KR20060090483A - 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법 - Google Patents

풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060090483A
KR20060090483A KR1020050011405A KR20050011405A KR20060090483A KR 20060090483 A KR20060090483 A KR 20060090483A KR 1020050011405 A KR1020050011405 A KR 1020050011405A KR 20050011405 A KR20050011405 A KR 20050011405A KR 20060090483 A KR20060090483 A KR 20060090483A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
composition
formula
fullerene
forming
Prior art date
Application number
KR1020050011405A
Other languages
English (en)
Inventor
신현진
정현담
선종백
Original Assignee
삼성코닝 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성코닝 주식회사 filed Critical 삼성코닝 주식회사
Priority to KR1020050011405A priority Critical patent/KR20060090483A/ko
Priority to US11/347,238 priority patent/US20060175685A1/en
Publication of KR20060090483A publication Critical patent/KR20060090483A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G33/00—Religious or ritual equipment in dwelling or for general use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V1/00—Shades for light sources, i.e. lampshades for table, floor, wall or ceiling lamps
    • F21V1/14—Covers for frames; Frameless shades
    • F21V1/16—Covers for frames; Frameless shades characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming 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
    • H01L21/02208—Forming 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
    • H01L21/02214—Forming 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 the compound comprising silicon and oxygen
    • H01L21/02216—Forming 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 the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
    • H01L21/3121—Layers comprising organo-silicon compounds
    • H01L21/3122—Layers comprising organo-silicon compounds layers comprising polysiloxane compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G2200/00—Details not otherwise provided for in A47G
    • A47G2200/08—Illumination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/18—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to alkoxy or aryloxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/20—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/06—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/14—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02203—Forming 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 porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31695—Deposition of porous oxides or porous glassy oxides or oxide based porous glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 발명은 치환체를 가진 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를 이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 조성물에 의해 제조되는 저유전 박막은 유전율이 낮고 경도 및 모듈러스 등의 기계적 성질이 우수하며, 아울러 열전도 특성도 우수한 이점을 가진다.
풀러렌, 치환체를 가진 풀러렌, 기공형성, 유전율, 모듈러스, 경도, 기공형성물질

Description

풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를 이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법{Composition for forming low dieletric film comprising fullerenes, low dielectric film using the composition and method for forming the low dielectric film}
본 발명은 저유전 박막 형성용 조성물, 이를 이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치환체를 가진 풀러렌을 포함하여 유전율이 낮고 기계적 성질 및 열전도특성 등이 우수한 저유전 박막으로 제조될 수 있는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를 이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조기술의 발달로 반도체 소자의 크기는 더욱 작아지고, 소자의 집적도는 크게 증가되고 있으며, 이러한 경향은 지속되고 있는 실정이다. 반도체 분야에서의 소자의 집적도라 함은 1개의 반도체 칩에 구성되어 있는 소자 수를 의미하며, 하나의 칩에 논리 소자(다이오드, 저항, 트랜지스터와 같은 다기능 소자들을 집적하여 구성됨)가 얼마나 많이 구성되어 있는 지를 나타낸다. 즉, 집적도가 높을수록 성능이 높다고 할 수 있다. 그러나 소자의 집적도가 증가함에 따라 소자의 성능은 금속 배선 등에 의해서도 영향을 받을 수 있으며, 배선에서의 저항과 정전용량(capacity)을 적게 하기 위하여 층간절연막의 충전용량을 낮춰야 할 필요성이 있다. 이를 위해서 유전율이 낮은 물질을 층간절연막으로 사용하기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 미국특허 제3,615,272호, 제4,399,266호 및 제4,999,397호에는 기존의 화학기상증착(CVD ; Chemical Vapor Deposition)을 이용한 유전율 4.00 정도의 산화막(SiO2) 대신에 스핀코팅증착(SOD ; Spin On Deposition)이 가능한 유전율 2.5 내지 3.1 정도의 폴리실세스퀴옥산(Polysilsesquioxane)들이 개시되어 있다. 또한 미국특허 제5,965,679호에는 유전율 2.65 내지 2.70 정도의 유기고분자인 폴리페닐렌(Polyphenylene)이 개시되어 있다. 하지만 이들 물질들은 유전율 2.50 이하의 극저유전율이 요구되는 고속의 소자를 만드는데 사용하기에는 충분한 유전율을 갖는다고 할 수 없다. 이를 위해서 이러한 유, 무기 재료로 이루어지는 막형성물질에 유전율이 1.0인 공기를 포함시키기 위한 시도가 다양하게 진행되어 왔다.
미국특허 제6,231,989호에는 하이드로젠 실세스퀴옥산(hydrogen silsesquioxane)에 기공을 형성할 수 있는 고비점의 용제를 혼합하고 암모니아로 처리하여 다공성박막을 형성시키는 방법이 개시되어 있고, 또한 미국특허 제6,093,636호 및 제6,107,357호에는 박막을 형성하는 단계에서 분해될 수 있는 기공형성물질(porogen)을 일정 함량으로 앞서 예시한 유, 무기 재료로 이루어지는 막형성물질에 혼합하여 박막을 만든 다음, 고온에서 기공형성물질을 분해시켜 기공을 형성시킨 극저유전율의 절연막을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 최근 미 국특허 제6,204,202호, 제6,413,882호, 제6,423,770호 및 제6,406,794호에는 폴리알킬렌옥사이드(polyalkyleneoxide) 계열의 양친성 계면활성제(surfactant)를 기공형성물질로 적용하여 다공성 저유전 박막을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 하지만 이러한 방법에 의하는 경우, 생성되는 기공구조가 부분 또는 완전히 연결되어 있어 절연막의 물성저하가 발생하고, 저유전 층간절연막으로 반도체 공정에 사용되는 화학물질과 금속원자의 확산이 유발된다. 따라서 생성되는 기공의 크기를 작게 하고, 기공의 연결성(interconnectivity)을 낮추는 것이 중요하다.
버키볼이라고도 하는 풀러렌은 가장 최근에 발견된 탄소 원자 60개(C60)로 이루어진 축구공 모양의 분자 구조를 갖는 물질이다. 버키볼(Bucky ball)이란 이름은 분자의 모양이 건축가 버크민스터 풀러(Buckminster Fuller)의 작품인 지구 돔 모양과 닮았기 때문에 그 건축가의 이름에서 유래하였다. 이것은 과학자들이 흑연 조각에 레이저를 쏘았을 때 남아 있는 그을음에서 발견한, 완전히 새로운 물질이다. 풀러렌 분자는 새장처럼 아주 작은 물질을 가두어 가둘 수 있으며, 강하면서도 미끄러운 성질이 있고, 또한 다른 물질을 넣고 삽입할 수 있게 열려지기도 하고 튜브처럼 이어질 수도 있다. 이 풀러렌은 컴퓨터 칩에서 원자 크기의 선을 통해 정보를 전달할 수 있으며, 몸 속에서 필요한 의약품을 운반할 수 있고, 단단하고 날카로운 절삭 도구나 아주 단단한 플라스틱을 만드는 등 여러 가지 분야에서 그 용도가 늘어날 것으로 예상되고 있기 때문에 현재 많은 과학자들에게 그 응용에 대한 연구의 대상이 되고 있다.
한편, 저유전 박막의 형성에서 기공형성물질을 사용하여 공기를 포함시키도록 하는 것으로서, 상기 기공형성물질로 풀러렌을 사용하는 것이 제안된 바 있다. 미국특허 제5,744,399호에는 반도체 웨이퍼 상의 층의 유전상수를 줄이는 방안으로 풀러렌을 막형성물질에 도입하는 방법을 기술하고 있으며, 이 방법은 막형성물질과 풀러렌을 포함하는 합성층을 웨이퍼 상에 형성시키고, 풀러렌을 상기 합성층으로부터 제거하여 개방된 다공성층을 남기도록 하며, 풀러렌의 제거는 상기 합성층을 풀러렌을 용해시킬 수 있는 액체와 접촉시키거나 또는 풀러렌을 산화시키는 것으로 이루어짐을 기술하고 있다. 또한, 미국특허 제6,287,979호에는 에어브릿지층(air bridge layer)이 풀러렌(버크민스터풀러렌)을 포함하며, 상기 풀러렌은 산소플라즈마(oxygen plasma)와 반응하여 제거되어 다공성의 에어브릿지층을 형성하는 것을 기술하고 있다. 그러나 상기 두 미국특허들은 모두 막형성물질 또는 층에 풀러렌을 포함시킨 후, 후속공정에서 풀러렌을 제거하여 풀러렌이 위치하던 자리에 단지 기공 만이 남도록 하여 공기의 낮은 유전율로 인한 유전율을 낮추도록 하는 것으로서, 이때의 풀러렌은 종래의 기술에서와 같이 단지 기공형성물질로만 작용하며, 최종적으로 수득되는 소자 내에는 잔류하지 않고, 그에 따라 이들 소자 내의 절연막에서는 기계적 강도 및 열전도특성 등이 저하되는 것을 피할 수 없게 된다.
최근 미국특허공개 제 2004/0121501 A1에서는 플라즈마 유도 기상증착법을 이용하여 층간 절연막내부에 풀러렌을 도입하였으며 SOD공정에서도 가능하다는 언급을 하였다. 그러나, SOD에서 풀러렌을 이용하기 위해서는 용액상에 풀러렌을 용해시켜야 하는데 이는 고체상으로 용해가 되지 않으므로 분산제나 다른 조작에 의 해 에멀젼 형태를 만들어야 하는 문제점이 있다. 에멀젼 형태는 첨가되는 풀러렌의 양이 제한되며 이러한 에멀젼은 박막의 러프니스(roughness)가 저하되는 것을 피할 수 없게 된다.
상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 치환체를 가진 풀러렌을 포함하여, 유전율이 낮고 기계적 강도 및 열전도도가 우수한 저유전 박막을 제조할 수 있는 저유전 박막 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공정이 단순화되어 제조 비용을 절감할 수 있고 저유전율의 기계적 강도가 우수한 저유전 박막을 제조할 수 있는 풀러렌을 이용한 저유전 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 실록산 폴리머(siloxane polymer), 치환체를 가진 풀러렌 및 용매를 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물에 관계한다.
본 발명의 다른 양상은 실란 단량체(silane monomer), 치환체를 가진 풀러렌, 산 또는 염기 및 물을 포함한 용매를 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물에 관계한다.
본 발명의 또 다른 양상은 치환체를 가진 풀러렌을 포함하는 본 발명의 조성물을 기판 위에 코팅하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀러렌을 포함하는 저유전 박막의 제조방법에 관계한다.
본 발명에 따르면 저유전 박막의 형성을 위한 막형성물질에 기공을 형성하여 막의 유전율을 낮춤과 동시에 막의 형성 및 막형성 후 수득되는 막의 기계적 성질 및 열전도특성 등을 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 예의 연구한 결과, 막형성물질에 풀러렌을 첨가하였을 경우 효과가 있음을 확인하였으나 풀러렌이 용액상에서 용해되지 않아 이로 인해 나타나는 저반의 문제를 해결하기 위해 풀러렌에 유기기를 도입한 치환체를 가진 풀러렌을 첨가함으로써 균일한 용액을 제조할 수 있었다. 이를 이용하여 막형성 동안 또는 막형성 후에도 이를 제거하지 않고, 막 중에 그대로 내포되도록 하는 것에 의해 상기한 바를 달성할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하에서 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 하나의 양상에 의한 저유전 박막 형성용 조성물은, 막형성물질로서 실록산 폴리머 1 내지 70 중량%; 치환체를 가진 풀러렌 0.1 내지 10 중량%; 및 잔량으로서 용매를 포함하여 이루어진다. 이러한 조성물을 기판 위에 도포한 후, 열경화시키면 유전율이 매우 낮고 기계적 강도가 우수한 저유전 박막을 수득할 수 있다. 이와 같이 해서 수득되는 저유전 박막은 저유전율의 반도체 층간 절연막으로 응용될 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이 재료, 화학 센서, 생체촉매, 절연체, 패키징 재료 등의 광범위한 용도를 가질 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 실록산 폴리머는 Si-O-C의 구조를 갖는 것으로서, 특별히 제한되지 않는데, 예를 들어, 하기 화학식 1의 다반응성 환형 실록산 단량 체, 하기 화학식 2 또는 3으로 나타내어지는 유기다리를 가지는 Si 단량체 및 하기 화학식 4 또는 5로 나타내어지는 선형 알콕시 실란 단량체로 이루어진 군으로부터 선택한 하나의 단량체를 유기 용매 내에서 산 또는 염기 촉매와 물의 존재 하에서 가수분해 및 축합 중합하여 제조되는 실록산 단독중합체이거나 화학식 1, 2, 3, 4 및 5의 단량체 중에서 적어도 2개 이상의 단량체를 유기 용매 내에서 산 또는 염기 촉매와 물의 존재 하에서 가수분해 및 축합중합하여 제조되는 실록산 공중합체일 수 있다.
Figure 112005007271714-PAT00001
상기 식에서, R1은 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15의 아릴기이고; R2는 수소원자, C1 내지 C10의 알킬기 또는 SiX1X2 X3이며 (이 때, X1, X2, X3는 각각 독립적으로, 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자임); m은 3 내지 8의 정수이다.
Figure 112005007271714-PAT00002
상기 식에서, R은 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15 의 아릴기이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C 3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자로서, 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; m은 0 내지 10의 정수, n은 3 내지 8의 정수이다;
Figure 112005007271714-PAT00003
상기 식에서, X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자로서, 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; M은 단일 결합 혹은 C1 내지 C10의 알킬렌기이거나 탄소원자 6 내지 15인 아릴렌기이다;
Figure 112005007271714-PAT00004
상기 식에서, R1는 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, 할로겐기 또는 C6 내지 C15의 아릴기이고, R2는 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15의 아릴기로서, R1 및 OR2 중 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; n은 0 내지 3의 정수이다; 및,
Figure 112005007271714-PAT00005
상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-3의 알킬기, C1-10의 알콕시기, 하이드록시 또는 할로겐 원자로서, 이들 중 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; n은 0 내지 30의 정수이다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 환형 실록산 단량체의 바람직한 예는 바람직한 예는, 상기 화학식 1에서 R1은 메틸이고, R2는 Si(OCH3)3이며, m은 4인 하기 화학식 6의 화합물(TS-T4Q4)을 포함한다:
Figure 112005007271714-PAT00006
상기 화학식 4의 선형의 알콕시 실란 단량체의 구체적인 예들은 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 메틸트리메톡시실란 (methyltrimethoxysilane), 메틸트리프로폭시실란(methyltri-n-propoxysilane), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 페닐트리플루오로실란(phenyltrifluorosilane), 펜에틸트리메톡시실란(phenethyltrimethoxysilane), 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 메틸트리브로모실란(methyltribromosilane), 메틸트리플루오로실란(methyltrifluorosilane), 트리에톡시실란(triethoxysilane), 트리메톡시실란(trimethoxysilane), 트리클로로실란(trichlorosilane), 트리플루오로실란(trifluorosilane), 트리플루오로프로필트리메톡시실란(3,3,3-trifluoropropyl trimethoxysilane), 시아노에틸트리메톡시실란(cyanoethyltrimethoxysilane) 등을 포함한다.
본 발명에서 사용가능한 실록산 폴리머의 구체적인 예는 상기 화학식 1의 환형 실록산계 단량체를 단독으로 중합하거나 또는 상기 화학식 4의 선형 알콕시 실란 단량체와 함께 공중합시켜 제조되는 것으로 단량체의 비는 0.01 : 99.99 내지 99.99 : 0.01로 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 실록산 폴리머의 중량평균분자량은 1,000 내지 100,000인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 치환체를 가진 풀러렌은 기공형성후 제거되는 종래의 기술에서의 기공형성물질과는 달리 그 자체가 기공으로서 기능하고, 거기에 더해 막형성 후에도 막 중에 잔존하여 최종적으로 수득되는 박막의 기계적 강도와 열전도특성 등을 향상시킨다. 특히, 본 발명에서는 치환체를 가진 풀러렌 즉, 풀러렌 에 반응성이 있는 이중결합에 용매와 상호작용을 할 수 있는 유기기를 도입한 후 균일한 용액을 제조한 것에 특징이 있다. 풀러렌은, 구형으로 이루어지는 탄소의 동소체로서, 60개의 탄소원자로 이루어지는 C60 풀러렌의 경우, 직경이 약 7이고, 94개의 탄소원자로 이루어지는 C94 풀러렌의 경우, 직경이 약 11인, 속이 빈 중공의 구조로서 그 자체가 기공으로 기능할 수 있다. 또한, 풀러렌은 앞서 설명한 바와 같이 탄소원자들이 구를 이루어 구조적으로 상당히 안정하고, 탄소간은 공유결합이어서, 기계적으로도 우수한 물성을 가지며, 화학적으로나 열적으로도 매우 안정한 물질로 알려져 있다.
특히, 본 발명에 사용되는 풀러렌은 코팅 용액 안에서 균일한 분포를 가지기 위해 풀러렌에 반응성이 있는 이중결합을 이용하여 새로운 유기 반응성기를 도입한 것으로 유기용매와 상호작용을 할 수 있는 알킬기, 하이드록시기, 카르복실기, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아민기, 아미드기 등이 될 수 있으며 한 개 이상의 작용기(functional group)를 도입할 수도 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 치환체를 가진 풀러렌의 구체적인 예는 하기 화학식 7, 또는 8로 표현되는 풀러렌을 포함한다.
Figure 112005007271714-PAT00007
상기 식에서, R은 C1 내지 C20의 알킬기 또는 C2 내지 C30의 아실기이다.
상기 화학식 7의 풀러렌은 풀러렌 분자에 치환기를 결합시켜 용매 중에 잘 용해 내지는 분산되도록 하여 풀러렌이 조성물 중에 균질하게 분포하고, 그에 의해 성막공정 동안 또는 성막공정 후 수득되는 막 중에서 균일하게 분포되도록 하여 결과적으로 절연막 중에 기공이 균질하게 형성되도록 기능한다.
Figure 112005007271714-PAT00008
상기 식에서, R은 하기 화학식 9 또는 하기 화학식 10의 치환기가 될 수 있다.
Figure 112005007271714-PAT00009
Figure 112005007271714-PAT00010
본 발명에서는 하기 화학식 11 또는 12로 표현되는 ([6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester)(F[5,6]) 및 메타노풀러렌 (1-(3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl [6,6] C61 (M [6,6])도 사용할 수 있다.
Figure 112005007271714-PAT00011
Figure 112005007271714-PAT00012
상기에서 제시된 상기 화학식 7의 풀러렌 또는 상기 화학식 8의 풀러렌들은 여러 문헌들에서 그 제조방법 등이 기술되어 공지(Camps, X, ; Hirsch, A. J. Chem. Soc. Perkin trans. 1, 11, 1595(1997)을 참조하시오)된 것으로서 이를 참조하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 용매는 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 헥산 또는 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용매(aliphatic hydrocarbon solvent); 아니솔(anisol), 메시틸렌(mesitylene) 또는 자일렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent); 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 1-메틸2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥사논(cyclohexanone) 또는 아세톤(acetone) 등의 케톤계 용매(ketone-based solvent); 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 또는 이소프로필에테르(isopropyl ether) 등의 에테르계 용매(ether-based solvent); 에틸아세테이트(ethyl acetate), 부틸아세테이트(butyl acetate), 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 등의 아세테이트계 용매(acetate-based solvent); 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 부틸알코올(butyl alcohol) 등의 알코올계 용매(alcohol-based solvent); 디메틸아세트아미드(dimetyhl acetamide), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide) 등의 아미드계 용매(amide-based solvent); 실리콘계 용매(silicon-based solvent); 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 조성물 중 고형분의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 상기한 바와 같이 총 조성물의 중량을 기준으로 상기 막형성물질로서의 실록산 폴리머 1 내지 70중량%; 풀러렌 0.1 내지 10중량%; 및 잔량으로서 용매를 포함한다.
본 발명의 조성물에서 실록산 폴리머가 70중량%를 초과하여 사용되는 경우는 용액상에 포화가 되어 스핀코팅을 할 수 없으며, 풀러렌의 경우 0.1중량% 미만 함유된 경우는 박막에서 풀러렌의 특성 향상을 기대할 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우에는 박막의 기계적 특성을 저해하고 전도도가 상승하는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 의한 저유전 박막 형성용 조성물은 실란 단량체 1 내지 70중량%, 치환체를 가지는 풀러렌 0.1 내지 10중량%, 잔량으로서 산 또는 염기 및 물을 포함한 용매로 이루어진다. 사용되는 전체 단량체와 촉매(산 또는 염기)간의 몰비는 1:1×10-5 내지 1:10이고, 전체 단량체와 물과의 몰비는 1:1 내지 1:100이며 나머지 잔량으로서 용매를 포함한다.
본 발명에서 사용가능한 실란 단량체는 실록산 폴리머를 형성하기 위해 사용되었던 단량체와 동일하다.
한편, 본 발명에서 사용가능한 산 촉매의 예는 실록산 폴리머의 제조에 사용되는 모든 공지된 산 촉매를 포함하며, 특별히 제한되지는 않는다. 산 촉매의 경우, 바람직하게는 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 벤젠 술폰산(benzene sulfonic acid), 옥살산(oxalic acid), 또는 포름산(formic acid)을 사용할 수 있다. 본 발명에서 염기 촉매로는 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화나트륨(sodium hydroxide), 트리에틸아민(triethylamine), 탄산수소나트륨 (sodium bicarbonate) 및 피리딘(pyridine) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 의한 저유전 박막 형성용 조성물은, 상기 조성물에 기공형성물질을 추가로 포함하는 하는 조성물로서 상기 기공형성물질의 함량은 고형분의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 사용가능한 기공형성물질은 다공성 절연막 형성을 위해 사용되 는 모든 공지된 기공형성물질을 포함한다. 구체적으로 폴리카프로락톤(polycaprolactone), α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로덱스트린을 포함하나 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 기공형성물질로는 계면활성제도 사용될 수도 있는데, 계면활성제로는 음이온성, 양이온성, 및 비이온성 또는 블록 공중합체 모두가 사용될 수 있다. 음이온성 계면활성제의 예는 설페이트, 설포네이트, 포스페이트, 카르복실산을 들 수 있고, 양이온성 계면활성제로는 알킬암모니움염, 제미니 계면활성제, 세틸에틸피페리디늄염, 디알킬디메틸암모늄염 등을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제로는 BRij계 계면활성제, 1급 아민, 폴리(옥시에틸렌) 옥사이드, 옥타에틸렌글리콜모노데실에테르, 옥타에틸렌글리콜모노헥사데실에테르, 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올(Triton X-100) 및 블록 공중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것들을 포함하나, 반드시 이들로 국한되는 것은 아니다. 이러한 계면활성제의 바람직한 예는 하기 화학식 13으로 표시되는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록공중합체(polyethylene oxide-propylene oxide block copolymer), 하기 화학식 14로 표시되는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 삼원블록공중합체(polyethylene oxide-propylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer), 하기 화학식 15로 표시되는 시클로덱스트린(cyclodextrin) 유도체, 세틸트리메틸암모니움브로마이드(CTAB), 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올(Triton X-100), 에틸렌디아민알콕실레이트 블록공중합체를 포함한다.
Figure 112005007271714-PAT00013
Figure 112005007271714-PAT00014
상기 식들에서 R14, R15, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소원자, C2 내지 C30의 아실기, C1 내지 C20의 알킬기, 또는 Sir1r2r3 로 표시되는 규소(Si)화합물이고, 여기에서 r1, r2 및 r3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C6의 알킬기, C1 내지 C6의 알콕시기, 또는 C6 내지 C20의 아릴기이고, l은 2 내지 200의 정수이며, m은 20 내지 80의 정수이고, n은 2 내지 200의 정수이다.
Figure 112005007271714-PAT00015
상기 식에서 R18, R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소원자, C2 내지 C30의 아실기, C1 내지 C20의 알킬기, 또는 Sir1r2r3로 표시되는 규소(Si) 화합물이고, 여기에서 r1, r2 및 r3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C6 의 알킬기, C1 내지 C6의 알콕시기 또는 C6 내지 C20의 아릴기이고, q는 5 내지 8의 정수이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상술한 본 발명의 조성물을 이용한 저유전 박막의 제조방법에 관계한다. 본 발명에 따라 저유전 박막을 제조하는 경우에는 실록산 폴리머, 치환체를 가진 풀러렌을 단독 혹은 타 기공형성물질 및 용매와 혼합하여 코팅액을 제조한 후, 이를 기판 위에 코팅하여 경화시킴으로써 박막을 수득할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서는 실란 단량체(silane monomer), 치환체를 가진 풀러렌을 단독 혹은 타 기공형성물질 및 용매, 산 또는 염기 및 물을 포함하는 코팅액을 준비하여 이를 기판 위에 코팅하여 경화시킴으로써 박막을 수득할 수 있다.
상기에서 기판은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, 열경화 조건을 견딜 수 있는 모든 기판, 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 웨이퍼, 플라스틱 기판 등을 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 조성물의 도포 방법의 예는 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 분무 코팅(spray coating), 흐름 코팅(flow coating) 및 스크린 인쇄(screen printing)를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 도포방법은 스핀 코팅이다. 스핀코팅을 행하는 경우, 스핀속도는 800 내지 5,000rpm의 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다. 도포가 완료된 후, 필요에 따라 용매를 증발시켜 필름을 건조하는 과정을 포함할 수 있다. 필름 건조과정은 단순히 주위 환경에 노출시키거나, 경화 공정의 초기 단계에서 진공을 적용하거나 상기 필름을 1 내지 180분 동안 150℃ 내지 600℃, 바람직하게는 200℃ 내지 450℃ 의 온도로 열경화시켜 균열이 없는 불용성 피막을 형성시킨다. '균열이 없는 피막'이란 1000배율의 광학현미경으로 관찰할 때, 육안으로 볼 수 있는 임의의 균열이 관찰되지 않는 피막을 뜻하며, 불용성 피막이란 실록산계 중합체를 침착시켜 막을 형성시키는 용매 또는 수지를 도포시키기에 유용한 것으로 기술된 용매에 본질적으로 용해되지 않는 피막을 말한다. 기공형성물질이 포함된 경우, 기공형성물질의 분해온도를 고려하여 열 경화온도를 정한다.
상기 실록산계 중합체만으로 이루어진 절연막은 3.0 이하의 유전율을 가지며 반도체 층간 저유전 코팅막으로 사용될 수 있으며, 상기 실록산계 중합체 및 기공형성 물질로 이루어진 절연막은 함량에 따라 유전율을 조절할 수 있으며 치환체를 가진 풀러렌을 포함할 경우, 유전율의 감소 및 인성, 탄성 등의 기계적 물성이 우수하고 풀러렌의 특성 상 열전도도의 향상도 기대할 수 있어 반도체 층간 절연막으로써 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 바람직한 구현예를 보다 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
제조예
다반응성 환형 실록산 단량체의 합성
2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-시클로테트라실록산 (2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-cyclotetrasiloxane) 41.6mmol (10.00g)을 플라스크에 투입하고 테트라히드로퓨란 100ml를 넣어 희석시킨 후 10wt% Pd/C (palladium/charcol) 을 700mg 첨가하였다. 이어서, 증류수 177.8mmol (3.20ml)를 첨가하고, 이 때 발생하는 수소 가스를 제거하였다. 상온에서 5시간 반응을 진행시킨 후, 반응액을 셀라이트 (celite)와 MgSO4를 통해 여과하고, 200 ㎖의 THF(테트라히드로퓨란)으로 희석시킨 다음 트리에틸아민 177.8 mmol (13.83g)을 첨가하였다. 상기 용액의 온도를 -0℃로 낮춘 후, 클로로트리메톡시실란 (chlorotrimethoxysilane) 177.8mmol (25.0g)을 서서히 가하고 온도를 서서히 상온까지 올려서 12시간 동안 반응을 진행시켰다. 반응액을 셀라이트를 통해 여과하고, 여액을 0.1토르(torr) 정도의 감압 하에 두어 휘발성 물질을 제거하여 농축하여 하기 화학식 6을 가지는 무색의 액상 단량체를 제조하였다:
[화학식 6]
Figure 112005007271714-PAT00016
합성된 단량체의 1H-NMR(300MHz) 측정결과는 다음과 같다: δ 0.092(s, 12H, 4×[-CH3]), 3.58 (s, 36H, 4×[-OCH3]3).
실록산 폴리머 합성 (A)
상기 제조예에서 수득한 다반응성 실록산계 단량체 화학식 6 5.09 mmol 및 methyltrimethoxysilane(MTMS)단량체 20.36 mmol 을 플라스크에 넣고, 전체 용액의 농도가 0.05 내지 0.07 M이 되도록 테트라히드로퓨란을 넣어 희석시킨 후, 반응액 온도를 -78℃로 하였다. 상기 플라스크에 염산 1.222mmol과 물 407.2mmol 을 각각 첨가한 후, 반응액의 온도를 -78℃에서 70℃로 서서히 승온하여 16시간 동안 반응을 진행하였다. 반응용액을 분별 깔대기에 옮긴 후, 최초 넣어 준 테트라히드로퓨란과 동일한 양의 디에틸에테르와 테트라히드로퓨란을 첨가하고, 전체 용매의 1/10 가량의 물로 3회 씻어 준 다음, 감압 하에서 휘발성 물질을 제거하여 흰색 분말 형태의 중합체를 얻었다. 상기의 방법으로 얻은 중합체를 테트라히드로퓨란에 용해시켜 투명한 용액을 만들고, 이를 기공이 0.2㎛인 필터로 여과한 후 여액에 물을 서서히 첨가하여 흰색분말의 침전을 수득하였다. 상기 흰색 분말은 0~20 ℃의 온도 및 0.1 토르(torr) 압력 하에서 10시간 동안 건조시켜서 실록산계 중합체 4.0g 을 얻었다. 상기 중합체에서 Si-OH 함량, Si-OCH3 함량 및 Si-CH3 함량은 각각 33.80%, 1.10% 및 65.10%였다. 단, 상기 Si-OH, Si-OCH3 및 Si-CH3 함량은 하기 식에 따라 핵자기 공명분석기(NMR, Bruker社)로 분석하였다:
Si-OH(%)=Area(Si-OH)×[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)/3+Area(Si-CH3)/3]×100 ;
Si-OCH3(%)=Area(Si-OCH3)/3÷[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)/3+Area(Si-CH 3)/3]×100 ; 및,
Si-CH3(%)=Area(Si-CH3)/3÷[Area(Si-OH)+Area(Si-OCH3)/3+Area(Si-CH 3)/3]×100.
실록산 폴리머 합성 (B)
상기 제조예에서 수득한 다반응성 실록산계 단량체 화학식 6 10 mmol 만을 사용한 것을 제외하고는 실록산 폴리머 합성 (A)의 제조와 동일한 방법으로 제조하였고, 4.055mmol의 HCl 및 1351.4mmol의 물이 사용되었다. 그 결과, 2.30g의 중합체가 수득되었으며, Si-OH 함량, Si-OCH3 함량 및 Si-CH3 함량은 각각 43.5%, 0.6% 및 55.9%였다.
치환체를 가진 풀러렌 화합물의 합성예
화학식 7의 제1의 변성 풀러렌은 100㎎의 C60(0.139mmol), 69㎎(0.208mmol)의 CBr4 및 0.208mmol의 말로네이트의 혼합물에 32㎕(0.415mmol)의 DBU(1,8-diazabicyclo[5,4,0]undecene-7)을 가하고, 6시간 후, 서로 다른 생성물들을 크로마토그래피로 정제하는 것에 의해 제조될 수 있고, 또한 화학식 8의 제2의 변성 풀러렌은 100㎎의 C60(0.139mmol)과 0.286g(1.39mmol)의 디메틸아민(DMA)을 60㎖의 톨 루엔 중에서 실온에서 2시간 동안 교반하고, 계속해서 0.460g(1.39mmol)의 CBr4 및 10당량의 말로네이트를 가하고, 0.414㎖(2.78mmol)의 DBU(1,8-diazabicyclo[5,4,0]undecene-7)을 적가하고, 12시간 후, 조성물을 크로마토그래피로 정제하는 것에 의해 제조될 수 있다.
실시예
절연막 A-1 내지 A-4의 제조예:
실록산계 폴리머로서 폴리머(A) 0.611g 및 첨가제로서 화학식 8의 6개의 치환된 작용기를 가지는 변형된 풀러렌을 6mg : 폴리머 중량의 1% (절연막 A-1), 12mg: 폴리머 중량의 2% (절연막 A-2), 31mg: 폴리머 중량의 5% (절연막 A-3), 61mg: 폴리머 중량의 10% (절연막 A-4)를 사용하고, 용매로서 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate)를 사용하여 고형분 함량 24 중량%의 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 2000 rpm으로 30초간 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅을 하고, 질소 분위기의 핫플레이트(hot plate)상에서, 150℃로 1분간 그리고 250℃로 1분간 예비가열하여 건조시켜 필름을 제조하였다. 상기 필름을 진공 분위기에서 420℃ (승온속도: 3℃/min)로 1시간 열처리하여 절연막 A-1 내지 A-4을 제조하였다. 제조된 절연막의 두께 (thickness), 굴절률 (refractive index), 유전율 (dielectric constant), 경도 (hardness), 탄성계수 (modulus), 및 탄소함량을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
본 실시예에서 수득된 절연막의 물성은 다음과 같은 방법에 의해 평가하였다.
[물성 평가 방법]
1) 유전율 측정
붕소 도핑된 p타입의 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘 열산화막을 3,000의 두께로 도포하고, 금속 증착기(metal evaporator)로 티타늄 100, 알루미늄 2,000, 티타늄 100을 증착한 다음, 그 위에 측정 대상 절연막을 형성하였다. 상기 절연막 위에 전극지름이 1㎜로 설계된 하드마스크를 이용하여 1㎜ 지름을 가지는 원형의 티타늄 100 및 알루미늄 박막 5,000을 증착하여 MIM(metal-insulator-metal) 구조의 유전율 측정용 저유전 박막을 완성하였다.
완성된 박막을 프로브 스테이션(micromanipulator 6200 probe station)이 장착된 PRECISION LCR METER(HP4284A)를 이용하여 약 10kHz, 100kHz 및 1MHz의 주파수에서 정전용량(capacitance)을 측정하고, 프리즘 커플러를 이용하여 박막 두께를 측정한 다음, 하기 식에 의해 유전율을 측정하였다:
Figure 112005007271714-PAT00017
상기 식에서, k는 유전율이고, C는 정전용량(capacitance)이며, o는 진공의 유전 상수(dielectric constant, o= 8.8542 10-12 Fm-1)이고, d는 절연막의 두께이며, A는 전극의 접촉 단면적이다.
2) 두께 및 굴절률
엘립소미터(elipsometor) 및 프리즘 커플러를 사용하여 두께와 굴절율을 측정하였다.
3) 경도(Hardness) 및 모듈러스(Elastic Modulus)
제조된 박막의 경도와 모듈러스 측정은 MTS사의 나노인덴터(nanoindenter) II를 이용하여 정량적으로 분석하였다. 박막을 나노인덴터로 압입(indent)하고, 압입 깊이가 박막 두께의 10%일 때 박막의 경도 및 모듈러스를 측정하였다. 박막의 두께는 프리즘 커플러(prism coupler)를 이용하여 측정하였다. 실시예 및 비교예에서는 신뢰도를 확보하기 위해 절연막 상의 6개 지점을 압입하여 평균값으로부터 각각의 경도 및 모듈러스를 구하였다.
절연막 B-1 내지 B-4의 제조예:
폴리머 (A) 0.611g 대신 0.550g 사용하고 기공형성 물질로서 헵타키스[2,3,6-트리-메톡시]-베타-사이크로덱스트린 [heptakis(2,3,6-tri-O-methyl)-β-cyclodextrin, 이하 "tCD") 0.061g을 첨가한 것을 대신하고는 각각의 변형된 풀러렌을 절연막 A-1 내지 A-4와 동일한 중량%를 첨가하여 B-1 내지 B-4를 절연막 A-1 또는 A-4의 제조방법과 동일한 방법을 사용하여 제조하였다. 제조된 절연막의 두께, 굴절률, 유전율, 경도, 탄성계수 및 탄소 함량을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
절연막 C-1 내지 C-4의 제조예:
폴리머 (A) 0.611g 대신 0.489g 사용하고 기공형성 물질로서 헵타키스[2,3,6-트리-메톡시]-베타-사이크로덱스트린 [heptakis(2,3,6-tri-O-methyl)-β-cyclodextrin, 이하 "tCD") 0.122g을 첨가한 것을 대신하고는 각각의 변형된 풀러렌을 절연막 A-1 내지 A-4와 동일한 중량%를 첨가하여 C-1 내지 C-4를 절연막 A-1 또는 A-4의 제조방법과 동일한 방법을 사용하여 제조하였다. 제조된 절연막의 두께, 굴절률, 유전율, 경도, 탄성계수 및 탄소 함량을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
절연막 D-1 내지 D-4의 제조예:
폴리머 (A) 대신 폴리머 (B)를 사용한 것을 대신하고는 절연막 A-1 또는 A-4의 제조방법과 동일한 방법을 사용하여 D-1 및 D-4를 제조하였다. 제조된 절연막의 두께, 굴절률, 유전율, 경도, 탄성계수 및 탄소 함량을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
절연막 비교예 A 내지 D의 제조예:
각 절연막 A-1 및 D-1에서 치환체를 가진 풀러렌을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 절연막 A-1 또는 A-4의 제조방법과 동일한 방법을 사용하여 비교예 A 및 D를 제조하였다. 제조된 절연막의 두께, 굴절률, 유전율, 경도, 탄성계수 및 탄소 함량을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112005007271714-PAT00018
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 실시예들의 경우, 모두 대조군으로서 풀러렌을 전혀 포함하지 않는 비교예에 비해 훨씬 얇은 두께를 갖는 절연막에서도 보다 낮은 유전율을 갖는다는 것이 확인되어 풀러렌이 본 발명에서 의도하는 바의 기공형성물질로 기능하여 기공을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 풀러렌을 단독 첨가하거나 종래의 기공형성물질로서의 tCD를 함께 사용하는 경우에도 저유전율의 절연막의 형성이 가능하고 1%를 첨가하였을 시 유전율이 감소하고 기계적 물성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 1% 이상의 치환체를 가진 풀러렌을 첨가할 경우 유전 율 감소에는 크게 영향을 주지 않으나 성막공정에서 이것이 제거되지 않고 그대로 막 중에 잔류토록 함으로써 풀러렌에 의해 기공의 형성에 의한 유전율의 저하는 물론 보다 우수한 기계적 물성을 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 열전도도에 관하여는 구체적인 실험수치는 얻지 못하였으나, 풀러렌의 특성상 앞서의 기계적 물성의 증가로부터 열전도도 역시 개선될 수 있을 것으로 추론된다.
본 발명의 저유전 박막 형성용 조성물에 포함되는 치환체를 가진 풀러렌은 용매 내에서 용해성이 뛰어나 많은 양을 첨가함에도 균일한 용액을 얻을 수 있음을 확인하였고, 박막 형성시 유전율을 낮춤과 동시에 경도 및 모듈러스 등의 기계적 성질을 향상시키는 이점을 갖는다. 더욱이 본 발명에서 사용되는 풀러렌은 극히 소량으로도 충분한 유전율의 낮춤효과와 더불어 기계적 물성의 향상을 꾀할 수 있으며, 풀러렌의 특성상 열전도도의 향상도 기대할 수 있다.

Claims (18)

  1. 실록산 폴리머 1 내지 70중량%, 치환체를 가진 풀러렌 0.1 내지 10 중량% 및 잔량으로서 용매를 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실록산 폴리머가 하기 화학식 1 내지 5의 단량체로 이루어진 군으로부터 선택한 하나 혹은 둘 이상의 단량체를 유기 용매 내에서 산 또는 염기 촉매와 물의 존재 하에서 가수분해 및 축합 중합하여 제조되는 실록산 폴리머임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물;
    [화학식 1]
    Figure 112005007271714-PAT00019
    상기 식에서, R1은 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15의 아릴기이고; R2는 수소원자, C1 내지 C10의 알킬기 또는 SiX1X2 X3이며 (이 때, X1, X2, X3는 각각 독립적으로, 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자임); m은 3 내지 8의 정수이다.
    [화학식 2]
    Figure 112005007271714-PAT00020
    상기 식에서, R은 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15 의 아릴기이고; X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C 3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자로서, 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; m은 0 내지 10의 정수, n은 3 내지 8의 정수이다;
    [화학식 3]
    Figure 112005007271714-PAT00021
    상기 식에서, X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, C1 내지 C10의 알콕시기 또는 할로겐원자로서, 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; M은 단일 결합 혹은 C1 내지 C10의 알킬렌기이거나 탄소원자 6 내지 15인 아릴렌기이다;
    [화학식 4]
    Figure 112005007271714-PAT00022
    상기 식에서, R1는 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기, 할로겐기 또는 C6 내지 C15의 아릴기이고, R2는 수소원자, C1 내지 C3의 알킬기 또는 C6 내지 C15의 아릴기로서, R1 및 OR2 중 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; n은 0 내지 3의 정수이다; 및,
    [화학식 5]
    Figure 112005007271714-PAT00023
    상기 식에서, R1은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-3의 알킬기, C1-10의 알콕시기, 하이드록시 또는 할로겐 원자로서, 이들 중 적어도 하나는 가수분해 가능한 작용기이며; n은 0 내지 30의 정수이다.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실록산 폴리머의 중량평균분자량이 1,000 내지 100,000임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 풀러렌이 알킬기, 알콜기, 카복실기, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아민기, 아미드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 작용기(functional group)로 치환된 치환체를 가지는 풀러렌임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 치환체를 가진 풀러렌이 하기 화학식 7, 8, 11 또는 12의 구조를 가지는 풀러렌임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
    [화학식 7]
    Figure 112005007271714-PAT00024
    상기 식에서, R은 C1 내지 C20의 알킬기 또는 C2 내지 C30의 아실기이다.
    [화학식 8]
    Figure 112005007271714-PAT00025
    상기 식에서, R은 하기 화학식 9 또는 하기 화학식 10의 치환기이다.
    [화학식 9]
    Figure 112005007271714-PAT00026
    [화학식 10]
    Figure 112005007271714-PAT00027
    [화학식 11]
    Figure 112005007271714-PAT00028
    [화학식 12]
    Figure 112005007271714-PAT00029
  6. 제 1항에 있어서, 상기 용매는 지방족 탄화수소 용매 (aliphatic hydrocarbon solvent); 방향족계 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent); 케톤계 용매(ketone-based solvent); 에테르계 용매 (ether-based solvent); 아세테이트계 용매(acetate-based solvent); 알콜계 용매(alcohol-based solvent); 아미드계 용매; 실리콘계 용매(silicon-based solvent); 또는 상기 용매들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 0.1 내지 50중량%의 기공형성물질을 추가로 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 기공형성물질이 폴리카프로락톤(polycaprolactone), α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γㅡ시클로덱스트린으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이거나, 설페이트, 설포네이트, 포스페이트, 카르복실산, 알킬암모니움염, 제미니 계면활성제, 세틸에틸피페리디늄 염, 디알킬디메틸암모늄, BRij계 계면활성제, 1급 아민, 폴리(옥시에틸렌) 옥사이드, 옥타에틸렌 글리콜 모노데실 에테르, 옥타에틸렌 글리콜 모노헥사데실 에테르, 옥틸페녹시폴리에톡시 (9-10) 에탄올 (Triton X-100) 및 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 계면활성제인 것을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  9. 실란 모노머(silane monomer) 1 내지 70중량%, 치환체를 가지는 풀러렌 0.1 내지 10중량%, 산(또는 염기) 및 잔량으로서 물을 포함하는 용매를 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  10. 제 8항에 있어서 상기 풀러렌이 알킬기, 알콜기, 카복실기, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아민기, 아미드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 작용기(functional group)로 치환된 치환체를 가지는 풀러렌임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 치환체를 가진 풀러렌이 하기 화학식 7, 8, 11 또는 12의 구조를 가지는 풀러렌임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
    [화학식 7]
    Figure 112005007271714-PAT00030
    상기 식에서, R은 C1 내지 C20의 알킬기 또는 C2 내지 C30의 아실기이다.
    [화학식 8]
    Figure 112005007271714-PAT00031
    상기 식에서, R은 하기 화학식 9 또는 하기 화학식 10의 치환기이다.
    [화학식 9]
    Figure 112005007271714-PAT00032
    [화학식 10]
    Figure 112005007271714-PAT00033
    [화학식 11]
    Figure 112005007271714-PAT00034
    [화학식 12]
    Figure 112005007271714-PAT00035
  12. 제 9항에 있어서, 상기 산 촉매는 염산(hydrochloric acid), 질산(nitric acid), 벤젠 술폰산(benzene sulfonic acider), 옥살산(oxalic acid), 포름산(formic acid) 또는 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이고, 상기 염기촉매는 수산화나트륨 (Sodium hydroxide), 테트라암모늄 하이드록사이드 (tetramethylammonium hydroxide, TPAOH), 수산화칼륨 (Potasium hydroxide) 또는 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 조성물이 0.1 내지 50중량%의 기공형성물질을 추가로 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 기공형성물질이 폴리카프로락톤(polycaprolactone), α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γㅡ시클로덱스트린으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이거나, 설페이트, 설포네이트, 포스페이트, 카르복실산, 알킬암모니움염, 제미니 계면활성제, 세틸에틸피페리디늄 염, 디알킬디메틸암모늄, BRij계 계면활성제, 1급 아민, 폴리(옥시에틸렌) 옥사이드, 옥타에틸렌 글리콜 모노데실 에테르, 옥타에틸렌 글리콜 모노헥사데실 에테르, 옥틸페녹시폴리에톡시 (9-10) 에탄올 (Triton X-100) 및 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 블록 공중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 계면활성제인 것을 특징으로 하는 저유전 박막 형성용 조성물.
  15. 제 1, 7항, 9항 또는 13항의 조성물을 기판 위에 코팅하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치환체를 가지는 풀러렌을 이용한 저유전 박막의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 코팅이 스핀 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 흐름 코팅(flow coating), 또는 스크린 인쇄에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 치환체를 가진 풀러렌을 이용한 저유전 박막의 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 경화가 150℃ 내지 600℃의 온도에서 1 내지 180 분 동안 열경화시키는 과정임을 특징으로 하는 치환체를 가진 풀러렌을 이용한 저유전 박막의 제조방법.
  18. 제 1 내지 제 14항 중 어느 한 항의 조성물을 이용하여 제조된 반도체 층간 절연막.
KR1020050011405A 2005-02-07 2005-02-07 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법 KR20060090483A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050011405A KR20060090483A (ko) 2005-02-07 2005-02-07 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법
US11/347,238 US20060175685A1 (en) 2005-02-07 2006-02-06 Composition for forming low-dielectric constant film comprising fullerene, low-dielectric constant film formed from the composition and method for forming the low-dielectric constant film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050011405A KR20060090483A (ko) 2005-02-07 2005-02-07 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060090483A true KR20060090483A (ko) 2006-08-11

Family

ID=36779111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050011405A KR20060090483A (ko) 2005-02-07 2005-02-07 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060175685A1 (ko)
KR (1) KR20060090483A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100931676B1 (ko) * 2008-04-08 2009-12-14 한국화학연구원 Ｃ70 플러렌 유도체 및 그를 이용한 유기 광기전력 장치
KR101499144B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 전남대학교산학협력단 풀러렌을 포함하는 굴절율 조절 가능한 유기실록산 고분자 및 이의 제조방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100589123B1 (ko) * 2004-02-18 2006-06-14 학교법인 서강대학교 기공형성용 템플레이트로 유용한 사이클로덱스트린유도체와 이를 이용하여 제조된 저유전체
US7531209B2 (en) * 2005-02-24 2009-05-12 Michael Raymond Ayers Porous films and bodies with enhanced mechanical strength
WO2007143026A2 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Roskilde Semiconductor Llc Linked periodic networks of alternating carbon and inorganic clusters for use as low dielectric constant materials
WO2007143029A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Roskilde Semiconductor Llc Porous materials derived from polymer composites
WO2007143025A2 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Roskilde Semiconductor Llc Porous inorganic solids for use as low dielectric constant materials
EP2812391A1 (en) * 2012-02-10 2014-12-17 The University Of Birmingham Spin on hard-mask material
US10544329B2 (en) 2015-04-13 2020-01-28 Honeywell International Inc. Polysiloxane formulations and coatings for optoelectronic applications
CN109054392A (zh) * 2018-05-28 2018-12-21 佛山市三水铠潮材料科技有限公司 一种高导热硅橡胶组合物

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1217335A (en) * 1967-04-10 1970-12-31 Midland Silicones Ltd Polymerisation of siloxanes
US3615272A (en) * 1968-11-04 1971-10-26 Dow Corning Condensed soluble hydrogensilsesquioxane resin
EP0046695B1 (en) * 1980-08-26 1986-01-08 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Ladder-like lower alkylpolysilsesquioxanes and process for their preparation
US4999397A (en) * 1989-07-28 1991-03-12 Dow Corning Corporation Metastable silane hydrolyzates and process for their preparation
US5744399A (en) * 1995-11-13 1998-04-28 Lsi Logic Corporation Process for forming low dielectric constant layers using fullerenes
US5965679A (en) * 1996-09-10 1999-10-12 The Dow Chemical Company Polyphenylene oligomers and polymers
US6093636A (en) * 1998-07-08 2000-07-25 International Business Machines Corporation Process for manufacture of integrated circuit device using a matrix comprising porous high temperature thermosets
US6231989B1 (en) * 1998-11-20 2001-05-15 Dow Corning Corporation Method of forming coatings
US6413882B1 (en) * 1999-04-14 2002-07-02 Alliedsignal Inc. Low dielectric foam dielectric formed from polymer decomposition
US6204202B1 (en) * 1999-04-14 2001-03-20 Alliedsignal, Inc. Low dielectric constant porous films
US6423770B1 (en) * 1999-07-15 2002-07-23 Lucent Technologies Inc. Silicate material and process for fabricating silicate material
US6107357A (en) * 1999-11-16 2000-08-22 International Business Machines Corporatrion Dielectric compositions and method for their manufacture
US6509415B1 (en) * 2000-04-07 2003-01-21 Honeywell International Inc. Low dielectric constant organic dielectrics based on cage-like structures
US6287979B1 (en) * 2000-04-17 2001-09-11 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming an air gap as low dielectric constant material using buckminsterfullerene as a porogen in an air bridge or a sacrificial layer
US6406794B1 (en) * 2001-02-08 2002-06-18 Jsr Corporation Film-forming composition
US20040247896A1 (en) * 2001-12-31 2004-12-09 Paul Apen Organic compositions
US6809156B2 (en) * 2002-10-02 2004-10-26 Nitto Denko Corporation Fullerene-containing polymer, producing method thereof, and photorefractive composition
US20040121501A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-24 Large Jeffrey L. Low dielectric constant interconnect insulator having fullerene additive
KR100506695B1 (ko) * 2003-06-02 2005-08-08 삼성전자주식회사 실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막
JP4512779B2 (ja) * 2004-06-21 2010-07-28 独立行政法人産業技術総合研究所 低誘電率絶縁膜の形成材料及び形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100931676B1 (ko) * 2008-04-08 2009-12-14 한국화학연구원 Ｃ70 플러렌 유도체 및 그를 이용한 유기 광기전력 장치
KR101499144B1 (ko) * 2013-10-11 2015-03-06 전남대학교산학협력단 풀러렌을 포함하는 굴절율 조절 가능한 유기실록산 고분자 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20060175685A1 (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20060090483A (ko) 풀러렌을 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물, 이를이용한 저유전 박막 및 저유전 박막의 제조방법
JP4090244B2 (ja) ナノ気孔を有する物質を製造するための組成物
KR101119141B1 (ko) 폴리머 나노 입자를 포함하는 저유전 박막 형성용 조성물및 이를 이용한 저유전 박막의 제조방법
JP3739331B2 (ja) シロキサン系樹脂およびこれを用いた半導体層間絶縁膜の形成方法
US20060145306A1 (en) Composition for forming low dielectric thin film comprising porous nanoparticles and method of preparing low dielectric thin film using the same
JP5010098B2 (ja) 分子多面体型シルセスキオキサンを用いた半導体層間絶縁膜の形成方法
KR101139157B1 (ko) 단일종의 입체이성질체 만으로 된 실록산 단량체 또는이의 실록산 중합체를 포함하는 저유전 박막 형성용조성물 및 이들을 이용한 저유전 박막의 제조방법
JP4465181B2 (ja) 多孔性層間絶縁膜形成用組成物および層間絶縁膜の製造方法
US7144453B2 (en) Composition for preparing porous dielectric thin film containing saccharides porogen
JP4406340B2 (ja) 多反応性環状シリケート化合物、この化合物から製造されたシロキサン系重合体及びこの重合体を用いた絶縁膜製造方法
US6632748B2 (en) Composition for preparing substances having nano-pores
JP2006165540A (ja) 低誘電性メソポーラス薄膜の製造方法
TW593548B (en) Siloxane resins
KR100488347B1 (ko) 실록산계 수지 및 이를 이용한 반도체 층간 절연막의형성방법
US7517917B2 (en) Composition for preparing nanoporous material comprising calixarene derivative
KR101067596B1 (ko) 저유전 다공성 박막의 제조방법
KR20060068348A (ko) 실록산계 중합체 및 상기 중합체를 이용한 절연막 제조방법
US20070027225A1 (en) Composition for preparing porous dielectric thin films
KR101023916B1 (ko) 분자 다면체형 실세스퀴옥산을 이용한 반도체 층간절연막의 형성방법
KR20050034839A (ko) 탄소나노튜브-그라프트-실록산 중합체 및 이를 이용한절연막 제조방법
Lyu et al. Effect of the linear siloxane chain in cyclic silsesquioxane (CSSQ) on the mechanical/electrical property of the thin films
KR101788082B1 (ko) 재가 남지 않는 환형 유기 폴리올 및 이를 이용한 반응형 기공형성제, 이를 이용하여 제조된 초저유전박막
KR20040108446A (ko) 다공성 반도체 절연막용 기공형성 조성물
KR20080068188A (ko) 선형의 지방족 에스터, 에테르 또는 아미드계나노기공형성제, 이의 제조 방법 및 이를 이용한초저유전성 박막

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application