TWI286163B - Low dielectric foam dielectric formed from polymer decomposition - Google Patents

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1286163 九、發明說明: 發明之蓺, 本發明係關新穎低介電常數奈米孔膜有改良機械強度者 及有關改善方法以製造其在基底上適作生產積體電路内 用。本發明奈米孔膜係用矽基材料與熱可降解聚合物、共 聚與/或經選擇能溶於所用始材料之齊聚物者製備。 發明之背景 作為接近0.25//m以下積體電路大小的特徵,互聯11(:延 遲、電力消耗與信號串音等問題變為愈難解決。相信層間 介電(ILD)及金屬間介電(IMD)實用之低介電常數材料的集 成能助解決此等問題。以往雖曾努力運用低介電常數材料 於集體電路,技術上仍有進一步改進處理方法與此等材料 之介電與機械性質二者在積體電路上使用最適化的長期需 求。 奈米孔膜_ 種有低介電常數之材料為由二氧化石夕即石夕基物質所製 奈米孔膜。空氣的介電常數為丨,空氣引進有公沙尺度孔 隙結構之適當矽石材料時,此項膜能製得較低介電常數 ("k”)。奈米孔矽石材料因先質相似而引人,包括有機取代 的矽烷類例如四乙氧基甲矽烷("T E 〇 s ”)為流行旋轉在玻璃 上(’’S.O.G·”)採用及矽石si〇2之化學物蒸汽佈置用。奈米 孔矽石材料亦因其可能控制孔徑而引人,即所得膜料的密 度、材料強度與彳電常冑。除低让外奈米孔膜貢獻其他優 63841.doc 1286163 點包括:1)耐熱度至900°C,2)實質上小孔徑,即至少數量 級在尺度上比集體電路之微電子特色較低,3)如上說明由 諸如矽石與TEOS等半導體内廣用材料製備,4)在廣範圍
内調整奈米孔矽石介電常數的能力,及5)能以傳統s〇.G 處理用相同工具達成奈米孔膜之澱積。 因此,矽石材料内高孔率導生比非孔狀其他相同物質可 得的介電常數較低。附帶優點為可用外加成分與製程製造 奈米孔膜同時變動物料之相對密度。其他材料要點包括必 茜所有孔隙實質上比電路特徵大小更小,必要控制強度隨 同孔率降低,及表面化學對介電常數與環境穩定性的任 務。 松度(或反轉即孔率)為控制物質介電常數之奈米孔膜主 要參數,此性質易在連續範圍内變動自1〇〇%孔率的空氣 隙至孔率0%之密矽石的兩極。密度提升時介電常數與機 械強度增加但孔隙率程度降低,反之亦然。此點提示奈米 孔膜之密度範圍必須在低介電常數的要求範圍及所期用途 能接受的機械性質之間最適平衡。 奈米孔矽石膜前曾用許多方法製作。舉例,奈米孔膜曾 用/合劑與一矽石先質的混合物製備,澱積於基底上作此 用。 當例如藉自轉塗復製作此項奈米膜時膜層典型以一酸 或驗觸媒加水催化引起聚合/膠凝作用(”老化,,)並產生充足 強度使膜在乾燥期間顯著不收縮。 以前建議的另-製備奈米孔矽石膜方法係根據觀察用揮 63841.doc I286f沒f106996號專利申請案 修jF赫丄,上 說明書替換頁⑼年6月) 、Ά十丨 發性大不相同之二種溶劑混膜厚度及密度/ 介電常數。先質澱積期間及其後較揮發溶劑立即蒸發。矽 石先質、TEOS的典型部分水解及縮合齊聚物經塗敷於適 當基底經化學及/或加熱方法聚合至成凝膠。第二溶劑稱 為孔隙控制溶劑(PCS)此時常藉升溫脫除至膜乾。膠凝作 用後倘未發生收縮,則如EP專利申請案Ep〇 775 669 A2K 述最後成膜之密度/介電常數經低揮發性溶劑對矽石的體 積比固定。EP 0 775 669 A2表現一種生產奈米孔矽石膜之 方法自一金屬基氣凝膠先質中藉溶劑蒸發一或數種多元醇 溶劑如甘油,但仍無法產生奈米孔矽石膜有充分最適機械 與介電性質連同遍佈膜厚的較平均物質密度分布。 尚有另一製造奈米孔介電物方法係利用溶膠-凝膠技 術’其溶膠為固體粒子在一液體内之膠質懸浮液,由於固 體粒子成長及互聯轉變為凝膠。提出的一種理論係經過溶 膠内不斷反應、溶膠内一或多分子最後達到肉眼可見之尺 寸使其形成固態網狀組織實質伸展全溶膠。此點稱作膠凝 點’物質稱為凝膠。由此定義凝膠乃一種包含連續固體骨 架包封連續液相的物質。骨架因係多孔、此處用辭,,凝膠,, 意指開放孔隙之固體結構包封孔隙流體。孔隙流體脫除後 留下空隙。 鱼護公沙尺麿孔隙的表面 技術人士能認知一有效奈米孔膜必須符合許多規範,包 括有所須數值範圍内的介電常數(nkn),有適宜厚度(,,t,,) (例如以埃(A)計量),能有效填充間隙例如導體間與/或 63841-960604.doc 1286163 組份間空位,在圖案晶片上,及有效程度之疏水性。若膜 不夠堅強則雖達成其他要件,孔隙結構可能崩潰,結果得 兩物貝禮度以致介電常數高而不合所求。而且所得公沙尺 度孔隙的表面帶矽烷醇官能基或部分。矽烷醇與能自周圍 吸收在矽烷醇上之水能高極化,會抬高膜介電常數。於是 因相對以前所用物料降低介電常數範圍的要件而發生疏水 性必要。為&奈米孔介電膜之製法前已必需另夕卜處理步驟 使自由矽烷醇在表面上包括膜的孔隙表面上以一加蓋劑如 三甲基矽烷[TMSJCKLSiO-]基或其他技術上所知之疏水 試劑矽烷基化。 因此,不管以前奈米孔石夕石膜製法的可用性^ _ n 上確認在奈米切石膜及其製法二者方面有更前進改善之 必要。尤其技術上留存新方法的不㈣求排除前述一些或 全部問題,諸如提供具充分機械強度之矽石奈米孔膜製 法’亦經最適化至有所期低而穩定介電常數,且不必再處 理使膜疏水。 為解答上制題並提供其他改進,本發明製備新賴奈米 孔石夕石介電膜有低介電常數(,,k,,)例如典型範圍自約15至 約3.8者,亦提供生產此等介電臈的奇特新法。 概:之,本發明介電奈米孔膜係由一非揮發性能加熱降 :之聚合物與一有機及/或無機石夕基物混合或適合製作介 =此:物料混合物製備。此等適用有機及/或無機石夕 基材料⑷為便利而無限制計文内稱作旋塗玻璃的 63841.doc 1286163 ("S.O.G·")材料。所得基本材料之混合物,即一或多種 S.O.G.材料,與熱能降解的組份能隨意形成一共聚物,但 無論如何此混合物係經任何技術上已知方法塗敷於基底適 用以製備集體電路。熱能降解之組份隨後接受一熱處理法 在固化基材内留下公沙尺度的空隙。摻併公沙尺度空隙降 低基材之密度提供所須低介電性質。 概括發現製備根據本發明膜便利採用多種溶劑系統。本 發明一較佳具體例内能熱降解的組份包括至少一種聚氧化 稀化合物能兼溶於基材及非極化溶劑系統例如一有機型溶 劑系統中。另一較佳具體例内製造低介電奈米孔膜方法係 製備至少一種在玻璃上有自轉材料與能溶於極性溶劑之適 當能熱降解聚合物的混合物。
本發明一特色内S.O.G.基材係一式I化合物: [Si〇2)x-(RiSi01.5)r(R2R3SiO)z]n 式 I 式内X,y,z及η為獨立數值之正整數,Ri、;^2及尺3係獨立 Η或有機基’ R〗、心及心中至少一項為η;及igx-〇; 1 — y—0,1 — z—0;條件為 乂+丫+冗係 1 ·〇。 I、R2及R3中任一為有機基時有機部分係(::1-(:6烷基。 此外η值範圍自約1〇〇至約8〇〇。其他製備本發明介電膜適 用的S.0.G·材料僅為舉例用可包括氫矽氧烷類、氫有機矽 氧烷類及多氫峨矽倍半氧烧等等。 另外’適合本發明成分及方法之熱能降解聚合物或聚合 物混合物分子量範圍自約200至約2,000,000道爾頓,較佳 自約1,000至約3〇,〇〇〇道爾頓。在此等一般參數間本發明成 63841.doc !286163 分與方法中適用組份包括一或多種含聚氧化烯、脂屬多 酯、丙烯型聚合物、縮醛聚合物,及/或其等組合。 當熱能降解的組份係選自在非極性溶劑系統内溶解度時 適宜組份包括一或多個含多氧化烯、多(己内酯)、多(戊内 酯)、多(異丁烯酸甲醋)、多(乙烯基縮丁醛)與/或 等。組份係多稀化氧時化合物宜含一Ci至約C6院基例:多 丙烯氧。 當為能熱降解組份在極性溶劑系統内之溶解度作選擇時 熱可降解聚合物有利為一聚烯化氧例如聚亞甲化氧或聚乙 烯化氧。 Λ 如上提起本發明之低介電膜係用起始孓〇(}.混合物的齊 聚物與/或聚合物組份揮發用加熱步驟製造。加熱步驟宜 包括烘焙與熟化二步。特別烘焙步驟包括許多加熱步溫声 範圍自約6(TC至約300,或甚至35(rc,每一加熱步進:二 期範圍自約0.5至約10分鐘或更明確自約〇5至約4分鐘。舉 例,本發明一可取情況中烘焙過程包括第一加熱步約二 °c,第二加熱步約150°c,與第三加熱步約2〇(rc。每—加 熱步在各別溫度持續施行約1分鐘。 σ 本發明製程含熟化步時由烘焙膜於至少40(Γ(^Χ度加熱 時期範圍自約10至約60分鐘完成。 …、 本發明亦提供-種基底諸如一積體電路,包含經本發明 方法所製之至少一種低介電奈米孔膜。另夕卜,本發明ς供 在基底上製造前述低介電奈米孔膜之方法。 " 63841.doc •10- 1286163 因此,有介電常數或k值範圍自約1 · 5至約3 · 8之奈米孔石夕 石介電膜能由本發明方法製造。本發明方法所產膜有許多 優點超過以前技術所知者,包括改進的機械強度能耐經過 處理之基底上製備積體電路必要的進一步加工步驟及低而 穩定介電常數。穩定介電常數之性質方便獲得不須另外表 面改良步驟使膜面疏水,於是確定用本發明方法所製石夕石 介電膜一如起始形成者充分疏水。 如上”以往技術說明,,内概述,技術上已知許多方法在基 底上製備奈米孔石夕石膜。此外,奈米孔膜製備的此等一般 所知方法之許多變異與改善經共有的美國專利申請案 〇9/046,475與 09/046,473 二者於 1998/3/25提出;美國專利 申請案09/〇54,262於1998/4/3提出;及美國專利申請案 〇9/055,244與09/055,5 16二者於1998/4/6提出等指示;其内 容在此全部引用參考。 為更佳認知本發明領域起見應瞭解除非用,,矽石”之時明 確提述’’Si〇2”官能基,舉例文内用,,矽石,,有關奈米孔介電 膜旨在說明介電膜用本發明方法自一有機或無機玻璃基材 例如適當矽基物料製備。亦應知文内使用單一術語並非意 欲如此限制,但適當處亦涵蓋複數例如本發明的模範製法 可說明實用於製”膜",但計劃能按所述示範及申請方法如 願製造模式膜。 本發明方法一般進行將由一適當基材如矽基s 〇 G·物質 或摻合物製之第一組份與一成膜混合物已塗敷於基底,根 據下述方法加熱後易感熱降解反應的第二組份混合。又此 63841.doc 1286163 第二組份係由一或多項較不揮發但能熱降解之聚合物、共 I物及/或齊聚物形成,能與第一組份及任何溶劑例如極 f·生或非極性能用於其混合物内者形成。尤有進者,能熱降 解的組份在典型周圍環境溫度如自約2〇至約2〇(rc時宜實 負上不揮發,以致所塗膜中於加熱誘導四周膜成分之揮發 與凝固作用前並無重大蒸發。 於是,一旦成膜混合物經技術標準方法塗敷於基底後, 基底與所製膜加熱至一溫度歷充分時期以熱降解及/或蒸 發第二組份使遺留公沙尺度之孔構在模内。較佳具體例中 膜遂熟化。 加熱步驟能隨意在多階内執行,每階次用相同或不同時 間與溫度,或合併成單-程序。再—選擇,加❹驟亦能 進行使熱能降解的第二組份之熟化步與蒸發作用聯合。 本發明的成分及製法詳述如次。 始材料 基底 概括言之’ X内所述"基底,,包括本發明奈米孔石夕石膜邊 敷於與/或在其組合物上以前所作的任何成分。舉例,邊 底典型為-適供製造積體電路之梦晶片,及用傳統方法二 敷於基底上作成的奈米切石膜基材,例如包括作不^ 自轉塗覆、浸塗、刷塗、輥塗及/或噴霧等技術已知^ 法。製作奈米㈣石膜塗敷基材前基底表面隨意用、 技術所知洗淨法準備塗敷。 π ,、 本發明之適宜基底無限制地包括半導體材料諸如钟化 63841.doc • 12 - 1286163 ("GaAs”),矽及含矽組份如結晶矽、聚矽、非晶矽、向軸 外矽及二氧化矽("Si〇2”)與其混合物等。基底表面上為浮 雕線之隨意圖案諸如金屬、氧化物、氮化物或氧氮化物線 由周知的石印技術形成者。線條之適宜材料包括二氧化 石夕、氮化>5夕、氮化鈦、氮化组、鋁、鋁合金、銅、銅合 金、组、鶴及氧氮化矽。此等線條形成積體電路的導體或 絕緣體。此類係典型相互緊密隔開約2〇公忽以下距離,較 佳1公忽以下,更佳自約0·05至約i公忽。適宜基底表面之 其他隨意特色包括一氧化物層,諸如一矽晶片在空氣内加 熱所生氧化物層,或更佳由技術認可材料如電漿增強的四 (乙氧)基甲石夕烧("PETEOS”)氧化矽烷與其泡合物等之化學 蒸汽澱積形成的Si〇2氧化物層,以及一或多種以前製成之 奈米孔二氧化矽介電膜等。 a本發明奈米孔矽石膜能塗敷使覆蓋及/或放置於此項隨 思電子表面#㈣,例如電路元件與/或冑電通路可能前 ㈣成錢特色者。此等隨意基底特色亦能在至少一闲 層中塗敷於奈米切石膜上,使低介電膜適合絕緣所得 體電路的《數層或多層電與/或電子官能層。因此, 據本發明,一基麻晬立— 、止 -现思匕括夕層及/或多組份積體電路 以期間在本發明奈米 /々胰上或其鄰近生成之矽材料 進::二:帶有根據本發明奈米孔梦石膜(等)的基底能 "支術所知非孔隙絕緣層例如玻璃蓋層掩蓋。 63841.doc -13- 1286163 第一組份-矽某聚奋物 一具體例内實現本發明製程用始材料即第一組份或矽石 始材料(等)包括塗覆基底適用之有機與/或無機基材。此等 材料典型適用作玻璃上自轉。自轉上玻璃(s〇G)係矽基 介電材料在溶液内生成供適當基底(如晶片)上積體電路加 工時絕緣極化及填隙用。S 0G·溶液材料能以任何技術所 知方法塗敷於基底上,包括浸潰、塗刷、輥塗、喷霧,但 最典型經自轉塗覆實施。 本發明方法所用適宜8·〇·α材料為矽基材料,能由特有 官能單位製備包括例如下列中至少一種:
Si02
QiSi03/2 Q2Q3Si〇2Q4Q5Q6S10 (矽石單位); (矽一倍半氧烷單位); (矽氧烷單位);及 (端基) 其中Qi、Q2、Q3、Q4、Qj 有機基,可相同或互 異。有機基”之辭涵蓋任何適宜有機部分包括烷基可係直 鏈、支鏈及/或環烷基,及芳烷基,能經任一取代或未取 代,及其混合。"有機基,,一辭亦涵蓋芳基、雜芳基、取代 的及未取代的有機部分。 例如,本發明另一具體例内任一Qi、Q2、Q3、Q4、Q5與 Q6係有機基時此部分宜係烷I,較佳Ci6烷基。另一具體 i列中任*_〇 、〇 VI、仏、Q3、q4、卩5及卩6能獨立為一芳基部分, 較佳c6-c12芳基。 本毛明再一具體例中基材係氫碘倍半矽氧烷或氫碘矽氧 63841.doc -14 - 1286163 烷具如下式I的一般結構者。 [SiOJx-d SiOi 5)y-(R2R3Si〇)z]n 式 j 其中心、R2及I各別選自Η及/或有機部分,但Ri、心及 反3中至少其一為Η。有機部分宜係一烷基經選擇使基材適 作S.O.G·材料用,如技術上所了解。較佳基材為^广^烷 基;及X,y與ζ各獨立數值範圍自丨至零 1 — y—0,1 — z—0;條件為 χ+y+z為 1 ·〇。 一較佳具體例内,η範圍自約1〇〇至約8〇〇,產生分子量 自約5,000至約45,000。較佳!1範圍自約250至650得分子量 自約 14,000至約 36,000。 又特別型的基材各有上述式I參數之較佳範圍值如下。 基材為多氫碘矽倍半氧烷("PHSQ”)時,y係1而心為只。 基材係矽石時,X為1。 基材係多甲基矽倍半氧烷時,7為i及心係甲基。 基材為多甲基氫碘矽倍半氧烷時,y係i而Ri為Η與甲基 的混合物。 基材係甲基矽氧烷諸如ΑΜΜ 512B(Accuglass Τ-12Β®) 時,X,y與z>〇,&、心與!^係甲基。 基材為甲基矽氧烷諸如AMM 311(Accuglass T-11⑧)時, x ’ y>〇 ’ z=〇及R1係甲基。 本發明一特別具體例中在此示例S.O.G.材料包括曱基矽 氧烧類。含有或包括甲基矽氧烷類適用作s 〇 G·基材之有 效組合物易得商品,包括例如AMM 311 (Accuglass T-11 ) ’ 及512B (Accuglass T-12B®) S.O.G.材料。此等可講 63841.doc -15- 1286163 自 Advanced Microelectronic Materials 即屬於 Honeywell Corp. (Sunnyvale,CAL)的 Electronic Materials分部。AMM 311與AMM 512B之重要性質報告於下表1。 表1 可購得甲基矽氧烷的性質 材料性質 AMM311 AMM512B 可得的膜厚範圍 2300-3500A 4900-5200A 金屬雜質 ^lOppb ^20 ppb 適用期 6 Months at 4°C 6 Months at 4°C 過濾 0.1 βτη 0.1 %固體 10.5 14.7 有機物含量 10 wt% 14 wt% 介電常數 3.8 3.1 折射率 1.39 1.38 溶劑系統iwt%) -乙醇, 23 32 - 2_丙醇, 36 30 丙酮, 18 14 --水 8 10 矽氧烷:Si〇2 58.0 mole % CH3SiO,.5 42.0 46.3 mole % (CH3)2SiO 0 46.7 7.0 在80, 150及250°C順序烘 焙後實驗成分 Si〇l 78(CH3)〇.42 SiOL7(CH3)06 本發明又一具體例内用作本發明的基材亦包括: 有式II結構之氫矽氧烷聚合物 [(HSi〇i.5)(a)〇(b)]n 式 Η 有下式III之一的氫有機基矽氧烷類 [(HSi〇i.5)(a)〇(b)(RSi°1.5)(c)]n 式 ΠΙ 63841.doc -16- 1286163 式(II與III)各聚合物中⑷範圍自約6至約20,(b)範圍自 ’ 約1至約3 ’(c)範圍自約6至約20,η範圍自1至約4,000,各 , R(式III内η>1時)獨立係η,CVC8烷基或C6-C12芳基。重量 平均分子量範圍可自約1,〇00至約22〇,〇〇〇。較佳具體例内· 式I,II與III中η範圍自約1〇〇至約8〇〇產生分子量自約5,〇〇〇 至約45,000。更佳η範圍自約250至約650產生分子量自約 · 14,000至約 36,000。 本發明再一具體例中烷基矽氧烷類亦能包括氫烷基矽氧 烧類僅為舉例用諸如氫甲基石夕氧烧、氳乙基石夕氧烧、氳丙籲 基矽氧烷、氫丁基矽氧烷、氫特丁基矽氧烷、氳苯基矽氧 烷及其組合等等。 本發明更一具體例内實行本發明製程之s 〇 G.材料包括 例如氫石夕倍半氧烷,氫甲基矽倍半氧烷,氫丙基矽倍半氧 烷,氫丁基矽倍半氧烷,氫特丁基矽倍半氧烷及氫苯基矽 倍半氧烷。 本發明一較佳具體例中如下示範,s.〇G.材料含多氫化 矽倍半氧烷("PHSQ”)基材。多孔多氫化矽倍半氧烷(pHSQ) · 膜係由能熱降解的有機組份在多氫化矽倍半氧烷/有機物 系統之分解作用產生。多氫化矽倍半氧烷係自三烷氧矽烷- 或三氣矽烷在控制反應條件下水解製得。多氫化矽倍半氧 烷可由下式代表: β (HSi〇3/2)n 式1¥ 其中η係自約10至約4,000範圍的整數。一較佳具體例内. η為範圍自約20至約1,000之整數。 63841.doc -17- 1286163 屋份ϋ降解的聚厶物 發明方法内所用第三組份係—熱能降解之組份。熱能降 解的組份宜能與第-組份溶混且能隨意與其形成共聚物。 熱能降解之組份於根據本發明所用加熱條件下亦能充份熱 降解在基底上作成有效奈米孔彳電膜以用於製造積體電 路。熱能降解之时亦隨意選擇能溶於極化或非極化溶 劑。 文内用辭"能降解"或"熱能降解"係關在本發明方法加軌 條件下將經加熱降解的組份,包括加熱步驟(等)期間熱能 降解組份比較揮發部分之實體蒸發及/或組份(等)降解成更 揮發的分子碎片二者。不願受任何理論或假說約束,相信 加熱步驟因加熱隨意直接蒸發或化學摧毀聚合物或因加^ 經膜構内誘導任一反應物類破裂聚合物而降解有機聚合物 伤無柳如何,有機聚合物組份之熱降解作用形成膜構 内公沙級空隙。 熱能降解的組份於加熱步驟前即在室溫時必要實質不揮 發。因此熱能降解之組份於矽聚合物(等)開始達到交聯時 =加=時期前不甚揮發以至重大蒸發。由以下所提實例確 右製私中過早發生重大蒸發所產膜密度亦及介電常數 將比其膜的另外所盤去或古 '、阿。疋以無意表示受發明如何作 用的任何理論或假說約束, 相仏不合宜的"重大"預熱蒸發 :..G.材料交聯前以此—速度及所塗膜比例 基 發,以致結果產;i π i a U …、 屋生不符所期的稠密介電臈。 文内用辭"聚合物,,亦涵蓋齊聚物與/或共聚物’除非加重 63841.doc •18- 1286163 陳述相反。 根據本發明較佳熱能降解 象5物可有分子量範圍有效 在加熱步驟胍度乾圍内被熱降 如上討論的理由於烘焙步驟 ’$ -不太低以致 發明所用熱能降解之聚合物重大蒸發。根據本 約2,00G,G()G道爾頓以上。祀1¾自、力200至 土匕一聚合物可有分子量篦圚 自約1,000至約3M00道爾頓,戍 百刀子里耗圍 道爾頓。 一戈甚至自約2,_至約1〇,_ 熱可降解聚合物 採用非極性溶劑或溶劑系統 去中熱可降解聚合物在 所用溶劑内能溶解或溶混,例如—聚稀化氧。㈣化氧較 佳含烧基部分例如範圍自C1至約C6,更佳當第―組份係 PHSQ時能降解之組份為聚㈣氧(,,卿)。其他適當軌可 降解聚合物包括而非限於脂屬聚_,包含例如聚己㈣斑 聚戊内醋;丙稀酸型聚合物如聚異丁稀酸甲醋及縮酸聚合 物,包括例如聚乙稀基縮丁駿等等。 熱能降解之聚合物亦能化學結合於矽基聚合物形成共聚 物包括僅示例如PHSQ-聚丙烯氧共聚物,phsq-聚己内酯 共聚物及/或其等混合物。 非極性溶劑 本發明此具體例内塗敷於基底的製膜混合物中隨意採用 之適當溶劑或辅溶劑概括為非極性溶劑,沸點約2〇〇^以 63841.doc -19- 1286163 下,較佳沸點範圍自約80至約160 °C。僅為示例而非限 制,根據本發明適用的非極性溶劑包括醋酸乙酯,醋酸異 丙酯,醋酸丁酯等醋酸酯,醚(二丁醚)及酯(丙酮,甲基乙 基甲酮,甲基異丁基曱酮)等。 一特別具體例内醋酸酯溶劑係有機醋酸酯或醋酸酯之混 合物。有機醋酸酯的有機部分宜係(^至(:6烷基,(:5至(:12 芳基與/或其等衍生物或組合。以下實例内顯示所用聚丙 烯氧(PPO)溶於醋酸乙酯與/或醋酸乙酯及正丁酯之混合物 中。醋酸乙酯對正丁酯適用比率範圍一般自約 20:80(wt/wt)至約 80:20 (wt/wt),較佳自約 50:50 至約 60:40。以下範例便利用約70:30(wt/wt)之醋酸乙g旨對正丁 酉旨比(wt/wt) 〇 熱能降解之聚合物溶於溶劑内的百分率範圍舉例自約3 Wt〇/a至約50 Wt%或更明確在自約5 wt%至約3〇 wt%百分率 範圍。 極性溶齋丨率絲. 备能降解之聚合物 採用極性溶劑或溶劑系統的製法中將熱能降解之聚合物 溶解或混溶於所用溶劑例如聚烯化氧内。聚烯化氧包括一 烧基部分,範圍例如自C2至約c6。舉例一具體例中敎能降 解組份可含聚乙稀氧及聚丙烯氧與其共聚物等。適用於極 性溶劑系統内的其他熱能降解聚合物包括而不限於聚乙烯 醇與水溶性聚乙稀氧/聚丙烯氧共聚物及其混合物等。 極性滚_丨 63841.doc -20 - 1286163 此具體例t塗敷於基底之製膜混合物内隨意採用的適宜 溶劑或辅溶劑概括為沸點20(rc以下之極性溶劑,較佳沸 點範圍自約80°C至約16(TC。僅為舉例而非限制言,根據 本發明適用的極性溶劑包括水;醇類如乙醇或異丙醇,·酮 類例如丙醇,及其混合物等。 製法春齡 本發明製法中以適當比率製備一 S.〇 G·即矽酮基聚合物 (等),及熱能降低聚合物(等)與/或齊聚物及隨意溶劑(等) 之此a物。S.O.G.與能降解的聚合物及/或齊聚物與隨意溶 劑(等)藉適當技術已知之措施塗敷於適宜基底。 混合物藉離心作用即當自轉塗敷於基底時其條件為此項 實用的習用者,例如基底於約2,〇〇〇至4,〇〇〇 rpm旋轉。技 術人士能認知塗敷基底之特定條件胥視所選材料、基底與 希望的奈米尺度孔構,易由此等參數之例行操作決定。 塗膜大概成分包含熱能降解之聚合物組份wt%範圍自約 10 wt%至約80 wt%,較特別自約15加%至約70 wt%,更 明確自約30 wt%至約70 wt%。 所塗膜於是烘焙後熟化由熱能降低之聚合物經熱誘導的 蒸發或分解在膜内生成公沙尺度之孔構。烘焙/熟化於一 溫度進行一段時間有效降解及/或汽化能降解的組份如 PEO荨使產生此項公沙尺度孔隙。加熱步驟較佳在 熱板上及/或爐中進行,隨意在一輸送帶上移過適當加熱 帶。一較佳具體例内烘焙溫度範圍自約60°C至約350°C, 63841.doc -21 · 1286163 更佳自約70°C至約300°C或自約80°C至約250°C。 烘焙時間將視所選材料與要求結果而定,但通常範圍可 自約30秒至約1〇分鐘在約60°C至約35(rc溫度範圍;自約 〇·5至約6分鐘在約70°C至約300°C溫度範圍;及自約〇 5至 約3分鐘在約8〇°c至約250°C溫度範圍。 技術人士能認知特定溫度範圍及烘焙與/或熟化條件可 視所選材料、基底與所求公沙尺度孔構,易經此等參數之 例行操作決定。通常,熟化步驟包含將烘焙膜於至少4⑽ C溫度加熱自約1 〇至約6〇分鐘範圍時期。 奈米孔砍石膜的性皙 根據本發明在基底上製作之奈米孔介電膜一般作成孔徑
自約0.4至約1.2 g/cm3。
2υ主約 50〇/〇。
較佳自約2·〇至約2. 63841.doc >電常數或 8,更佳自 -22· 1286163 約1.8至約2.8。 實例1-6 能與所選S.O.G.材料相混溶。製程步驟包括溶解pE〇於適 量S.O.G.,然後旋轉澆注混合物於基底上,再將自轉膜於 一溫度範圍烘焙及隨意熟化配合所選8 〇 (}·材料之時期。 以下非限制性實例提供例證本發明。 實例1 以下實例卜6示範之S.O.G·基材為前文研討的甲基石夕氧炫 ΑΜΜ 512Β與ΑΜΜ 311。標準有機組份為聚乙歸化氧 ΓΡΕΟ,,)。㈣人士可認知本發明方法中選用咖旬或 刚混合物以比利基底及S.aG.材㈣熱性較低之溫度 範圍内熱降解,能溶於與本發明製法相容的極性溶劑内及 敢除聚乙稀化氣舉』膜 物料 A)基塊物料 構成奈米孔泡沫體主幹的基塊材料為8 〇 (}·甲基矽氧烷 AMM 512B與311。以下表2列出AMM甲基矽氧烷類之性 質。 表2 甲基石夕氧烧類之性質 63841.doc •23- 1286163 ΑΜΜ311 AMM512B %固體 10.5 14.7 %水 8 10 有機物含量 10 wt% 14 wt% 介電常數 3.8 3.1 折射率 1.39 1.38 附加溶劑 異丙醇,乙醇,丙醇 異丙醇,乙醇,丙酮 A)熱能降解的組份 用三種不同分子量之聚乙二醇: (i) MW=200 (PEO-200)-液體 (ii) MW=600 (PEO-600)-蠟狀 (iii) MW=7500 (PEO-7500)-結晶固體(mp=72°C ) A)旋轉式溶液之製備 用不同量的PEO,其量相對甲基矽氧烷溶液範圍自重量 比1-22%。溶解PEO-75 00加熱溶液至60°C以上。其他二種 PEO,在室溫攪動即足以完全溶化。符號指示說明塗覆溶 液為自轉式(基塊HPEO之MW)-(PEO的wt%)。例如, 512B-7500-26 代表一呈自轉式的 26 wt% PEO-7500 與 74 wt% 5 12B組合物(下表3内試樣’Τ’)。為便說明,每一組合 亦賦予一字母名稱。下列試樣製備如下表3所列。 63841.doc 24- 1286163 表3 塗料混合物 試樣No. 基質溶液 重童基溶液 (公克) PEO分子量 PEO重量 (公克) (槪要) A 311 10.10 200 0.55 311-200-34 B 311 10.21 200 1.18 311-200-51 C 311 30.00 600 1.71 311-600-35 D 311 30.67 600 3.15 311-600-49 E 311 30.05 7500 0.34 311-7500-10 F 311 21.78 7500 2.31 311-7500-49 G 311 16.99 7500 2.61 311-7500-57 H 311 19.50 7500 4.43 311-7500-65 I 512B 30.00 7500 1.55 512B-7500- 26 J 512B 21.68 7500 2.17 512B-7500- 39 K 512B 28.97 7500 4.35 512B-7500- 48 L 512B 29.10 7500 6.40 512B-7500- 56 所製試樣如上表3說明隨後結自轉於適當試驗基底上, 即約4或6吋氧化物塗覆矽晶片的平晶片。 烘焙/熟化循環 熱板烘焙溫度為80,150及250°C,每一溫度經2分鐘。 自轉膜模糊不清,但經250°C烘焙後膜變透明。不過,在 150與250°C烘焙步驟期間發煙,係由揮發作用脫除PEG 產生。烘乾膜隨後在氮氣流動中於400°C熟行30分鐘。 實例2 用Fourier轉#紅外TFTIR’M分光術分析膜 63841.doc -25- 1286163 用F與J始材料如上實例/說明製備膜試樣。以80,150與 250°C作烘焙步處理,與一烘焙步後接受FTIR分析[光譜未 繪]。2800 cm-1至3000 cm-1間得一寬吸收峰確證膜内含有 機PEO。最高強度即PEO信號振幅基本上保持不變直到250 °C烘焙步,如下表4記錄。
表4 FTIR分析 2830 cm'1至1050 cm'1尖峰間尖峰高度比 烘焙溫度 試樣F (311-7500-49) 最高振幅* 試樣J (512B-7500-39) 最高振幅* 80°C 0.322 0.243 150°C 0.332 0.257 250〇C 〇** *底線上絕對値 **約2970 cm·1近處近水平線上有凸起-指示有機部份 自 311 或 512B 如上表4所示,高峰測量證實150°C烘焙後膜内仍含多量 PEO,但於25 0°C最後烘焙後幾已完全脫除。因此,相信 多孔結構於第三烘焙步驟期間成形。 由F與J製得膜之額外FTIR於400°C熟化後證明2800 cnT1 至3000 cm·1光譜帶内(小字影像近2970 cm_l處以外)事實上 無PEO組份痕跡。足見400°C熟化膜產生311與512B衍生膜 二者的FTIR光譜基本上與純AMM 311及AMM 512B者相 同。 實例3 所產膜之厚度測量 63841.doc -26- 1286163 膜之厚度係用Nanospec,Tencor及Gaertner等儀器測量。 來自Nanospec與Tencor的數據似乎結果不一致。較可靠膜 厚能以雙角模式得自Gaertner機器。一選擇膜之厚度係在 SEM中量得。SEM厚度與得自Gaertner橢圓儀所得結果調 和。主要縮誤出現在250°C烘焙步驟。奈米孔膜的厚度於 用F與J混合物每一處理步驟後各別結果表列如下表5内。 表5 烘焙/熟化膜-厚度以埃計
試樣No· 溶液內總 固體(%) 旋轉速度 (rpm) 厚度 sot後 厚度 150°C 後 厚度 250°C 後 厚度 400〇C 後 E 19.1 3000 12860A 12350A 7770人 7156A J 22.5 5000 12550A 12100A 8400人 7880A 實例4 折射率之測量 折射率("R.I")係用一 Gaertner橢圓儀測量,列入下表6。 熟化基材AMM 311與AMM 512B的折射率用此法測定分別 為 1.39與 1.38。 實例5 介電常數之測量 已熟化膜的介電常數(k)係用Hewlett-Packard LCR計 HP4275A型自鋁點下厚度⑴之各膜電容算出。介電常數(k) 根據下式計算: 63841.doc -27- 1286163 k=Ct/(E〇A), 其A為A1點的面積(cm2),c係電容(Farad),t為膜厚(cm) 及E〇係自由空間之容許度(8·85419χ1〇-ΐ4 F/cm)。有誤差帶 約±0·1的介電常數列入下表6之末欄。 表6 折射率及介電常數
分析 1無數據 上表6内可見所于膜有蕾告叔^ 丁肤’,丨電㊉數範圍自2至2·73。各膜孔 率程度能由假設基材及埶萨隊 刊汉熱犯降解之組份(PEO)的密度相 同,隨意經過蒸發或降解機王审 + 鮮機理而在基材交聯前並無損失發 63841.doc -28 - 1286163 生,即由旋轉膜内熱能降解組份(PEO)的重量百分比估 計。各膜中PEO之重量%列入表6第三攔,能作膜孔率度的 士曰不劑用’惟PE0 2 0 0試樣例外,由於如下研討其中有證 據在200°C加熱步驟前較揮發性PE〇 200已蒸發。因此,用 AMM 512B所製試樣I,j,Κ-1,K-2與L在各別旋轉膜26, 39,48及56内有PE〇(7500)重量百分率者經分別測定有介 電常數值2.73,2.36,2.18,及2.02(用試樣K製造二不同膜 測量)。在此系列内可認知旋轉膜内PEO重量百分率升高而 測得介電常數降低。用AMM 311製備之試樣Fq、F_2、G 與Η可見類似結果,有PE〇(75〇〇)重量百分率49、”及“, 測量介電常數自2.43漸落至2.U其時旋轉膜中pE〇重量%升 至65,於是確證本法的有效。對照下應注意4〇〇它熟化 與512B基材之介電常數分別為38與3;1。 用311系及512B所製膜的介電常數如表6所示者係對pE〇 重量百分比標繪所製[未表現標繪圖]。表6數據所得標繪證 實用AMM 311及512B甲基矽氧烷s 〇 G·物質二者所製介電 膜展現降低介電常數性f以對自轉膜熱能降解組份之重量 百分率成大約、線型比<列。標緣數據亦證實用amm 512战 材所製奈米孔膜展示比用AMM基材311製奈米孔膜的W 車乂低約0.3。此較低k值範圍似與未改良5i2B基材之較低介 電㊉數相符。由於未測定孔隙率的精密度不能確立此等系 先,I電吊數與孔隙率間之關聯。但表列數據證實k對自轉 膜内PEO百分率之依存性能理解與控制。 按表6所示標緣用AMM 3U與AMM 512B系基材二者所 63841.doc -29- 1286163 製膜之折射率對PEO重量%繪出(未表現圖)。標繪數據確 證一膜系的折射率步調一致。但當用pE〇 2〇〇起始混合物 所製臈之折射率數據與其他數據的線性標繪對照時,PE0 200折射率實質上落在由其他膜之折射率與pE〇重量%中間 線性關聯預計諸值之外(及其上)。非意指受任何理論或假 說約束,相信此一折射率方面的非線性上升證實用pE〇 200製膜的確比另外預期者較密,蓋因形成孔隙結構前膜 内餘留較少PEO 200。 結論 (1) 用有分子量600與7500的PE0化合物分別摻併amm 311及AMM512B基材等始材料所製膜系,各別pEo重量部 分相同時,膜之折射率相彷。雖不願受任何理論或假說約 束,相信如此可指示各別膜中孔率程度相似,蓋因二種基 材的折射率亦非常接近(1.38對ι·39)。 (2) 當於相等ΡΕ0負載對照各別膜時用ΑΜΜ 512Β基材所 製膜系之介電常數比3 11系者較低。由R丄數據結果判 斷能推論在PEO 600與7500的相同負載時能自隨意311或 512B獲得相同孔率水準,但因基材不同,相同孔率之多孔 膜展現不同k值。 (3) PEO 200係一稠液,20(rc時有可觀蒸汽壓。用pE〇 200所製二膜之折射率比根據無損失假定的預期值較高。 此等膜雖未測量其介電常數,合理結論為*pE〇 2〇〇由 於其揮發性於烘焙步驟期間大量蒸發,則最後孔隙率將比 由自轉膜成分内所含PEO 200之比例計算值小得多。 63841.doc -30- I286f 0穸106996號專利申請案 中文說明書替換頁(96年6月) I ;/ν - hu. /,: 卩 μ] i 多孔膜内絕對容量部分泰+ΓΗ%倉:葙藤¥e〇之重量部分與 容量部分或孔隙度成正比,雖然孔隙率至今尚未測定。 實例6 嚴画的掃描電土顯微合杏 用試樣K(512B-7500-13)製一奈米孔膜。將足量試樣κ旋 轉塗覆於基底上,基底係一厚度9580A之平坦矽晶片,膜 按以上實例1所述整理。 膜面經標準已知技術方法準備作SEM。膜面用一 J〇el JSM-6300 F掃描電子顯微鏡("SEM”)於2·5千伏,以5〇,〇〇〇 倍放大,及10 nm視場寬度檢查。此等條件下介電膜面展 現均勻紋理,無破裂亦無大孔隙[影像未顯示]。 實例7 拔釘試驗 方法 拔釘試驗按以下方法推行〇 將待試膜放在基底晶片上,橋氧化一環氧試驗釘於膜 頂,環氧物熟化後,拔去膜中的釘,用測定之力直到有些 組份破裂。恰在破裂前瞬間測得的拉力即拔釘強度。 試驗 拔釘試驗在由含PEO 75〇〇配方旋轉的75〇〇-8〇〇〇A膜上實 施。用一帶500A加熱氧化物層之6”矽晶片。另外在膜頂部 澱積l//m鋁層後附著此釘於晶片。拔釘結果呈現於下表7 内。 63841-960604.doc -31 - 1286163
膜=膜=力氧化物與膜間接觸面處均告失敗’而非在 m即使在界面失敗情況下所得拔釘試驗仍 相同k值的各別多孔奈切膜大得多。例如試樣H;tk 2.n之拔釘試驗結果為h6Ksi,比有k2.^ 石介電膜之o.5Ksi以下的計劃拔釘力高得多。” 而且4 κ驗方便相上所製試樣中介電膜經殿積於一 熱力氧化物層外基底上,由妙晶片在空氣内簡單加熱形 成。實際積豸電路生產之技術所知化學蒸汽殿積("cvd") 材料較佳採用例如電漿促進的CVD四乙氧基矽烷氧化物 (PETEOS )或⑦烧氧化物及其等混合物作成晶片與所塗奈 米孔介電膜間層。用此等選擇材料、晶片氧化物層與奈米 孔膜間的黏附性大增。 將一熱能降解之曱基矽氧烷先質/聚乙烯氧摻混物組份 加熱產生多孔甲基矽氧烷膜,餘留泡沫結構以甲基矽氧燒 63841.doc -32- 1286163 作骨架。用一傳統技術所知塗覆器與爐作此處理。本例中 範圍自2·8至2.0的介電常數經調整聚合物摻混物内熱能降 解之組份量獲得。用甲基矽氧烷512Β時旋轉成膜含5〇 wt% 聚乙烯氧、產生k值約2.1。增加聚乙烯氧量能製備!^低於 2·1之膜而犧牲更降低膜的機械強度。當然,上述拔釘試 驗證實此法所製奈米孔膜係内在黏結至少在ΡΕΟ重量百分 率之試驗範圍内。結論以上實例說明聚乙烯氧係一卓越熱 變的製作低k甲基矽氧烷旋轉介電性之能熱降解組份。 實例8-9 實例8與9的多孔甲基矽氧烷塗層係由一 s〇G.及一能熱 降解有機聚合物之混合物所製膜在非極性溶劑中脫除能熱 降解的有機組份製得。以下實例之示範s 〇 G·基材為多氫 化矽倍半氧烷("PHSQs”)與例證的熱能降解聚合物係聚丙 烯氧(’’PPO’’)。技術人士可認知PPO及/或適用於本發明方 法之PPO與聚乙烯氧(”PE〇”)共聚物的混合物,選擇能在比 所用基底與S.O.G.材料耐熱性對照較低的溫度範圍内熱降 解。PPO及/或PPO/PEO混合物亦選擇能溶於與本發明製法 相容之非極性溶劑並與所選s〇.G·材料能溶混。 處理步驟包括溶解適當量的例如pp〇於例如pHsQ溶液 内,然後將混合物用適當方法諸如自轉澆鑄於基底上,於 疋在/皿度範圍内烘焙及隨意熟化適宜所選pHSQ材料的時 期或期數。 實例8 半氧烷之製法 63341.d〇c -33· 1286163 混合1 6 0 gm三乙氧基石夕烧與800 gm丙酮。加11.7 gm水 及14.6 gm 0.02 N硝酸於三乙氧基矽烷/水液。最後溶液於 22°C貯存10日。 於22 °C反應10日後在22與25 °C間溫度真空餾脫副產乙 醇,不斷添加醋酸乙酯於溶液中替換離去的乙醇。蒸餾後 加醋酸正丁酯調整最後成分為10 wt% PHSQ樹脂,63 wt% 醋酸乙醋,與27 wt%醋酸正丁醋。此乃PHSQ溶液。此等 比例若不計10% PHSQ即相當於70 wt%醋酸乙酯與30 wt% 醋酸正丁酯。 實例9 自轉溶液之製法與成分 1 ·基材料 溶解實例8所製多氫化矽倍半氧烷於混合物,用比率 70:30重量之醋酸乙酯與醋酸丁酯。 2. 能分解的組份 以四種不同百分比:5,10,15及20%(wt/wt)溶解聚丙烯 氧於醋酸乙酯。PPO液隨後與實例8所製PHSQ液以50:50 (wt/wt)比率混合。 分別用三種分子量425,1000及4000的聚丙烯氧。溶聚 丙烯氧於醋酸乙酯。 3. 自韓成膜之成分 說明塗覆溶液指示的符號為(基塊HPPO之MW)-(PPO的 wt%)。舉例,PHSQ-1000-33.3代表自轉成膜内33.3 wt%分 子量1000的聚丙烯氧與66.7% PHSQ。製備以下六試樣: 63841.doc -34- 1286163 PHSQ(對照) PHSQ-425-50% PHSQ-425-66.6% PHSQ-1000-33.3% PHSQ-1000-50% PHSQ-1000-60% PHSQ-4000-50% PHSQ-1000-66.6% 4. 旋轉與烘焙/熟化循環 試樣於 3000 rpm 自轉 20秒,在 80°C/150°C/200°C 烘 60秒 並於400°C在氮流内熟化30分鐘。 5. 折射率輿介電當數 折射率及膜厚用Woolam橢圓儀測量,用Hewlett-Packard LCR計(HP4275A型)由電容算出介電常數。熟化膜 之PPO%,所測厚度,折射率及介電常數列入下表。 63841.doc 35- 1286163 表8 S.O.G.內 PPOwt% 旋轉膜內 PPO wt% 熟化膜厚度 A R.I.* k PHSQ 0 0 3280 1.383 3.1 PHSQ-425- 50% 5 50 3980 1.341 - PHSQ-425- 66.6% 10 66.6 5070 1.286 - PHSQ-1000-33.3% 2.5 33.3 2200 1.291 2.8 PHSQ-1000- 50% 5 50 3200 1.237 2.5 PSHQ-1000- 60% 7.5 60 3300 1.226 2.3 PHSQ-4000- 50% 5 50 3200 1.227 2.4 PHSQ-4000- 66.6% 10 66.6 5200 1.175 2.0 *折射率;μ介電常數 6.討論與結論 自前表2呈現之數據能認知當ΡΡΟ分子量為1〇〇〇與4000 時,起始成分内ΡΡΟ量升高則所製PHSQ膜的折射率 (nR.I.’’)與介電常數(nk’’)成比例降低。因此,旋轉成膜固 體内在66 wt%PPO時能得介電常數約2.0之多孔膜。 亦應注意PPO 425系的折射率測量比相彷較高分子量 PPO負載所得測量約高0.1。此一升高相當於所測較高介電 常數中上升0.5。此點可歸因於烘焙步驟期間低分子量PPO 内揮發物類之局部物理蒸發,結果在烘焙後膜中實際較少 能降低組份。 63841.doc -36- 1286163 根據同一原毬,可知摻併較高負載能分解的聚合物能順 利獲得低於2 · 〇之;丨電常數。此一方式亦能應用於有一般 結構R Si03/2的其他低k矽倍半氧烷膜,其r能獨立選自氫 或烷基或二者之混合物。 63841.doc -37 -

Claims (1)

1286 f699106996號專利申請案 立文电I青專利範圍替換本(96年6月) 告·十;請專利範圍: 修瓣本 低7i電示米孔膜,其係包含旋塗玻璃(syn_〇n_glass) 材料’該膜經一種程序製造,包括步驟: 0)製備一或多種旋塗玻璃材料與一熱可降解聚合物在 能相容溶劑内之混合物, (b)塗敷(a)步驟之混合物於一基底上製造一經塗覆基 底, (c)加熱(b)步驟之經塗覆基底歷一段時間於一或多種 溫度以產生所求低介電奈米孔膜。 2·根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其具有介 電常數範圍自約1.5至約3.8。 3. 根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其具有折 射率範圍自約1.15至約1.40。 4. 根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其係由式工 之旋塗玻璃材料製造: [(Si02)x-(RlSi01.5)y-(R2R3Si0)z]n 式 I 其中X,y,z與η為獨立之正整數,Rl、R2與R3係獨立 Η或有機基,Rl、R2與R3—或多項為Η ;及 l^x^O; l-y-0; Ι-zgO;條件為 x+y+z 為 1.0。 5. 根據申請專利範圍第4項之低介電奈米孔膜,其中有機 部分係一(^(:6烷基,η範圍自約100至約800。 6. 根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其係由一 式II之氫化矽氧烷旋塗玻璃材料產生: [(HSi01.5)(a)〇(b)]n 式 II ; 63841-960604.doc 1286163 其中(a)範圍自約6至約20,(b)範圍自約i至約3,(幻範 圍自約6至約20,n範圍自!至約4,〇〇〇。 7·根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔臈,其係由一 式III之氫化有機矽氧烷旋塗玻璃材料產生: [(HSi01.5)(a)〇(b)(RSi01<5)(c)]n 式出 其中0)範圍自約6至約20,(b)範圍自約1至約3,(c)範 圍自約6至約20,n範圍自i至約4,00〇,n>1時各r係獨立 Η,CVC8烷基或C6-C12芳基。 愚 8·根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其係由一 烷基矽氧烷旋塗玻璃材料製造,選自氫甲基矽氧烷,氫 乙基矽氧烷,氫丙基矽氧烷,氫丁基矽氧烷,氫特丁基 矽氧烷,氫苯基矽氧烷及其組合等。 9 ·根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其係由一 烷基矽氧烷旋塗玻璃材料製造,選自氫矽倍半氧烷,氫 甲基矽倍半氧烷,氫乙基矽倍半氧烷,氫丙基矽倍半氧 烷,氫丁基矽倍半氧烷,氫特丁基矽倍半氧烷,氫苯基 矽倍半氧烷及其組合等。 10.根據申請專利範圍第1項的低介電奈米孔膜,其係由一 式IV之多氫化矽倍半氧烷旋塗玻璃材料製造 (HSi03/2)n 式 IV 其中η係一自約1〇至約4,〇〇〇範圍的整數。 11 ·根據申請專利範圍第丨項之低介電奈米孔膜,其中熱可 降解聚合物分子量範圍自約200至約2,000,000道爾頓。 12·根據申請專利範圍第丨丨項之低介電奈米孔膜,其中熱可 6384 l-960604.doc 1286163 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 降解聚合物分子量範圍自約1,000至約30,〇〇〇道爾頓。 根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其中相容 岭劑係一非極性溶劑,熱可降解聚合物能溶於非極性溶 劑並能與旋塗玻璃材料溶混。 根據申請專利範圍第13項之低介電奈米孔膜,其中熱可 降解聚合物係選自聚烯化氧脂屬聚酯,丙烯型聚合物, 縮駿聚合物及其等組合。 根據申請專利範圍第13項之低介電奈米孔膜,其中熱可 降解聚合物係選自聚(己内酯),聚(戊内酯),聚(異丁烯 酉文甲酯)’聚(乙烯基丁縮醛)。 根據申請專利範圍第14項之低介電奈米孔膜,其中聚烯 化氧包括Ci至約C6烷基。 根據申請專利範圍第16項之低介電奈米孔膜,其中熱可 降解聚合物為聚丙烯化氧。 根據申請專利範圍第13項之低介電奈米孔膜,其中非極 性溶劑為一有機醋酸酯含一Clsc6烷基,Cs至Cl2芳基及 其等組合與衍生物。 根據申請專利範圍第13項之低介電奈米孔膜,其中非極 性溶劑選自醋酸乙酯,醋酸異丙酯,醋酸丁酯,二丁基 鱗’丙酮,甲基乙基甲酮,甲基異丁基曱酮及其等組 合0 根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其中相容 溶劑係一極性溶劑,熱可降解聚合物能溶於極性溶劑並 能與旋塗玻璃材料混容。 63841-960604.doc 1286163 21 ·根據申請專利範圍第1項之低介電奈米孔膜,其中旋塗 玻璃材料含一矽基聚合物包括副單位選自Si02 ; QiSi03 ; Q2Q3si02 ;與 Q4Q5Q6SiO 及其等組合,其中 Qi,Q2,Q3,Q4,Q5及Q6為獨立有機基。 22.根據申請專利範圍第21項之低介電奈米孔膜,其中任一 Qi,Q2,Q3,Q4,Q5及Q6為有機基,有機部分為Cu烧 基。 23·根據申請專利範圍第4項之低介電奈米孔膜,其中旋塗 玻璃材料包括一 Si02部分,X為1。 24.根據申請專利範圍第4項之低介電奈米孔膜,其中旋塗 玻璃材料包括一多甲基矽倍半氧烷,丫為i,R1係甲基。 25·根據申請專利範圍第4項之低介電奈米孔膜,其中旋塗 玻璃材料包括一或多種烷基矽氧烷。 26.根據申凊專利範圍第25項之低介電奈米孔膜,其中烧基 矽氧烷係甲基矽氧烷。 27·根據申請專利範圍第26項之低介電奈米孔膜,其中甲基 矽氧烷有根據式I之化學式,其中χ , 乂及z皆大於〇 ; Ri, R2與R3係甲基。 28. 根據申請專利範圍第2〇項之低介電奈米孔膜,其中熱可 降解聚合物為一聚稀化氧。 29. 根射請專利範圍第28項之低介電奈米孔膜,其中聚稀 化氧選自聚乙烯氧及聚乙烯氧/丙烯氧共聚物。 3 0·根據申請專利範圍第2〇工苜 固禾項之低介電奈米孔膜,其中極性 溶劑係選自水、醇、酮及其等混合物。 63841-960604.doc 1286163 31. 根據申請專利範圍第丨項之低介電奈米孔膜,其中加熱 步驟(C)包括烘焙步驟與熟化步驟。 32. 根據申請專利範圍第31項之低介電奈米孔膜,其中烘焙 步驟包含許多加熱步驟,溫度範圍自約60。(:至約35〇 C ’每一加熱步時期範圍自約0.5至約10分鐘。 33·根據申請專利範圍第31項之低介電奈米孔膜,其中烘焙 含約贼之第—加熱步驟,約15G°C的第二加熱步驟與 約200 C之第二加熱步驟,每一加熱步驟於一 π 度實行期間約i分鐘。 34·根據申請專利範圍第丨項之低介電奈米孔膜,其中基底 包括一半導體材料選自坤化嫁、石夕、及其混合物等。 35·根據申請專利範圍第34項之低介電奈米孔膜,其中石夕材 料係選自結晶石夕、聚合石夕、無定形石夕、向軸外石夕、與二 氧化石夕。 36.根據中請專利範圍第34項之低介電奈米孔膜,其中基底 包括經化學蒸汽澱積作用塗敷的表面層,選自電漿加強 之四乙氧基矽烷、矽烷化氧及其等組合。 37·根據中請專利範圍第i項之低介電奈米孔膜,其係用於 積體電路中。 38· —種在基底上製造低介電奈米孔膜之方法,包含步驟: (a) 製備一或多種旋塗玻璃材料與一適宜熱可降解聚合 物在相容溶劑内的混合物, (b) 將(a)步驟之混合物塗於基底上製一塗層基底, ⑷將(b)步驟之塗層基底於—或多溫度段加熱充分時 間製成所須低介電奈米孔膜。 63841-960604.doc
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