법에 사용될 수 있는 기판으로는 세라믹 기판, 각종 금속 기판 및 전자 소자가 언급될 수 있으며 전자 소자가 바람직하다.
전기 절연성 박막을 형성하는 한가지 방법은, 전기 절연성 경화성 무기 수지 또는 유기 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 포함을 포함하는 조성물을 기판의 표면에 도포하는 단계(I), 용매(B)를 증발시키는 단계(II) 및 후속적으로 기판을 가열하여 수지(A)의 경화 도중 또는 경화 후에 성분(C)로부터 기체를 발생시키는 단계(III)를 포함한다.
이러한 방법에서는, 성분(A) 내지 (C)를 포함하는 절연성 박막 형성용 조성물을 특정 기판의 표면 위에 도포하고, 용매(B)를 증발시킨 다음, 상기 기판을 가열하여 수지(A)의 경화 동안 또는 후에 성분(C)로부터 기체를 발생시킨다.. 적용될 수 있는 피복법의 예를 들면 방사 피복법, 침지 피복법, 분무 피복법 및 유동 피복법이 있다.
용매(B)를 증발시키는 기술은 중요하지 않으며 이러한 증발법의 예로는 주위 온도 또는 승온에서 정치시켜 두는 방법과 공기 중, 감압하 또는 기류하에 건조시키는 방법이 있다. 방사 피복법을 도포 기술로서 사용하는 경우에는 용매가 회전시 배출되기 때문에 건조 시간이 통상적으로 필요하지는 않다.
가열 온도는 성분(C)의 기화를 유발시키는 온도인 한은 크게 제한되지 않는다. 그러나, 전기 절연성 박막이 기판을 평탄하게 용융시키고자 하는 경우에는 수지(A)의 융점 보다 높은 온도에서 가열을 수행해야만 한다. 이러한 가열에 사용된 수단은 중요하지 않으며 오븐, 열판 등과 같이 일반적으로 공지되어 있는 가열기가 본 발명에서 사용될 수 있다.
상기 방법에서는, 성분(C)가 기화되고 이의 일부가 시스템으로부터 배출되어, 그 결과 전기 절연성 박막 내에 공극과 다공성 구조 또는 자유 공간이 상응하게 형성된다.
전기 절연성 박막을 형성하는 또 다른 방법은, 전기 절연성 경화성 무기 수지 또는 유기 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 기판의 표면에 도포하는 단계(I), 용매(B)를 증발시키는 단계(II), 후속적으로 기판을 가열하고 성분(C)로부터 완전한 기체 발생을 제공할 수 있는 온도 보다 낮은 온도에서 수지(A)의 부분 경화를 수행하는 단계(III) 및 성분(C)로부터의 기체 발생을 완료시키는 단계(IV)를 포함한다.
이러한 방법에서는, 앞서 언급한 바와 같은 성분(A) 내지 (C)를 포함하는 절연성 박막 형성용 조성물을 특정 기판 위에 도포하고, 용매(B)를 증발시킨 다음, 상기 기판을 가열하는 것을 포함한다. 상기 방법에 있어서 용매를 증발시키고 가열하는 방법은 앞서 제1 방법에서와 동일할 수 있다.
이어서, 성분(C)로부터 완전한 기체 발생을 유발시킬 수 있는 온도 보다 낮은 온도에서 수지(A)를 부분 경화시킨다. 이러한 단계에 이어서 성분(C)로부터의 기체 발생을 완결시킨다. 이와 같은 수지(A)의 부분 경화를 유도하는 방법으로는 성분(A)가 경화될 온도에서 예정 시간 동안 정치시켜 두는 방법, 자외선 또는 전자 빔에 노출시키는 방법 등이 있다. 성분(C)로부터의 기체 발생은, 예를 들면, 기판을 감압하에 가열함으로써 완결시킬 수 있다.
실시예
당해 분야의 숙련인이 본원에 교시된 본 발명을 이해하고 인지할 수 있도록 다음 실시예가 제시되지만, 이들 실시예가 특허청구의 범위에 기술된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되서는 안된다.
당해 실시예에서 실리카로의 전환률은 푸리에(Fourier) 변환 적외선 흡수 분광광도측정 분석을 이용하여 막 내에 잔류하는 SiH의 비율(%)을 측정함으로써 평가하였다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 방사 피복 후의 SiH%를 100%로 하여 산정한다.
유전 상수는 저항이 10-2Ω·㎝인 규소 웨이퍼 위에 형성된 샘플을 대상으로 하여 25℃ 및 1메가헤르츠에서 측정한다. 이러한 측정은 알루미늄 전극과 임피던스 분석기를 이용하여 샌드위치 방법으로 수행한다.
실시예 1
일본 특허공보 제(소)47-31838호(미국 특허 제3,615,272호)의 실시예 1에 기술된 방법으로 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 합성한다. 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 분석한 결과, 이의 수평균 분자량은 1,540이고 중량평균 분자량은 7,705인 것으로 나타났다. 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 일본 특허공개공보(심사되지 않은 채로 공개됨) 제(평)6-157760호(제157,760/1994호)(미국 특허 제5,416,190호)의 실시예 1에 기술된 방법에 따라서 분자량 분별 처리시킨다. 회수된 분획(H-수지 분획) 중의 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지를 GPC로 분석한 결과, 이의 수평균 분자량은 5,830이고 중량평균 분자량은 11,200인 것으로 나타났다. GPC 측정 조건은 다음과 같다:
기기: 802A(Tosoh Corporation 제조)
칼럼: G3000/G4000/G5000/G6000
캐리어 용매: 톨루엔
칼럼 온도: 30℃
분자량 표준: 폴리스티렌
검출기: 시차 굴절계
샘플: 2중량% 고형분(톨루엔 용액)
H-수지 분획을 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 22중량%(고형분) 용액을 제조한다. 이에 비페닐을 상기와 같이 제조된 메틸 이소부틸 케톤 용액을 기준으로 하여 10중량%의 양으로 가하고 클로로플래틴산 헥사하이드레이트를 상기 H-수지 분획을 기준으로 하여 100중량ppm의 양으로 가한다. 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 3,000rpm의 주 회전수로 방사 피복하고, 이어서 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 6,400Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 250℃의 기류하에 1시간 동안 수정 오븐 속에서 베이킹한 다음, 이를 꺼내고 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 이때, 메틸 이소부틸 케톤 중의 막의 용해도는 방사 피복 후의 것보다 낮다. 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 78%인데, 이는 실리카로의 전환이 이루어졌다는 것을 확인시켜 준다. 막 내에서는 균열 등의 기형이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 막의 유전 상수는 2.4이다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 분획을 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 22중량%(고형분) 용액을 제조한다. 이에 N,N,N',N'-테트라메틸-1,6-헥산디아민을 메틸 이소부틸 케톤 용액을 기준으로 하여 10중량%의 양으로 가한다. 이의 제조후 즉시, 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 3,000rpm의 주 회전수로 방사 피복한다. 이때, 상기 막은 메틸 이소부틸 케톤에서 낮은 용해도를 나타내었다. 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 6,110Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 100℃의 기류하에 1시간 동안 수정 오븐 속에서 베이킹한 다음, 이를 꺼내고 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 이때, 당해 막은 메틸 이소부틸 케톤 중에서 거의 용해되지 않은 것으로 나타났다. 그후, 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 32%인데, 이는 실리카로의 전환이 이루어졌다는 것을 확인시켜 준다. 막 내에서는 균열 등의 기형이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 막의 유전 상수는 2.4이다.
실시예 3
실시예 1에서 제조된 H-수지 분획을 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 22중량%(고형분) 용액을 제조한다. 이에 벤조일 퍼옥사이드를 상기와 같이 제조된 메틸 이소부틸 케톤 용액을 기준으로 하여 50중량ppm의 양으로 가한다. 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 3,000rpm의 주 회전수로 방사 피복하고, 이어서 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 6,100Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 150℃의 기류하에 1시간 동안 수정 오븐 속에서 베이킹한 다음, 이를 꺼내고 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 이때, 메틸 이소부틸 케톤 중의 막의 용해도는 방사 피복 후의 것보다 낮다. 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 41%인데, 이는 실리카로의 전환이 이루어졌다는 것을 확인시켜 준다. 막 내에서는 균열 등의 기형이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 막의 유전 상수는 2.4이다.
실시예 4
문헌[참조: The 1995 Proceedings of the Twelfth International VLSI Multilevel International Conference, page 116]에 기술된 방법에 따라서 불소화 폴리알릴 에테르 수지를 합성한다. 이러한 수지 생성물을 GPC로 분석한 결과, 이의 수평균 분자량은 2,540이고 중량평균 분자량은 9,390인 것으로 나타났다. 이러한 수지를 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 26중량%(고형분) 용액을 제조한다. 이에 비페닐을 상기와 같이 제조된 메틸 이소부틸 케톤 용액을 기준으로 하여 10중량%의 양으로 가한다. 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 3,000rpm의 주 회전수로 방사 피복하고, 이어서 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 6,120Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 250℃의 기류하에 1시간 동안 수정 오븐 속에서 베이킹한 다음, 이를 꺼내고 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 이때, 메틸 이소부틸 케톤 중의 막의 용해도는 방사 피복 후의 것보다 낮다. 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 메틸 이소부틸 케톤 중의 상기 막의 용해도는 추가로 저하되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 막의 유전 상수는 2.4이다.
비교 실시예 1
실시예 1에서 제조된 H-수지 분획을 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 22중량%(고형분) 용액을 제조한다. 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 3,000rpm의 주 회전수로 방사 피복하고, 이어서 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 6,078Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 75%인데, 이는 실리카로의 전환이 이루어졌다는 것을 확인시켜 준다. 막 내에 균열이 발생된 것으로 관찰되었다. 이러한 막의 유전 상수는 2.8이다.
비교 실시예 2
실시예 1에서 제조된 H-수지 분획을 메틸 이소부틸 케톤에 용해시켜 35중량%(고형분) 용액을 제조한다. 상기 용액을 규소 웨이퍼 상에 3초 동안 500rpm의 예비 회전수로 방사 피복한 다음 10초 동안 2,000rpm의 주 회전수로 방사 피복하고, 이어서 실온에서 10분 동안 정치시켜둠으로써 두께가 13,200Å인 막을 제조한다. 상기 웨이퍼를 10ppm의 산소를 함유하는 질소 기류하에 400℃의 수정 오븐에서 1시간 동안 어닐링시키고 꺼낸 다음 실온에서 10분 동안 정치시켜 둔다. 막 내의 SiH 잔여율(%)은 75%인데, 이는 실리카로의 전환이 이루어졌다는 것을 확인시켜 준다. 막 내에 균열이 발생된 것으로 관찰되었다. 이러한 실리카 박막의 유전 상수는 2.8이다.
당해 절연성 박막 형성용 조성물은 유전 상수가 낮은 절연성 박막으로 경화될 수 있는 능력을 지니고 있기 때문에 이러한 특성이 요구되는 응용 분야에 유용하다. 본 발명에 따르는 조성물은 반도체 소자에서 내부층간 절연성 박막을 형성하는데 특히 유용하다.

Claims (20)

  1. 전기 절연성 경화성 무기 수지 및 전기 절연성 경화성 유기 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 전기 절연성 경화성 수지(A),
    용매(B) 및
    0 내지 800℃의 온도에서 가열할 때 기체를 발생하는 물질(i), 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생하는 물질(ii) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발하는 물질(iii) 중에서 선택된 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 포함하는, 전기 절연성 박막 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수지(A)가 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 용매가 방향족 용매, 지방족 용매, 케톤 용매, 지방족 에스테르 용매, 실리콘 용매 및 실란으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 용매(B)가 케톤 용매인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 용매가 메틸 이소부틸 케톤인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 용매가 실리콘 용매인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 경화 촉진용 촉매(D)를 추가로 포함하는 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 성분(D)가 백금 화합물 또는 전이 금속 화합물 중에서 선택되는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 성분(C)가 0 내지 800℃의 온도에서 가열할 때 기체를 발생하는 물질(ⅰ)인 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 성분(C)가 유기 퍼옥사이드인 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 성분(C)가 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생하는 물질(ii)인 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 수지(A)가 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지이고 성분(C)가 아민인 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 성분(C)가 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발하는 물질(iii)인 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 성분(C)가 비페닐, 나프탈렌, 안트라센 및 실리콘 오일로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 조성물.
  15. 제1항에 따르는 조성물을 기판의 표면에 도포하는 단계(I),
    용매(B)를 증발시키는 단계(II) 및
    후속적으로 기판을 가열하여 수지(A)의 경화 도중 또는 경화 후에 성분(C)로부터 기체를 발생시키는 단계(III)를 포함하여, 전기 절연성 박막을 형성하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 기판이 전자 소자인 방법.
  17. 제15항에 있어서, 수지(A)가 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지인 방법.
  18. 전기 절연성 경화성 무기 수지 또는 유기 수지(A), 용매(B) 및 0 내지 800℃의 온도 범위에서 가열시 또는 수지(A)와의 상호작용에 의해 기체를 발생할 수 있거나 0 내지 800℃의 온도 범위에서 휘발할 수 있는, 성분(B)에 사용된 용매 이외의 하나 이상의 용매 가용성 물질(C)을 기판의 표면에 도포하는 단계(I),
    용매(B)를 증발시키는 단계(II),
    후속적으로 기판을 가열하고 성분(C)로부터 완전한 기체 발생을 제공할 수 있는 온도보다 낮은 온도에서 수지(A)의 부분 경화를 수행하는 단계(III) 및
    성분(C)로부터의 기체 발생을 완료시키는 단계(IV)를 포함하여, 전기 절연성 박막을 형성하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 기판이 전자 소자인 방법.
  20. 제18항에 있어서, 수지(A)가 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지인 방법.
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