KR20060048135A - 규소 함유 화합물, 그 화합물을 함유하는 조성물 및 절연재료 - Google Patents

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KR20060048135A
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켄수케 모리타
모리오 야기하라
코지 와리이시
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후지 샤신 필름 가부시기가이샤
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Abstract

식(1)로 나타내어지는 화합물, 식(1)로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(1)로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상을 포함하는 절연막 형성용 조성물:
AnSiX(4-n) (1)
(여기서, n은 1∼3의 정수를 나타내고; A는 11개 이상의 탄소 원자로 형성되는 케이지(cage)구조를 함유하는 임의로 치환된 기를 나타내고, n이 2 또는 3의 정수를 나타내는 경우, A들은 서로 같거나 다르고; X는 가수분해성기를 나타내며, n이 1 또는 2의 정수를 나타내는 경우, X들은 서로 같거나 다르다.)

Description

규소 함유 화합물, 그 화합물을 함유하는 조성물 및 절연 재료{SILICON-CONTAINING COMPOUND, COMPOSITION CONTAINING SAID COMPOUND, AND INSULATING MATERIAL}
본 발명은, 절연막 등의 절연 재료의 형성에 유용한 규소 함유 화합물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 반도체 소자 등에 있어서의 층간 절연막 재료로서 바람직한 균일 두께를 갖는 도포막을 형성할 수 있고, 균열을 발생시키기 어려우며, 유전 상수 특성 등이 우수한 절연막을 형성하기 위한 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자 등에서의 층간 절연막으로서, 종래부터 화학기상증착(CVD)법 등의 진공법에 의해 형성된 실리카(SiO2)막이 사용되고 있다. 최근, 더욱 균일한 층간 절연막을 형성하기 위해, "SOG(spin-on-glass)막"이라 불리는 주성분으로서 테트라알콕시실란의 가수 분해 생성물을 함유하는 도포형 절연막도 사용되고 있다. 또한, 반도체 등의 고집적도의 진보에 따라서, "유기 SOG"라 불리는 주성분으로서 폴리오르가노실록산을 함유하는 저유전 상수 층간 절연막이 개발되고 있다.
또한, 실록산에 아다만틸기를 도입함으로써 고내열성 및 저유전 상수 모두를 달성하기 위한 방법이 시도되고 있다(JP-A-2000-302791호 참조).
그러나, 더욱 높은 집적도 및 다층 구조의 발달에 따라서, 도체간의 더욱 우수한 전기적 절연 특성이 요구되고, 더욱 낮은 유전 상수를 갖고, 우수한 균열 내성, 내열성 및 화학적 기계적 연마(CMP)에 대한 내성을 갖는 층간 절연막 재료가 요구된다.
본 발명의 목적은 관련 기술의 상기 문제들을 해결하고, 2.4이하의 낮은 상대 유전 상수(relative dielectric constant)를 갖고, 높은 신뢰성을 갖는 절연막을 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기 방법으로 달성될 수 있다는 것이 확인되었다.
(1)식(1)로 나타내어지는 화합물, 식(1)로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(1)로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막 형성용 조성물.
AnSiX(4-n) (1)
(여기서, n은 1∼3의 정수를 나타내고;
A는 11개 이상의 탄소 원자로 형성되는 케이지(cage)구조를 함유하는 임의로 치환된 기를 나타내고, n이 2 또는 3의 정수를 나타내는 경우, A들은 서로 같거나 다르고;
X는 가수분해성기를 나타내며, n이 1 또는 2의 정수를 나타내는 경우, X들은 서로 같거나 다르다.)
(2)상기 (1)에 있어서, A(들)은 디아만틸기를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
(3)상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 절연막을 형성하기 위한 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연막.
(4)식(2)로 나타내어지는 화합물을 가수분해 및 축합시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 규소 산소 가교 화합물.
Figure 112005028030057-PAT00001
(여기서, m1은 2이상의 정수를 나타내고;
n1은 1∼3의 정수를 나타내고;
X1은 가수분해성기를 나타내고, n1이 2 또는 3의 정수를 나타내는 경우, X1들은 서로 같거나 다르고;
R1은 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로 고리형기를 나타내고, n1이 1의 정수를 나타내는 경우, R1들은 서로 같거나 다르고;
L1은 2가의 연결기를 나타내며;
A는 11이상의 탄소 원자로 형성된 케이지 구조를 함유하는 기를 나타낸다.)
(5)상기 (4)에 있어서, A는 디아만틸기를 함유하는 것을 특징으로 하는 규소 산소 가교 화합물.
(6)식(3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 화합물.
Figure 112005028030057-PAT00002
(여기서, (m31 + m32 + m33 + m34)는 1∼4의 정수를 나타내고;
n31∼n34는 각각 독립적으로 1∼3의 정수를 나타내고;
X31∼X34는 각각 독립적으로 가수분해성기를 나타내고;
R31∼R34는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기를 나타내고;
L31∼L34는 각각 독립적으로 알킬렌기, 비닐렌기, 아릴렌기, -O-, -S-, -CO-, -NR'- 또는 그들의 조합을 포함한 2가기를 나타내며;
R'은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.)
(7)상기 (6)에 있어서, L31∼L34는 각각 독립적으로 에틸렌기 또는 비닐렌기를 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
(8)상기 (6) 또는 (7)에 있어서, (m31 + m32 + m33 + m34)는 2를 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
(9)상기 (4)에 기재된 식(2)로 나타내어지는 화합물;
식(2)으로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(2)으로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상; 및
유기 용매 및 물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
(10)상기 (6)에 기재된 식(3)으로 나타내어지는 화합물;
식(3)으로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(3)으로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상; 및
유기 용매 및 물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
(11)상기 (9) 또는 (10)에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 재료.
(12)상기 (9) 또는 (10)에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연막.
상술한 바와 같이, 본 발명의 절연막을 형성하기 위한 조성물은 일반식(1)로 나타내어지는 실란 화합물(이하, "실란 화합물(1)"이라 함)을 포함한다. 상기 화합물을 사용함으로써 얻어지는 절연막에 대해 2.4이하의 매우 낮은 상대 유전 상수 및 높은 신뢰성을 부여할 수 있다.
일반식(1)에 있어서, A는 11 이상의 탄소 원자로 형성된 케이지 구조를 함유하는 기(케이지 구조 함유기)를 나타낸다. 상기 케이지 구조 함유기는, 케이지 구조 자체의 1가기이어도 좋다.
여기서 사용되는 "케이지 구조"란, 그 구조의 체적이 공유적으로 결합된 원자로 형성된 복수 고리에 정해지고, 상기 체적내에 위치하는 지점은, 상기 고리가 통과하지 않으면 체적으로부터 떨어지지 않는 구조를 말한다.
예컨대, 아다만틸 구조는 케이지 구조라 생각된다. 한편, 노르보르난(바이시클로[2,2,1]-헵탄) 등의 단일 가교를 함유하는 고리형 구조는, 단독으로 가교된 고리형 화합물의 고리는 부피를 정할 수 없으므로, 케이지 구조라 생각되지 않는다.
본 발명의 케이지 구조는, 11개 이상의 탄소 원자로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 케이지 구조는 11∼30개의 탄소 원자로 이루어지는 것이 바람직하고, 12∼20개의 탄소 원자로 이루어지는 것이 더욱 바람직하며, 12∼14개의 탄소 원자로 이루어지는 것이 더 더욱 바람직하다. 탄소 원자의 수가 11개 이상이면, 충분한 유전 상수 특성이 얻어진다.
여기서 언급되는 탄소 원자에 대해서, 상기 케이지 구조에 있어서 치환된 치환기 또는 연결기의 탄소 원자는 포함되지 않는다. 예컨대, 1-메틸아다만탄은 10개의 탄소 원자로 이루어진다고 생각된다.
본 발명의 케이지 구조를 함유하는 화합물은 포화 지방족 탄화수소가 바람직하고, 그것의 예로는, 디아만탄, 트리아만탄, 테트라만탄 및 도데카헤드란이 포함 된다. 이들 중, 디아만탄이 낮은 유전 상수, 도포 용매로의 양호한 용해성 및 절연막에 있어서의 석출의 발생을 억제하는 점에서 특히 바람직하다.
본 발명에서의 케이지 구조는 하나 이상의 치환체를 가져도 좋다. 상기 치환체의 예로는, -Si(Am)-(X)(3-m)(여기서, m은 0∼2의 정수를 나타내고; A 및 X는 상기 식(1)에서와 동일한 의미이다), 할로겐 원자(예컨대, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자), 1∼10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄상, 분기상 또는 고리상 알킬기(예컨대, 메틸, t-부틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실), 2∼10개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기(예컨대, 비닐 및 프로페닐), 2∼10개의 탄소 원자를 갖는 알키닐기(예컨대, 에티닐 및 페닐에티닐), 6∼20개의 탄소 원자를 갖는 아릴기(예컨대, 페닐, 1-나프틸 및 2-나프틸), 2∼10개의 탄소 원자를 갖는 아실기(예컨대, 벤조일), 6∼20개의 탄소 원자를 갖는 아릴옥시기(예컨대, 페녹시), 6∼20개의 탄소 원자를 갖는 아릴설포닐기(예컨대, 페닐설포닐), 니트로기, 시아노기 및 실릴기(예컨대, 트리에톡시실릴, 메틸디에톡시실릴 및 트리비닐실릴)가 포함된다. 이들 치환체 중, 1∼5개의 탄소 원자를 갖는 불소 원자, 브롬 원자, 직쇄상 또는 고리상 알킬기, 2∼5개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 2∼5개의 탄소 원자를 갖는 알키닐기 및 실릴기가 바람직하다. 이들 치환체는 다른 치환체로 더 치환되어도 좋다.
본 발명에서의 케이지 구조는 2가∼4가가 바람직하고, 2가 또는 3가가 더욱 바람직하며, 2가가 특히 바람직하다.
A로서의 케이지 구조를 함유하는 기와 규소 원자의 결합은, 본 발명의 효과 를 손상시키지 않는 한, 케이지 구조를 함유하는 기의 임의의 위치에서 달성될 수 있다.
상기 케이지 구조와 규소 원자가 연결된 기를 구성하는 탄소 원자의 수(치환체를 제외한 최단 거리에서의 탄소 원자의 수)는, 6이하인 것이 바람직하고; 상기 케이지 구조는 상기 규소 원자에 직접 결합되어 있는 것이 특히 바람직하다.
X로서의 가수분해성기의 예로는, 할로겐 원자, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실옥시기 및 실리옥시기가 포함된다. X는 치환 또는 비치환의 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 메톡시에톡시기)가 바람직하다.
n=2 또는 3인 경우, 복수의 A'들은 같거나 다른 기를 나타내어도 좋다. n=1 또는 2인 경우, 복수의 X'들은 같거나 다른 기를 나타내어도 좋다.
일반식(1)로 나타내어지는 화합물로서, 하기 일반식으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다. 하기 일반식에 있어서, X는 알콕시기를 나타낸다.
Figure 112005028030057-PAT00003
Figure 112005028030057-PAT00004
또한, 하기 일반식(2)로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.
Figure 112005028030057-PAT00005
일반식(2)에 있어서, X1는 가수분해성기를 나타내고; R1은 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기를 나타내고; n1은 1∼3의 정수를 나타내고; m1은 2이상의 정수를 나타내고; L1은 2가의 연결기를 나타내며; A는 11개 이상의 탄소 원자로 형성된 케이지 구조를 함유하는 기를 나타낸다.
X1으로서의 가수분해성기의 예로는, 할로겐 원자, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 실릴옥시기 및 히드록실기가 포함된다. X1는 치환 또는 비치환 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 및 메톡시에톡시기)가 바람직하다.
R1은 할로겐 원자, 알킬기, 아릴기 도는 헤테로 고리형기를 나타낸다. R1으로 나타내어지는 알킬기의 바람직한 예로는, 직쇄상, 분기상 또는 고리상 알킬기( 예컨대, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, n-부틸기, 2-에틸헥실기, n-데실기, 시클로프로필기, 시클로헥실기 및 시클로도데실기)가 포함되고; R1으로 나타내어지는 아릴기의 바람직한 예로는, 6∼20개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 페닐기 또는 나프틸기가 포함되며; R1으로 나타내어지는 헤테로 고리형기의 바람직한 예로는, 치환 또는 비치환 헤테로 6-원 고리(예컨대, 피리딜기, 몰포리노기 및 테트라히드로피라닐기) 및 치환 또는 비치환의 헤테로 5-원 고리(예컨대, 푸릴기, 티오펜기 및 1,3-디옥솔란-2-일기)가 포함된다.
n1=2 또는 3인 경우, 복수의 X1들은 같거나 다른 기를 나타내어도 좋다. n1=1인 경우, 복수의 R1들은 같거나 다른 기를 나타내어도 좋다.
L1은 2가의 연결기를 나타낸다. 상기 연결기의 예로는, 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -O-, -S-, -CO-, -NR'-(여기서, R'은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다), 및 이들 기 중 2개 이상의 조합을 포함하는 연결기가 포함된다. 이들 연결기 중, 알킬렌기 및 알케닐렌기가 바람직하고; 에틸렌기 및 비닐렌기가 특히 바람직하다.
A가 디아만탄을 나타내는 경우, m1은 2∼4가 바람직하고; A가 트리아만탄을 나타내는 경우, m1은 2∼6이 바람직하다.
일반식(2)로 나타내어지는 화합물로서, 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.
Figure 112005028030057-PAT00006
상기 일반식(3)에 있어서, X31∼X34는 각각 독립적으로 가수분해성기를 나타내고; R31∼R34는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기를 나타내고; n31∼n34는 각각 독립적으로 1∼3의 정수를 나타내고; (m31 + m32 + m33 + m34)는 1∼4의 정수를 나타내며; L31∼L34는 각각 알킬렌, 비닐렌, 알릴렌, -O-, -S-, -CO-, -NR'-(여기서, R'은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다), 또는 이들 기의 조합을 포함하는 2가기를 나타낸다.
X31∼X34로 나타내어지는 가수분해성기는 X1으로 나타내어지는 것과 동일하고, 그것의 바람직한 구체예도 동일하다.
X31∼X34로 나타내어지는 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기는 R1으로 나타내어지는 것과 동일하고, 그것의 바람직한 구체예도 동일하다.
일반식(2)로 나타내어지는 화합물의 구체예를 이하에 열거하지만, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112005028030057-PAT00007
Figure 112005028030057-PAT00008
일반식(1)로 나타내어지는 화합물(실란 화합물(1))의 분자량은 250∼1,000이 일반적이고, 280∼700이 바람직하다.
일반식(2)로 나타내어지는 화합물(실란 화합물(2))의 분자량은 400∼2,000이 일반적이고, 450∼1,500이 바람직하다.
상기 실란 화합물(1) 또는 (2)는 규소 화학에서의 공지의 기술로 용이하게 제조할 수 있다. 예컨대, 상기 실란 화합물 (1) 또는 (2)는 전이 금속 착체 촉매의 존재하에서 상응하는 불포화기를 함유하는 화합물에 상응하는 실란 화합물을 첨가하는 히드로실릴화 반응 또는 케이지 구조 함유 할로겐화 화합물과 그리냐드 시약(Grignard reagent)의 반응에 의해 용이하게 합성할 수 있다.
본 발명의 절연막을 형성하기 위한 조성물에 있어서, 이들 실란 화합물은 단독으로 또는 그들의 2종 이상의 조합으로 사용되어도 좋다.
또한, 절연막을 형성하기 위한 조성물에 첨가되는 공지의 실란 화합물(예컨대, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란 및 메틸트리에톡시실란)은, 실란 화합물(1) 또는 (2)와 함께 사용되어도 좋다.
재료의 막특성을 향상시키기 위해 필요에 따라서 첨가되어도 좋은 다른 실란 화합물의 예로는, 하기 일반식(A)으로 나타내어지는 유기규소 화합물 또는 모노머로서 상기 화합물로 이루어지는 폴리머가 포함된다.
(Ra)q-Si-(ORb)4-q (A)
일반식(A)에 있어서, Ra는 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기를 나타내고; Rb는 할로겐 원자, 알킬기, 아릴기 또는 실릴기를 나타낸다. 이들 기는 치환체를 더 가져도 좋다.
q는 0∼4의 정수를 나타내고; q 또는 (4-q)가 2이상인 경우, Ra 또는 Rb들은 각각 같아도 달라도 좋다. 또한, 목적 화합물이 Ra 또는 Rb의 치환체를 통해 서로 결합되어 폴리머를 형성해도 좋다.
q는 0∼2가 바람직하고; Rb는 알킬기가 바람직하다. 또한, q가 0인 경우, 상기 화합물의 바람직한 예로는, 테트라메톡시실란(TMOS) 및 테트라에톡시실란(TEOS)이 포함되고, q가 1 또는 2인 경우, 상기 화합물의 바람직한 예로는 하기 화합물이 포함된다.
Figure 112005028030057-PAT00009
상기 일반식(A)으로 나타내어지는 화합물 등의 다른 실란 화합물을 함께 사용하는 경우, 상기 다른 실란 화합물은 상기 실란 화합물(1) 및/또는 (2)에 대하여 1∼200몰%의 범위의 양으로 사용되는 것이 바람직하고, 10∼100몰%의 양으로 사용되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 실란 화합물(1) 및/또는 (2) 및 임의의 다른 실란 화합물을 가수분해 및 축합시켜 규소 산소 가교 화합물이 얻어진다. 여기서 언급하는 규소 산소 가교 구조란, 축합에 의해 그 자체를 형성하는 실록산 결합(-(Si-O)n-)을 포함하는 가교 구조를 말한다.
상기 실란 화합물을 가수 분해 및 축합시키는데 있어서, 실란 화합물(1) 및/또는 (2)를 함유하는 실란 화합물과 임의의 다른 실란 화합물 전체 1몰에 대해 0.5∼150몰의 양으로 물이 사용되는 것이 바람직하고, 1∼100몰의 양으로 사용되는 것이 특히 바람직하다. 첨가되는 물의 양은, 막의 균열 내성의 관점에서 0.5몰 이상이 바람직하고, 가수분해 및 축합반응 동안에 폴리머의 석출 또는 겔화를 방지하는 관점에서 150몰 이하가 바람직하다.
상기 실란 화합물을 가수분해 및 축합시키는데 있어서, 알칼리 촉매, 산성 촉매 또는 금속 킬레이트 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 촉매의 예로는, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화리튬, 피리딘, 피롤, 피페라진, 피롤리딘, 피페리딘, 피콜린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸모노에탄올아민, 모노메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디아자바이시클로옥탄, 디아자바이시클로노난, 디아자바이시클로운데센, 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드, 테트라프로필암모늄히드록시드, 테트라부틸암모늄히드록시드, 암모니아, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민,
부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, N,N-디메틸아민, N,N-디에틸아민, N,N-디프로필아민, N,N-디부틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 시클로헥실아민, 트리메틸이미딘, 1-아미노-3-메틸부탄, 디메틸글리신 및 3-아미노-3-메틸아민이 포함된다. 이들 중, 암모니아, 아민 및 아민염이 바람직하고; 암모니아, 유기 아민 및 유기 아민염이 특히 바람직하며; 암모니아, 알킬아민 및 테트라알킬암모늄히드록시드가 가장 바람직하다. 이들 알칼리 촉매는 단독으로 사용해도 좋고, 또한 그들의 2종 이상을 동시에 사용해도 좋다.
상기 산성 촉매로서, 무기성 또는 유기성 프로톤산이 바람직하다. 상기 무기성 프로톤산의 예로는, 염산, 황산, 불화수소산, 인산(예컨대, H3PO4, H3PO3, H4P2O7, H5P3O10, 메타인산 및 헥사플루오로인산), 붕산, 질산, 과염산, 테트라플루오로붕산, 및 헥사플루오로비소산, 브롬화 수소산 및 텅스토인산(tungstophosphoric acid) 및 텅스텐퍼옥소(tungsten peroxo) 착체 등의 고체산이 포함된다.
상기 유기성 프로톤산의 예로는, 카르복실산(예컨대, 옥살산, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 말레인산, 메틸말레인산, 아디핀산, 세바신산, 갈릭산, 부티르산, 멜리트산, 아라키드산, 시키미산, 2-에틸헥산산, 올레인산, 스테아린산, 로놀산, 리놀산, 살리실산, 모노클로로아세트산, 디클로아세트산, 트리클로로아세트산, p-아미노벤조산, 포름산, 말론산, 프탈산, 푸마린산, 구연산, 주석산, 석신산, 푸마린산, 이타콘산, 메사콘산, 시트라콘산, 말레인산, 글루타르산의 가수분해물, 무수 말레인산의 가수분해물, 무 수 프탈산의 가수분해물, 트리플루오로아세트산, 벤조산, 및 치환 벤조산), 인산에스테르(예컨대, 인산메틸, 인산프로필, 인산도데실, 인산페닐, 인산디메틸 및 인산디도데실 등의 1∼30개의 탄소 원자를 갖는 것), 아인산에스테르(예컨대, 아인산메틸, 아인산도데실, 아인산디에틸, 아인산디이소프로필 및 아인산디도데실 등의 1∼30개의 탄소 원자를 갖는 것), 설폰산(예컨대, 벤젠설폰산, 톨루엔설폰산, 헥사플루오로벤젠설폰산, 트리플루오로메탄설폰산 및 도데실설폰산 등의 1∼15개의 탄소 원자를 갖는 것), 카르복실산(예컨대, 옥살산, 아세트산, 트리플루오로아세트산, 벤조산, 및 치환 벤조산), 이미드(예컨대, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드산 및 트리플루오로메탄설포닐 트리플루오로아세트아미드) 및 포스폰산(예컨대, 메틸포스폰산, 에틸포스폰산, 페닐포스폰산, 디페닐포스폰산 및 1,5-나프탈렌비스포스폰산 등의 1~30개의 탄소 원자를 갖는 것); 및 내피온(Nafion)으로 대표되는 퍼플루오로카본설폰산 폴리머, 측쇄에 인산기를 함유하는 폴리(메타)아크릴레이트(JP-A-2001-114834), 설폰화 폴리에테르에테르케톤(JP-A-6-93111), 설폰화 폴리에테르설폰(JP-A-10-45913) 및 설폰화 폴리설폰(JP-A-9-245818) 등의 프로톤산 부위를 함유하는 고분자 화합물이 포함된다.
금속 킬레이트 화합물의 예로는, 트리에톡시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 트리-n-프로폭시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 트리이소프로폭시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 트리-n-부톡시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 트리-sec-부톡시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 트리-t-부톡시모노(아세틸아세토나토)티타늄, 디에톡시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 디-n-프로폭시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 디이 소프로폭시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 디-n-부톡시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 디-sec-부톡시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 디-t-부톡시비스(아세틸아세토나토)티타늄, 모노에톡시트리스(아세틸아세토나토)티타늄, 모노-n-프로폭시트리스-(아세틸아세토나토)티타늄,
모노이소프로폭시트리스(아세틸아세토나토)티타늄, 모노-n-부톡시트리스(아세틸아세토나토)티타늄, 모노-sec-부톡시트리스(아세틸아세토나토)티타늄, 모노-n-부톡시트리스(아세틸아세토나토)티타늄, 테트라키스(아세틸아세토나토)티타늄, 트리에톡시모노(에틸아세토아세테이토)티타늄, 트리-n-프로폭시모노(에틸아세토아세테이토)티타늄, 트리이소프로폭시모노(에틸아세토아세테이토)티타늄, 트리-n-부톡시모노(에틸아세토아세테이토)티타늄, 트리-sec-부톡시모노(에틸아세토아세테이토)티타늄, 트리-t-부톡시모노(에틸아세토아세테이트)티타늄, 디에톡시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 디-n-프로폭시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 디-n-부톡시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 디-sec-부톡시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 디-t-부톡시비스(에틸아세토아세테이토)티타늄,
모노에톡시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노-n-프로폭시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노이소프로폭시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노-n-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노-sec-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노-t-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 테트라키스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 모노(아세틸아세토나토)트리스(에틸아세 토아세테이토)티타늄, 비스(아세틸아세토나토)비스(에틸아세토아세테이토)티타늄, 및 트리스(아세틸아세토나토)모노(에틸아세토아세테이토)티타늄;
트리에톡시모노(아세틸아세토나토)지르코늄, 트리-n-프로폭시모노(아세틸아세토나토)지르코늄, 트리이소프로폭시모노(아세틸아세토나토)지르코늄, 트리-n-부톡시모노(아세틸아세토나토)지르코늄,
트리-sec-부톡시모노(아세틸아세토나토)지르코늄, 트리-t-부톡시모노(아세틸아세토나토)지르코늄, 디에톡시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 디-n-프로폭시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 디이소프로폭시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 디-n-부톡시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 디-sec-부톡시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 디-t-부톡시비스(아세틸아세토나토)지르코늄, 모노에톡시트리스(아세틸아세토나토)지르코늄, 모노-n-프로폭시트리스(아세틸아세토나토)지르코늄, 모노이소프로폭시트리스(아세틸아세토나토)지르코늄, 모노-n-부톡시트리스(아세탈아세토나토)지르코늄, 모노-sec-부톡시트리스(아세틸아세토나토)지르코늄, 모노-t-부톡시트리스(아세틸아세토나토)지르코늄, 테트라키스(아세틸아세토나토)지르코늄, 트리에톡시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 트리-n-프로폭시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 트리이소프로폭시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄,
트리-n-부톡시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 트리-sec-부톡시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 트리-t-부톡시모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디에톡시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디-n-프로폭시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디-n-부톡 시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디-sec-부톡시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 디-t-부톡시비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노에톡시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노-n-프로폭시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노이소프로폭시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노-n-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노-sec-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노-t-부톡시트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄,
테트라키스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 모노(아세틸아세토나토)트리스(에틸아세토아세테이토)지르코늄, 비스(아세틸아세토나토)비스(에틸아세토아세테이토)지르코늄 및 트리스(아세틸아세토나토)모노(에틸아세토아세테이토)지르코늄 등의 지르코늄 킬레이트 화합물; 및
트리스(아세틸아세토나토)알루미늄 및 트리스(에틸아세토아세테이토)알루미늄 등의 알루미늄 킬레이트 화합물이 포함된다. 이들 중, 티타늄 또는 알루미늄 킬레이트 화합물이 바람직하고; 티타늄 킬레이트 화합물이 특히 바람직하다. 이들 금속 킬레이트 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 그들의 2종 이상을 동시에 사용해도 좋다.
사용되는 촉매 및 킬레이트 화합물의 총량은, 상기 실란 화합물의 1몰에 대해 0.00001∼10몰이 일반적이고, 0.00005∼5몰이 바람직하다. 사용되는 촉매의 양이 상기 범위 내이면, 반응 동안에 폴리머의 석출이나 겔화가 일어날 가능성이 적다.
상기 실란 화합물이 가수분해 및 축합되는 온도는 0∼100℃가 일반적이고, 10∼90℃가 바람직하고, 그 시간은 5분∼200시간이 일반적이며, 15분∼40시간이 바람직하다.
가수분해 및 축합에 사용되는 용매는, 용질로서의 실란 화합물이 용해될 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 그것의 바람직한 예로는, 케톤(예컨대, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-헵타논, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤 및 아세톤), 카보네이트 화합물(예컨대, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트), 헤테로 고리형 화합물(예컨대, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, 및 N-메틸피롤리돈), 고리형 에테르(예컨대, 디옥산 및 테트라히드로푸란), 사슬형 에테르(예컨대, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르), 알콜(예컨대, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌모노메틸에테르(PGME), 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르 및 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르), 다가 알콜(예컨대, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 글리세린), 니트릴 화합물(예컨대, 아세토니트릴, 글루타로디니트릴, 메톡시아세토니트릴, 프로피오니트릴 및 벤조니트릴), 에스테르(예컨대, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 프로필피루베이트, 2-메톡시에틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), γ-부티로락톤, 인산 에스테르 및 포스폰산 에스테르), 비양성자성 극성 물질(예컨대, 디메틸설폭시드, 설포란, N,N-디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드), 비극성 용매(예컨대, 톨루엔, 크실렌 및 메시틸렌), 염소계 용매(예컨대, 메틸렌디클로라이드 및 에틸렌디클로라이드), 디이소프로필벤젠 및 물이 포함된다.
이들 중, 프로필렌글리콜모노프로필에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 등의 에스테르; γ-부티로락톤 등의 에스테르; 에틸렌카보네이트 등의 카보네이트; 시클로헥사논 등의 케톤; 비양자성 극성 물질; 테트라히드로푸란 등의 고리형 에테르; 비극성 용매; 및 물이 바람직하다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 좋고, 이들의 2종 이상을 조합시켜 사용해도 좋다.
상기 용매의 바람직한 예로는, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 2-헵타논, 시클로헥사논, γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌카보네이트, 부틸아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, 테트라히드로푸란, 메틸이소부틸케톤, 크실렌, 메시틸렌 및 디이소프로필벤젠이 포함된다.
조성물
본 발명의 조성물은, 일반적으로 실란 화합물 자체와 상기 제조된 실란 화합물의 가수분해물 및 축합물 중 적어도 하나를, 필요에 따라서 가수분해 및 축합에 사용되는 용매로서 열거된 유기 용매 및 물 등의 용매에 용해시켜 제조된다. 이들 조성물의 제조시의 용매는 가수분해 및 축합에 사용되는 용매와 같거나 달라도 좋다.
본 발명의 조성물의 전체 고형분의 농도는 2∼30중량%가 바람직하고, 사용 목적에 따라서 적절히 조정된다. 상기 조성물의 전체 고형분의 농도가 2∼30중량%이면, 도포막의 두께가 적절한 범위내이고, 상기 조성물의 저장 안정성이 더욱 우수해진다.
본 발명의 조성물을 도포한 후 건조시키고, 바람직하게는 가열함으로써, 양호한 절연 재료를 형성할 수 있다. 특히, 양호한 절연막을 제공할 수 있다.
규소 웨이퍼, SiO2웨이퍼 및 SiN웨이퍼 등의 기판 상에 본 발명의 조성물을 도포하는데 있어서, 딥핑, 롤도포 및 스프레이 등의 도포법을 사용할 수 있다.
막두께에 관해서는, 단일 도포에 의해 약 0.05∼1.5㎛ 및 이중 도포에 의해 약 0.1∼3㎛의 건조 두께를 갖는 도포막을 형성할 수 있다. 이어서, 상온에서 상기 도포막을 건조시키거나, 또는 일반적으로 약 5∼240분 동안 80∼600℃의 온도에서 상기 도포막을 가열시킴으로써, 유리질이나 거대 분자, 또는 그들의 혼합으로 이루어지는 절연막을 형성할 수 있다. 상기 가열을 위해, 핫플레이트, 오븐, 로(furnace) 등을 사용할 수 있다. 가열 분위기에 관해서, 상기 가열은 대기압하, 질소 분위기나 아르곤 분위기, 진공하, 또는 산소 농도가 제어된 감압하에서 행할 수 있다.
보다 구체적으로는, 스핀 도포법 등에 의해 기판(일반적으로 금속 배선 포함 기판) 상에 본 발명의 조성물을 도포시키고; 300℃ 이하의 온도로 제1열처리를 행하여 용매를 건조시킬 뿐만 아니라 조성물에 함유된 실록산을 가교시킨 후; 일반적으로 1분∼10시간 동안, 300℃ 이상 450℃ 이하의 온도(바람직하게는 330∼400℃)로 제2열처리(어닐링(annealing))를 행함으로써 낮은 유전 상수 절연막을 형성할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서, 열분해성 화합물 등의 세공 형성제를 첨가해도 좋다. 세공 형성제의 예로는, JP-T-2002-530505에 기재된 기공 발생체가 포함된다.
본 발명의 조성물로 형성된 절연막 상에 화학기상 증착법 등에 의해 산화 규소막 등의 개별적인 절연막을 형성하여도 좋다. 이것은, 본 발명에 의해 형성된 절연막을 외부 공기로부터 차단하고, 상기 막 중에 남아 있는 수소 및 불소의 감소를 억제시키는데 효과적이다. 또한, 이 개별적인 절연막은, 그 후의 공정(예컨대, CMP에 의한 평편화 처리)의 처리에서의 손상으로부터 본 발명의 절연막을 보호하는데도 효과적이다.
실시예
본 발명을 실시예를 참조로 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.
합성예 1: 디아만틸트리에톡시실란의 합성
1.5g(62mmole)의 마그네슘, 45mL(200mmol)의 테트라에톡시실란(TEOS) 및 30mL의 디부틸에테르의 용액에 촉매량의 요오드를 첨가하고, 그 혼합물을 60℃에서 가열하였다. 상기 얻어진 혼합물에 50mL의 디부틸에테르 중에 용해된 11.0g(41mmol)의 4-브로모디아만탄을 적하시키고, 얻어진 용액을 여과하였다. 상기 여과액을 회전증발 농축기로 증발을 실시하여 디부틸에테르 및 TEOS를 제거하고, 남은 여과액을 벤젠에 용해시켰다. 상기 용액을 더 동결건조시켜 10.5g(30mmol)의 목적의 디아만틸트리에톡시실란을 얻었다.
실시예 1: 절연막의 제작 및 유전 상수의 측정
교반기, 온도계 및 적하 깔대기를 구비한 플라스크에, 상기 합성예 1에서 제작된 20mmol의 디아만틸트리에톡시실란을 시클로헥사논에 용해시켜 20중량% 용액을 제작하였다. 60mmol의 질산(농도: 200ppm) 수용액을 플라스크에 적하시키고, 상기 반응계의 내부를 60℃로 가열하고, 2시간 동안 교반하였다. 실온까지 상기 플라스크 중의 용액을 냉각시킨 후, 교반을 정지시켰고, 얻어진 혼합물을 진공 중에서 농축시켜 물을 제거한 후, 이어서, 여과하였다.
이렇게 제작된 디아만틸트리에톡시실란 함유 도포액을 규소 기판 상에 4,000옹스트롬의 두께로 스핀 도포하고, 1분 동안 150℃로 핫플레이트 상에서 건조시켜 용매를 제거하였다. 이어서, 건조 후에 상기 규소 기판을 크린 오븐으로 이동시키고, 30분 동안 400℃에서 10ppm 이하의 산소 농도를 갖는 질소로 열처리를 실시하였다. 이렇게 목적의 절연막을 얻었다.
상기 절연막을 온도 24℃ 및 습도 50%의 상태 하에 24시간 동안 방치시킨 후, Four Dimension 제작의 수은 프로브 및 Hewlet-Packard 제작의 LCR미터 HP4285A를 사용하여 1MHz에서 상기 절연막의 상대 유전 상수를 측정하여 2.3인 것을 확인하였다.
비교예 1: 절연막의 제작 및 유전 상수의 측정
비교를 위해, 아다만틸트리에톡시실란을 사용하고, 실시예 1과 동일한 조건 하에 실험을 행하였다. 그 결과, 상대 유전 상수가 2.5임이 확인되었다.
합성예 2: 화합물 2-1의 합성
Figure 112005028030057-PAT00010
질소 가스 기류하에 화합물 M-1(4.7g) 및 백금(0)-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착체(Aldrich 제작)의 크실렌 용액 20μL가 25mL의 톨루엔에 용해되고, 그 용액을 80℃로 가열하였다. 열발생을 유지하면서, 트리에톡시실란(8.3g)을 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 상기 혼합물을 1시간 더 동일 온도로 반응시키고, 그 반응 혼합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 농축시키고 정제시켜 7.4g의 화합물 2-1(백색 결정)을 얻었다.
합성예 3: 화합물 2-3의 합성
상기 트리에톡시실란 대신에 6.7g의 디에톡시메틸실란을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 6.5g의 화합물 2-3(백색 결정)을 얻었다.
합성예 4: 화합물 2-7의 합성
Figure 112005028030057-PAT00011
화합물(M-2)의 합성:
화합물 M-1(11g)을 질소 가스 기류하에 50mL의 톨루엔에 현탁시키고, 상기 현탁액을 빙수로 냉각시켰다. 헥산 중의 100mL의 1M 디부틸알루미늄 용액을 상기 혼합물에 첨가하였다. 상기 첨가 완료 후, 상기 얼음물을 제거하였다. 상기 반응 혼합물을 30℃까지 상승시키고, 균일 용액으로 하여, 백색 침전물을 발생시켰다. 3시간 동안 실온에서 교반 후, 상기 반응 혼합물을 200mL의 포화 염화 암모늄 수용액에 서서히 첨가하였다. 상기 혼합물을 세라이트(celite)로 여과하고, 그 여과액을 에틸아세테이트로 추출하였다. 유기층을 마그네슘 설페이트 상에서 건조하고, 진공하에서 용매를 제거하였다. 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 8.9g의 화합물 M-2(백색 결정)를 얻었다.
화합물 2-7의 합성:
화합물 M-2(2.0g) 및 백금(0)-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착체(Aldrich 제작)의 크실렌 용액 20μL를 질소 기류하에서 10mL의 톨루엔에 용해시키고, 그 용액을 80℃로 가열하였다. 열발생을 유지하면서, 트리에톡시실란(3.3g)을 서서히 적하시켰다. 적하 종료 후, 상기 혼합물을 1시간 더 동일 온도로 반응시키 고, 상기 반응 혼합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 농축시키고, 정제시켜 3.2g의 화합물 2-7(백색 결정)을 얻었다.
합성예 5: 화합물 2-9의 합성
트리에톡시실란 대신에 디에톡시메틸실란(2.7g)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법으로 3.5g의 화합물 2-9(백색 결정)을 얻었다.
실시예 2: 도포액의 제작
17.6g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)에 용해된 합성예 2로 제조된 화합물 2-1(4.4g)의 용액에, 7mg의 70%질산이 용해된 0.6mL의 물을 적하시키고, 그 반응 혼합물을 5시간 동안 실온에서 교반하였다. 이어서, 교반을 정지하고, 진공 하에 얻어진 반응 혼합물을 농축시켜 저비점 물질 및 물을 제거하고, 이어서 여과하였다. 이 용액에 11g의 PGME를 첨가하여 도포액을 제작하였다.
실시예 3: 도포액의 제작
16g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)에 용해된 실시예 3으로 제작된 화합물2-3(4g)의 용액에, 7mg의 70%질산이 용해된 0.6mL의 물을 적하하고, 반응 혼합물을 5시간 동안 실온에서 교반하였다. 이어서, 교반을 정지하고, 진공 하에 얻어진 반응 혼합물을 농축시켜 저비점 물질 및 물을 제거하고, 이어서 여과하였다. 이 용액에 11g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 첨가하여, 도포액을 제작하였다.
실시예 4: 도포액의 제작
18g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)에 용해된 합성예 4에서 제작된 화합물 2-7(4.5g)의 용액에, 7mg의 70% 질산이 용해된 0.6mL의 물을 적하시키고, 그 반응 혼합물을 5시간 동안 실온에서 교반하였다. 이어서, 교반을 정지하고, 진공 하에 그 얻어진 반응 혼합물을 농축시켜 저비점 물질 및 물을 제거하고, 이어서 여과를 행하였다. 이 용액에 11g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 첨가하여 도포액을 제작하였다.
실시예 5: 도포액의 제작
16g의 프로필렌글리콜모노프로필에테르(PGP)에 용해된 합성예 5에서 제작된 화합물2-9(4g)의 용액에, 7mg의 70% 질산이 용해된 0.6mL의 물을 적하하고, 상기 반응 혼합물을 5시간 동안 실온에서 교반하였다. 이어서, 상기 교반을 정지하고, 진공 하에 얻어진 반응 혼합물을 농축시켜 저비점 물질 및 물을 제거하고, 이어서 여과를 행하였다. 이 용액에 11g의 PGME를 첨가하여 도포액을 제작하였다.
실시예 6: 도포액의 제작
화합물 2-3(3g) 및 16g의 PGME에 용해된 TEOS(1g)의 용액에, 9.7mg의 70% 질산이 용해된 0.77mL의 물을 적하하고, 5시간 동안 그 반응 혼합물을 교반하였다. 이어서, 상기 교반을 정지하고, 진공 하에 그 얻어진 반응 혼합물을 농축시켜 저비점 물질 및 물을 제거하고, 이어서 여과를 행하였다. 이 용액에 8g의 PGP를 첨가하여 도포액을 제작하였다.
절연막의 제작 및 유전 상수의 측정
이와 같이 제작된 각각의 도포액이 규소 기판 상에 4,000옹스트롬의 두께로 스핀 도포되고, 1분 동안 150℃로 핫플레이트 상에서 건조되어 용매가 제거되었다. 이어서, 건조 후 상기 규소 기판을 크린 오븐으로 이동시키고, 30분 동안 400℃로 10ppm 이하의 산소 농도를 갖는 질소 중에서 열처리를 실시하였다. 이렇게 목적의 절연막을 얻었다.
상기 각각의 절연막을 온도 24℃ 및 습도 50%의 조건 하에 24시간 동안 방치시킨 후, Four Dimension 제작의 수은 프로브 및 Hewlett-Packard 제작의 LCR미터 HP4285A를 사용하여 1MHz에서 상기 절연막의 상대 유전 상수를 측정하였다.
상기 상대 유전 상수의 측정 결과를, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 결과와 함께 표 1에 나타낸다.
상대 유전 상수
실시예 1 2.3
실시예 2 2.2
실시예 3 2.1
실시예 4 2.1
실시예 5 2.0
실시예 6 2.3
비교예 1 2.5
본 발명의 실시예에 따른 절연막은 낮은 유전 상수를 갖는다는 것이 확인된다.
본 발명에 따라서, 2.4이하의 낮은 상대 유전 상수를 갖고, 수분 흡수 등으로 인해 야기되는 결함이 없는 높은 신뢰성을 갖는 절연막을 형성할 수 있는 절연막을 형성하기 위한 신규한 조성물이 제공된다. 특히, 본 발명은 다층 배선 구조를 갖는 반도체 유닛의 반응 속도의 개선에 기여할 수 있다.
각 모든 특허의 설명과 외국우선권으로부터의 모든 외국 특허 출원은, 본 출 원에서 참조에 의해 이 문서에 포함하여 청구하였고, 모두 이 명세서 중에 설명되었다.

Claims (14)

  1. 식(1)로 나타내어지는 화합물, 식(1)로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(1)로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막 형성용 조성물.
    AnSiX(4-n) (1)
    (여기서, n은 1∼3의 정수를 나타내고;
    A는 11개 이상의 탄소 원자로 형성되는 케이지(cage)구조를 함유하는 임의로 치환된 기를 나타내고, n이 2 또는 3의 정수를 나타내는 경우, A들은 서로 같거나 다르고;
    X는 가수분해성기를 나타내며, n이 1 또는 2의 정수를 나타내는 경우, X들은 서로 같거나 다르다.)
  2. 제 1항에 있어서, A(들)은 디아만틸기를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 절연막을 형성하기 위한 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연막.
  4. 식(2)로 나타내어지는 화합물을 가수분해 및 축합시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 규소 산소 가교 화합물.
    Figure 112005028030057-PAT00012
    (여기서, m1은 2이상의 정수를 나타내고;
    n1은 1∼3의 정수를 나타내고;
    X1은 가수분해성기를 나타내고, n1이 2 또는 3의 정수를 나타내는 경우, X1들은 서로 같거나 다르고;
    R1은 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로 고리형기를 나타내고, n1이 1의 정수를 나타내는 경우, R1들은 서로 같거나 다르고;
    L1은 2가의 연결기를 나타내며;
    A는 11이상의 탄소 원자로 형성된 케이지 구조를 함유하는 기를 나타낸다.)
  5. 제 4항에 있어서, A는 디아만틸기를 함유하는 것을 특징으로 하는 규소 산소 가교 화합물.
  6. 식(3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure 112005028030057-PAT00013
    (여기서, (m31 + m32 + m33 + m34)는 1∼4의 정수를 나타내고;
    n31∼n34는 각각 독립적으로 1∼3의 정수를 나타내고;
    X31∼X34는 각각 독립적으로 가수분해성기를 나타내고;
    R31∼R34는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 헤테로 고리형기를 나타내고;
    L31∼L34는 각각 독립적으로 알킬렌기, 비닐렌기, 아릴렌기, -O-, -S-, -CO-, -NR'- 또는 그들의 조합을 포함한 2가기를 나타내며;
    R'은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.)
  7. 제 6항에 있어서, L31∼L34는 각각 독립적으로 에틸렌기 또는 비닐렌기를 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 제 6항에 있어서, (m31 + m32 + m33 + m34)는 2를 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
  9. 제 4항에 기재된 식(2)로 나타내어지는 화합물;
    식(2)으로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(2)으로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상; 및
    유기 용매 및 물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
  10. 제 6항에 기재된 식(3)으로 나타내어지는 화합물;
    식(3)으로 나타내어지는 화합물의 가수분해물 및 식(3)으로 나타내어지는 화합물의 축합물 중 하나 이상; 및
    유기 용매 및 물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
  11. 제 9항에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 재료.
  12. 제 9항에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연막.
  13. 제 10항에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 재 료.
  14. 제 10항에 기재된 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절연막.
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