КОМПОЗИЦИЯ АЛКОКСИСИЛАН/ОРГАНИЧЕСКИЙ ПОЛИМЕР ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПОЛУЧЕНИИ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2002 года по МПК C08L83/04 C08K5/10 C08J5/18 B32B27/00 

Область изобретения
Изобретение относится к композиции алкоксисилан/органический полимер для использования в получении изолирующей тонкой пленки. Более конкретно, данное изобретение относится к композиции алкоксисилан/органический полимер для использования в получении изолирующей тонкой пленки, содержащей (А) специфический алкоксисилан; (В) специфический органический полимер и (С) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), где растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей. В общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства изолирующий слой из оксида кремния получают по способу, предусматривающему растворение предшественника оксида кремния в подходящем растворителе с получением тем самым раствора предшественника оксида кремния, образование покрытия полученного раствора на подложке по способу нанесения покрытия с вращением или т.п. и кальцинирование (прокаливание) этого покрытия при подходящей температуре. При применении композиции данного изобретения в качестве материала для изолирующего слоя в изготовлении многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства изолирующий слой, имеющий низкую диэлектрическую постоянную, может быть легко получен по способу, который можно легко осуществить в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства. Данное изобретение относится также к многоуровневому межсоединению для полупроводникового устройства, которое содержит множество изолирующих слоев и схем, образованных на этих изолирующих слоях, причем по меньшей мере один слой из этих изолирующих слоев получают с использованием вышеупомянутой композиции. Кроме того, данное изобретение относится к полупроводниковому устройству, содержащему вышеупомянутое многоуровневое межсоединение.

Известный уровень техники
Общепринято, что в качестве материала для изолирующего слоя для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, такого как большая ИС (интегральная схема) (БИС), обычно использовали диоксид кремния (имеющий диэлектрическую постоянную от 4,0 до 4,5) или т.п. В недавние годы плотность схемы полупроводникового устройства (такого, как БИС) становилась все выше и выше, и следовательно, расстояние между взаимопримыкающими проводящими линиями в этой схеме становилось чрезвычайно малым. Вследствие этого взаимопримыкающие проводящие линии, имеющие между ними изоляторы, неумышленно начинали функционировать как конденсатор. Это создало проблему, заключающуюся в том, что при высокой диэлектрической постоянной изолятора электростатическая емкость этого конденсатора, неумышленно образуемого взаимопримыкающими проводящими линиями и присутствующими между ними изоляторами, становится высокой, так что прохождение электрических сигналов через каждую из этих взаимопримыкающих проводящих линий заметно задерживается. Для решения этой проблемы в отношении материала для изолирующего слоя для многослойной структуры схемы были проведены исследования с целью разработки материала, имеющего гораздо более низкую диэлектрическую постоянную.

Известно, что среди общепринятых материалов политетрафторэтилен имеет самую низкую диэлектрическую постоянную, которая равна приблизительно 1,9. Однако в общем фторполимеры создают проблему, заключающуюся в том, что фторполимеры не только обладают лишь слабой адгезией к субстрату и схеме, но также имеют низкую термостойкость. Кроме того, в последние годы требуется, чтобы диэлектрическая постоянная изолирующего слоя была меньше 1,9.

С другой стороны, были предприняты попытки, в которых диэлектрическую постоянную общепринятого материала уменьшают приданием этому материалу пористости, создавая пористый материал, который представляет собой композиционный материал (композит), состоящий из общепринятого материала и воздуха (имеющий диэлектрическую постоянную 1,0).

Аэрогель диоксида кремния (который является типом пористого диоксида кремния) представляет собой характерный пример таких пористых материалов. Однако производство аэрогеля диоксида кремния требует сушки при сверхкритической температуре. Таким образом, производство аэрогеля диоксида кремния требует не только продолжительного времени, но также крайне сложных стадий операций с использованием специально сконструированного устройства, так что практически невозможно ввести стадию получения изолирующего слоя из аэрогеля диоксида кремния в общепринятый процесс изготовления полупроводникового устройства.

В патенте США N 5472913 описан метод получения пористого диоксида кремния при помощи специального способа, не требующего сушки при сверхкритической температуре. Однако этот способ все еще требует чрезвычайно сложных стадий операций, так что трудно ввести стадию, в которой изолирующий слой из пористого диоксида кремния получают этим способом, в общепринятый процесс изготовления полупроводникового устройства.

В Journal of Macromolecular Science-Chemistry, A27, 13-14 р. 1603 (1990) раскрыт способ получения пористого диоксида кремния, который включает гидролиз алкоксисилана и реакцию дегидратации-конденсации в присутствии специфического органического полимера таким образом, чтобы вызвать гелеобразование алкоксисилана с получением в результате гомогенного органического-неорганического композиционного материала, состоящего из органического полимера и диоксида кремния, и нагревание полученного композиционного материала для кальцинирования таким образом, чтобы органический полимер в этом композите мог термически разрушаться и удаляться, с получением в результате пористого диоксида кремния. Однако в этом способе кальцинирование для полного разрушения и удаления этого органического полимера необходимо проводить в атмосфере воздуха при такой высокой температуре, как 600^oС или выше, так что невозможно ввести стадию, в которой изолирующий слой из пористого диоксида кремния получают по этому способу, в общепринятый процесс изготовления полупроводникового устройства.

Кроме того, как описано ниже, способы получения пористой тонкой пленки или т. п., которые сходны с вышеупомянутым способом, описанным в Journal of Macromolecular Science-Chemistry, описаны в не прошедших экспертизу выложенных патентных заявках Японии N 8-245278 и 7-100389 и WO 97/06896.

Не прошедшая экспертизу выложенная патентная заявка Японии N 8-245278 раскрывает способ получения пористой керамической тонкой пленки, который включает покрытие субстрата спиртовым раствором алкоксида металла, причем этот раствор содержит добавленный в нему полиэтиленгликоль, и кальцинирование полученного покрытия.

Не прошедшая экспертизу выложенная патентная заявка Японии N 7-100389 раскрывает способ получения носителя для катализатора для применения в очистке нефти, который предусматривает проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксида металла в присутствии органического полимера и кальцинирование полученного продукта.

WO 97/06896 раскрывает способ получения пористой пленки из оксида металла, предусматривающий растворение алкоксида металла, кислоты и органического полимера в смешанном растворителе, состоящем из первого растворителя и воды, для получения в результате раствора покрытия, нанесения полученного раствора на стеклянную подложку с образованием гелевой пленки на этой подложке, высушивание этой гелевой пленки, погружение высушенной гелевой пленки во второй растворитель для экстракции и удаления органического полимера из гелевой пленки и кальцинирование этой гелевой пленки с получением в результате пористой пленки из оксида металла.

Отмечается, что в каждом из способов, раскрытых в не прошедших экспертизу выложенных заявках Японии с N 8-245278 и 7-100389 и WO 97/06896, для алкоксида металла и органического полимера в качестве растворителя используют спирт. По причине, описанной ниже, применение спирта в качестве растворителя неблагоприятно влияет на снижение коэффициента пористости полученного пористого материала, делая в результате невозможным получение такой пористой изолирующей тонкой пленки, имеющей низкую диэлектрическую постоянную, которая могла бы быть подходящим образом использована в многоуровневом межсоединении для полупроводникового устройства.

Как ясно из вышесказанного, такая изолирующая тонкая пленка, имеющая низкую диэлектрическую постоянную, которая может быть подходящим образом использована в многослойной структуре схемы для полупроводникового устройства, не могла быть получена по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этой ситуации авторы данного изобретения провели экстенсивные и интенсивные исследования, направленные на разработку изолирующей тонкой пленки для применения в многоуровневом межсоединении для полупроводникового устройства, причем эта изолирующая тонкая пленка не только имеет низкую диэлектрическую постоянную, но также может быть получена по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства. В результате неожиданно было обнаружено, что вышеупомянутая цель может быть достигнута путем применения композиции алкоксисилан/органический полимер, содержащей (А) специфический алкоксисилан; (В) специфический органический полимер и (С) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), причем растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей. Более конкретно, неожиданно было обнаружено, что изолирующая тонкая пленка, изготовленная из вышеупомянутой композиции алкоксисилан/органический полимер, не только имеет низкую диэлектрическую постоянную, которая является подходящей для изолирующего слоя для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, но также может быть получена по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства, причем эта изолирующая тонкая пленка является либо тонкой пленкой из композита диоксид кремния-органический полимер (полученной путем образования тонкой пленки из вышеупомянутой композиции алкоксисилан/органический полимер с последующей термообработкой этой тонкой пленки), либо тонкой пленкой из пористого диоксида кремния (полученной удалением органического полимера из тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер). Данное изобретение было выполнено на основе вышеупомянутого нового открытия.

Таким образом, первой целью данного изобретения является создание композиции для применения в получении изолирующего слоя для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, причем этот изолирующий слой не только имеет низкую диэлектрическую постоянную, но также может быть получен по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства.

Другой целью данного изобретения является создание изолирующей тонкой пленки из композиционного материала, которая может быть получена из вышеупомянутой композиции, и пористой тонкой пленки из диоксида кремния, которая может быть получена из вышеупомянутой композиционной изолирующей тонкой пленки, а также применения этих тонких пленок.

Приведенные выше и другие цели, признаки и преимущества данного изобретения будут очевидными специалистам в данной области из следующих далее подробного описания и прилагаемой формулы изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте данного изобретения получена композиция алкоксисилан/органический полимер для применения в изготовлении изолирующей тонкой пленки, содержащая:
(А) по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из (1) тетраалкоксисиланов, (2) триалкоксисиланов, (3) диалкоксисиланов, (4) моноалкоксисиланов и (5) димеров триалкоксисиланов, соответственно представленных следующими формулами (1), (2), (3), (4) и (5):
Si(OR)₄ (1),
R¹Si(OR)₃ (2),
R¹R²Si(OR)₂ (3),
R¹R²R³SiOR (4),
(RO)₃Si-R⁴-Si(OR)₃ (5),
где каждый R независимо обозначает прямую или разветвленную алкильную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, каждый из R¹, R² и R³ независимо обозначает атом водорода или одновалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и R⁴ обозначает двухвалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и где, когда алкоксисилан (А) является по меньшей мере одним первым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4), этот первый алкоксисилан используют в комбинации с по меньшей мере одним вторым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (1), (2) и (5);
(B) по меньшей мере один органический полимер, имеющий основную цепь, в основном содержащую по меньшей мере одну полимерную цепь, выбранную из группы, состоящей из алифатической простой полиэфирной цепи, имеющей содержащие простые эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической сложной полиэфирной цепи, имеющей содержащие сложноэфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической поликарбонатной цепи, имеющей содержащие карбонатные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, и алифатической полиангидридной цепи, имеющей содержащие ангидридные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода;
(C) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), причем этот растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей,
и где по меньшей мере часть алкосисилана (А), который представляет собой по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (1)-(5), находится необязательно в по меньшей мере одной форме, выбранной из группы, состоящей из олигомерной формы и по меньшей мере частично гидролизованой формы.

Для облегчения понимания данного изобретения основные признаки и различные варианты данного изобретения перечислены ниже.

1. Композиция алкоксисилан/органический полимер для применения в получении изолирующей тонкой пленки, содержащая:
(A) по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из (1) тетраалкоксисиланов, (2) триалкоксисиланов, (3) диалкоксисиланов, (4) моноалкоксисиланов и (5) димеров триалкоксисиланов, соответственно представленных следующими формулами (1), (2), (3), (4) и (5):
Si(OR)₄ (1),
R¹Si(OR)₃ (2),
R¹R²Si(OR)₂ (3),
R¹R²R³SiOR (4),
(RO)₃Si-R⁴-Si(OR)₃ (5),
где каждый R независимо обозначает прямую или разветвленную алкильную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, каждый из R¹, R² и R³ независимо обозначает атом водорода или одновалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и R⁴ обозначает двухвалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и где, когда алкоксисилан (А) является по меньшей мере одним первым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4), этот первый алкоксисилан используют в комбинации с по меньшей мере одним вторым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (1), (2) и (5);
(B) по меньшей мере один органический полимер, имеющий основную цепь, в основном содержащую по меньшей мере одну полимерную цепь, выбранную из группы, состоящей из алифатической простой полиэфирной цепи, имеющей содержащие простые эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической сложной полиэфирной цепи, имеющей содержащие сложноэфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической поликарбонатной цепи, имеющей содержащие карбонатные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, и алифатической полиангидридной цепи, имеющей содержащие ангидридные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода;
(С) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), причем этот растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей,
где по меньшей мере часть алкосисилана (А), который представляет собой по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (1)-(5), находится необязательно в по меньшей мере одной форме, выбранной из группы, состоящей из олигомерной формы и по меньшей мере частично гидролизованой формы.

2. Композиция по п.1 выше, где алкоксисилан (А) представляет собой смесь по меньшей мере одного тетраалкоксисилана (1) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из алкоксисиланов (2)-(5).

3. Композиция по п.1 выше, где алкоксисилан (А) представляет собой по меньшей мере один триалкоксисилан (2) или смесь по меньшей мере одного триалкоксисилана (2) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из алкоксисиланов (1) и (3)-(5).

4. Композиция по любому из пунктов 1-3 выше, где растворитель (С) дополнительно содержит по меньшей мере один спирт.

5. Композиция по любому из пунктов 1-4 выше, дополнительно содержащая (D) по меньшей мере одну кислоту, способную функционировать в качестве катализатора для активирования гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксисилана (А).

6. Композиция по любому из пунктов 1-5 выше, где органический полимер (В) представляет собой алифатический полиэфир, содержащий полиалкиленгликоль, имеющий содержащие простые эфирные группы повторяющиеся С₂-С₁₂-элементарные звенья и имеющий среднечисловую молекулярную массу от 200 до 1000000.

7. Композиция по любому из пунктов 1-6 выше, где органический полимер (В) присутствует в количестве от 0,1 до 10 в единицах весового отношения относительно количества продукта, полученного гидролизом и реакцией дегидратации-конденсации всего количества алкоксисилана (А).

8. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер, которую получают способом, предусматривающим:
образование тонкой пленки композиции по любому из пунктов 1-7 выше;
проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации этой тонкой пленки в отношении ее алкоксисилана (А) для индуцирования тем самым гелеобразования алкоксисилана (А) в этой тонкой пленке;
удаление растворителя (С), остающегося в тонкой пленке, высушиванием.

9. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер по п.8, которая имеет толщину от 0,1 до 100 мкм.

10. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер по п. 8 или 9 выше, которая является прозрачной для видимых лучей, имеющих длину волны от 0,4 до 0,7 мкм.

11. Многоуровневое межсоединение, включающее множество изолирующих слоев и схем, образованных на этих изолирующих слоях, причем по меньшей мере один слой из этих изолирующих слоев содержит тонкую пленку из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер по любому из пунктов 8-10 выше.

12. Полупроводниковое устройство, содержащее многоуровневое межсоединение по п.11 выше.

13. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния, которая получена удалением органического полимера из тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер по любому из пунктов 8-10 выше.

14. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по п.13 выше, которая имеет средний диаметр пор от 1 до 500 нм.

15. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по п.13 или 14 выше, где удаление органического полимера из тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер выполняют кальцинированием этой композиционной тонкой пленки при температуре, не превышающей 450^oС.

16. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по любому из пунктов 13-15 выше, которая имеет поверхность, обработанную силилирующим агентом.

17. Многоуровневое межсоединение, содержащее множество изолирующих слоев и схем, образованных на этих изолирующих слоях, причем по меньшей мере один слой из этих изолирующих слоев содержит тонкую пленку из пористого диоксида кремния по любому из пунктов 13-16 выше.

18. Полупроводниковое устройство, содержащее многоуровневое межсоединение схемы по п.17 выше.

Ниже данное изобретение будет описано подробно.

По меньшей мере один алкоксисилан, который используют в качестве компонента (А) композиции алкоксисилан/органический полимер данного изобретения выбран из группы, состоящей из (1) тетраалкоксисиланов, (2) триалкоксисиланов, (3) диалкоксисиланов, (4) моноалкоксисиланов и (5) димеров триалкоксисиланов, соответственно представленных следующими формулами (1)-(5):
Si(OR)₄ (1),
R¹Si(OR)₃ (2),
R¹R²Si(OR)₂ (3),
R¹R²R³SiOR (4),
(RO)₃Si-R⁴-Si(OR)₃ (5),
где каждый R независимо обозначает прямую или разветвленную алкильную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, каждый из R¹, R² и R³ независимо обозначает атом водорода или одновалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и R⁴ обозначает двухвалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода. Примеры алкильных групп, которые могут быть удобно использованы в качестве R в формулах (1), (2), (3), (4) и (5), включают метильную группу, этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, н-бутильную группу, изобутильную группу и трет-бутильную группу. Примеры одновалентных углеводородных групп, которые могут быть удобно использованы в качестве R¹, R² и R³ в формулах (2), (3) и (4), включают метильную группу и фенильную группу. Далее, примеры двухвалентных углеводородных групп, которые могут быть удобно использованы в качестве R⁴ в формуле (5), включают метиленовую группу, этиленовую группу, изопропилиденовую группу и фениленовую группу.

Предпочтительно, алкоксисилан (А) включает по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (1), (2) и (5), к которому, если желательно, добавлен по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4).

Особенно предпочтительно, алкоксисилан (А) представляет собой:
1) смесь по меньшей мере одного вышеупомянутого алкоксисилана (1) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (2)-(5);
2) по меньшей мере один вышеупомянутый триалкоксисилан (2);
3) смесь по меньшей мере одного вышеупомянутого триалкоксисилана (2) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (1) и (3)-(5).

Когда алкоксисилан (А) представляет собой по меньшей мере один первый алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4), этот первый алкоксисилан используют в комбинации с по меньшей мере одним вторым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (1), (2) и (5).

Когда алкоксисилан (А) является только по меньшей мере одним алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4), этот алкоксисилан (А) не может быть превращен в гель по способу, в котором тонкую пленку, полученную из композиции данного изобретения, для применения в получении изолирующей тонкой пленки, подвергают гидролизу и реакции дегидратации-конденсации в отношении ее алкоксисилана (А). Таким образом, в таком случае не может быть получена тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер и тонкая пленка из пористого диоксида кремния данного изобретения, описанные ниже.

В вышеупомянутой предпочтительной форме 1) алкоксисилана (А), когда количество по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (2)-(5), уменьшается, а количество вышеупомянутого тетраалкоксисилана (1) увеличивается, частота поперечных связей (плотность полимерной сетки) продукта, полученного гидролизом и реакцией дегидратации-конденсации вышеупомянутого алкоксисилана (А), увеличивается, так что механическая прочность тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер и тонкой пленки из пористого диоксида кремния данного изобретения, описанной ниже, улучшается.

С другой стороны, в вышеупомянутой предпочтительной форме 1) алкоксисилана (А), когда количество вышеупомянутого тетраалкоксисилана (1) уменьшается, а количество по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (2)-(5), увеличивается, частота поперечных связей (плотность полимерной сетки) продукта, полученного гидролизом и реакцией дегидратации-конденсации вышеупомянутого алкоксисилана (А), понижается, так что этот продукт имеет улучшенное сопротивление растрескиванию. Кроме того, при непосредственном связывании углеводородных групп с атомами кремния гигроскопичность вышеупомянутого продукта реакции чрезвычайно уменьшается под влиянием этих углеводородных групп.

По меньшей мере часть алкоксисилана (А), который является по меньшей мере одним алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (1)-(5), находится необязательно в форме олигомера и по меньшей мере часть алкоксисилана (А), который является по меньшей мере одним алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из вышеупомянутых алкоксисиланов (1)-(5), находится необязательно в по меньшей мере частично гидролизованной форме. Кроме того, алкоксиды металлов, которые могут быть конденсированы с вышеупомянутыми алкоксисиланами (1)-(5), могут быть необязательно добавлены к вышеупомянутым алкоксисиланам (1)-(5). Примеры таких необязательных алкоксидов металлов включают C₁-C₆ алкоксиды алюминия, титана, циркония, бора, магния, германия, цинка, олова, ниобия, свинца, стронция, лития и бария. Среди них предпочтительными являются C₁-C₆ алкоксиды алюминия, титана и циркония. Количество необязательного алкоксида металла составляет предпочтительно 30 мас. % или менее в расчете на вес алкоксисилана (А).

Характерные примеры алкоксисиланов, которые могут быть использованы в качестве вышеупомянутых алкоксисиланов (1)-(5), включают тетраметоксисилан, тетраэтоксисилан, тетра(н-пропокси)силан, тетра(изопропокси)силан, тетра(н-бутокси)силан, тетра(трет-бутокси)силан, триметоксисилан, триэтоксисилан, метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, фенилтриэтоксисилан, диметилдиметоксисилан, диметилдиэтоксисилан, дифенилметоксисилан, дифенилдиэтоксисилан, фенилдиметоксисилан, фенилдиэтоксисилан, метилдиметоксисилан, метилдиэтоксисилан, фенилметилдиметоксисилан, фенилметилдиэтоксисилан, триметилметоксисилан, триметилэтоксисилан, трифенилметоксисилан, трифенилэтоксисилан, фенилдиметилметоксисилан, фенилдиметилэтоксисилан, дифенилметилметоксисилан, дифенилметилэтоксисилан, диметилметоксисилан, диметилэтоксисилан, дифенилметоксисилан, дифенилэтоксисилан, бис(триметоксисилил)метан, бис(триэтоксисилил)метан, 1,2-бис(триметоксисилил)этан, 1,2-бис(триэтоксисилил)этан, 1,4-бис(триметоксисилил)бензол и 1,4- бис(триэтоксисилил)бензол. Среди них особенно предпочтительными являются тетраметоксисилан, тетраэтоксисилан, триметоксисилан, триэтоксисилан, метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, диметилдиметоксисилан, диметилдиэтоксисилан, триметилметоксисилан и триметилэтоксисилан.

Как очевидно из нижеупомянутых характерных примеров органических полимеров, применимых в качестве компонента (В), органический полимер (В) композиции алкоксисилан/ органический полимер данного изобретения включает по меньшей мере один органический полимер, имеющий основную цепь, в основном включающую по меньшей мере одну полимерную цепь, выбранную из группы, состоящей из алифатической простой полиэфирной цепи, имеющей содержащие простые эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической сложной полиэфирной цепи, имеющей содержащие сложноэфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической поликарбонатной цепи, имеющей содержащие карбонатные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода и алифатической полиангидридной цепи, имеющей содержащие ангидридные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода.

Органический полимер (В) может быть единственным полимером или смесью множества полимеров. До тех пор пока эффект данного изобретения не затрагивается неблагоприятным образом, органический полимер (В) может необязательно содержать полимерную цепь, имеющую повторяющиеся элементарные звенья, иные, чем вышеупомянутые повторяющиеся элементарные звенья. Далее, основная цепь органического полимера (В) может необязательно иметь функциональную группу на ее концах. Обычно в простом полиэфире, сложном полиэфире, поликарбонате и полиангидриде эти концевые группы состоят из гидроксильной группы и/или карбоксильной группы. Однако концевые группы основной цепи органического полимера (В) не ограничиваются специфически гидроксильной и карбоксильной группами. До тех пор пока эффект данного изобретения не затрагивается неблагоприятно, концевые группы основной цепи органического полимера (В) могут быть необязательно модифицированы другими функциональными группами.

Примеры алифатических простых полиэфиров, имеющих содержащие простые эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, включают полиалкиленгликоли, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль,политриметиленгликоль, политетраметиленгликоль, полипентаметиленгликоль, полигексаметиленгликоль, полидиоксолан, полидиоксепан и т.п.

Примеры алифатических сложных полиэфиров, имеющих содержащие сложные эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, включают продукты поликонденсации гидроксикарбоновой кислоты и продуктов реакции полимеризации с раскрытием кольца лактона, такие как полигликолид, поликапролактон, поликапролактонтриол, полипивалолактон и т. п.; продукты поликонденсации дикарбоновых кислот с алкиленгликолем и продукты сополимеризации с раскрытием кольца эпоксида с ангидридом карбоновой кислоты, такие как полиэтиленоксалат, полиэтиленсукцинат, полиэтиленадипат, полиэтиленсуберат, полиэтиленсебацат, пролипропиленадипат, полиоксидиэтиленмалонат, полиоксидиэтиленадипат и т.п.

Примеры алифатических поликарбонатов, имеющих содержащие карбонатные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, включают продукты реакции поликонденсации угольной кислоты и алкиленгликолей, такие как полиэтиленкарбонат, полипропиленкарбонат, политриметиленкарбонат, политетраметиленкарбонат, полипентаметиленкарбонат, полигексаметиленкарбонат и т.п.

Примеры алифатических полиангидридов, имеющих содержащие ангидридные группы повторяющиеся элементарные звенья из 2-12 атомов углерода, включают продукты реакции поликонденсации дикарбоновых кислот, такие как полималонилоксид, полиадипоилоксид, полипимелоилоксид, полисубероилоксид, полиазелаоилоксид, полисебацоилоксид и т.п.

Из них особенно предпочтительными являются полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, поликапролактон, поликапролактонтриол, полиэтиленкарбонат, полипентаметиленкарбонат, полигексаметиленкарбонат, полиадипоилоксид, полиазелаоилоксид и полисебацоилоксид.

Термин "алкиленгликоль" обозначает двуатомный спирт, полученный замещением алкана, имеющего два или более атомов углерода, двумя гидроксильными группами, таким образом, что два атома водорода, связанные с различными атомами углерода в алкане, замещаются гидроксильными группами. Термин "дикарбоновая кислота" обозначает органическую кислоту, имеющую две карбоксильные группы, такую как щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота или т.п.

При использовании в качестве органического полимера (В) любых алифатических полимеров, иных, чем вышеупомянутые алифатические или ароматические полимеры, возникают проблемы, заключающиеся в том, что гомогенность тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер становится низкой, а необходимая температура кальцинирования (прокаливания) становится высокой, делая трудным получение тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер и тонкой пленки из пористого диоксида кремния данного изобретения в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства. Однако с целью корректировки вязкости этой композиции или улучшения покрывающих свойств этой композиции кроме органического полимера (В), определенного в данном изобретении, могут быть использованы другие необязательные полимеры при условии, что желаемые эффекты данного изобретения не нарушаются.

Количество органического полимера (В) в композиции данного изобретения варьируется в зависимости от физических свойств, желаемых для тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер и тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Обычно количество органического полимера (В) равно 10^-2-100, предпочтительно 10^-1-10, более предпочтительно 0,5-5, в единицах весового отношения относительно количества продукта, полученного проведением гидролиза и реакции дегидратации-конденсации всего количества алкоксисилана (А). При вышеупомянутом весовом отношении органического полимера (В) менее 10^-2 возникают проблемы, заключающиеся в том, что не могут быть получены покрытия этой композиции с большой толщиной, что не может быть получена хорошая тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер, имеющая удовлетворительное сопротивление растрескиванию, и что не может быть получена тонкая пленка из пористого диоксида кремния, имеющая достаточный коэффициент пористости. С другой стороны, при вышеупомянутом весовом отношении органического полимера (В) более 100, возникают проблемы, заключающиеся в том, что как тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер, так и тонкая пленка из пористого диоксида кремния не могут иметь удовлетворительную механическую прочность.

Предпочтительно, чтобы органический полимер (В) имел среднечисловую молекулярную массу от 200 до 1000000. Следует заметить, что размер пор тонкой пленки из пористого диоксида кремния является очень маленьким и имеет лишь небольшую зависимость от этой молекулярной массы органического полимера (В). Это является большим различием между данным изобретением и общепринятым способом, и это различие является одной из причин, почему эта композиционная тонкая пленка и пленка из пористого диоксида кремния являются особенно превосходными в качестве изолирующих слоев для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства.

В случае композиции алкоксисилан/органический полимер данного изобретения необходимо, чтобы растворитель (С) для алкоксисилана (А) и органического полимера (В) содержал по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей. Если не используется такой растворитель, образование геля алкоксисилана (А) посредством гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксисилана (А) не протекает эффективно, приводя к проблеме, заключающейся в том, что при удалении органического полимера (В) из тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер эта пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер дает усадку (сморщивается), делая невозможным получение тонкой пленки из пористого диоксида кремния, имеющей высокий коэффициент пористости и, следовательно, низкую диэлектрическую постоянную. Это является причиной, из-за которой пористая пленка, имеющая высокий коэффициент пористости, не может быть получена согласно способам, описанным в вышеупомянутых не прошедших экспертизу выложенных патентных заявках Японии с номерами 8-245278 и 7-100389 и WО 97/06896.

Растворитель (С), используемый в данном изобретении, то есть, по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, проявляет эффект подавления агрегации диспергированных молекулярных цепей органического полимера (В) в пленке из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер, подавляя тем самым рост фазы полимера до больших частиц. В общем взаимодействие между диоксидом кремния и органическим полимером (В) в данном изобретении не является сильным. Таким образом, если по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, не используется в качестве растворителя (С), возникает проблема, заключающаяся в том, что в ходе гелеобразования алкоксисилана (А) в получении тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер имеет место агрегация молекулярных цепей органического полимера (В) с образованием больших частиц органического полимера (В) в полученной тонкой пленке из композита диоксид кремния-органический полимер. Если из тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер, содержащей такие большие частицы органического полимера (В), получают тонкую пленку из пористого диоксида кремния, то удаление органического полимера (В) вызывает образование больших пор в тонкой пленке из пористого диоксида кремния, причем эти большие поры, по-видимому, неблагоприятно влияют на многоуровневое межсоединение, используемое в качестве полупроводникового устройства.

Что касается растворителя (С), предпочтительно, чтобы количество по меньшей мере одного органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, было равным 1 мас. % или большим в расчете на общий вес растворителя (С). Если используется количество вышеупомянутого по меньшей мере одного органического растворителя меньше 1 мас. % в расчете на общий вес растворителя (С), то имеет место агрегация молекулярных цепей органического полимера (В) с образованием больших частиц органического полимера (В) в тонкой пленке из композита диоксид кремния-органический полимер, так что имеется тенденция возникновения проблемы, заключающейся в том, что не может быть получена тонкая пленка из пористого диоксида кремния, имеющая малый размер пор и высокий коэффициент пористости.

Примеры содержащих амидные связи растворителей, применимых в данном изобретении, включают амиды, такие как формамид, N-метилформамид, N-этилформамид, N,N-диметилформамид, N,N-диэтилформамид, N-метилацетамид, N-этилацетамид, N,N-диметилацетамид, N,N-диэтилацетамид, N-метилпирролидон, N-формилморфолин, N-ацетилморфолин, N-формилпиперидин, N-ацетилпиперидин, N-формилпирролидин, N-ацетилпирролидин, N, N'-диформилпиперидин, N,N'-диацетилпиперидин и т.п., и мочевины, такие как тетраметилмочевина, N,N'-диметилимидазолидинон и т.п. Примеры содержащих сложноэфирные связи растворителей, применимых в данном изобретении, включают этилформиат, метилацетат, этилацетат, этиллактат, ацетат монометилового простого эфира этиленгликоля, этиленгликольдиацетат, ацетат монометилового простого эфира пропиленгликоля, диэтилкарбонат, этилен-карбонат, пропиленкарбонат и т.п. Из них особенно предпочтительными являются N,N-диметилформамид, N,N-диметилацетамид, N-метилпирролидон, тетраметилмочевина, N,N'-диметилимидазолидинон, ацетат монометилового простого эфира этиленгликоля, этиленгликольдиацетат и ацетат монометилового простого эфира пропиленгликоля.

Один растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, может быть использован отдельно в качестве растворителя (С). Однако при использовании либо смешанного растворителя из по меньшей мере двух различных растворителей, выбранных из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, либо смешанного растворителя из по меньшей мере одного органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, и по меньшей мере одного органического растворителя, иного, чем содержащие амидные связи органические растворители и содержащие сложноэфирные связи органические растворители, в качестве растворителя (С) могут быть получены преимущества, заключающиеся в том, что вязкость композиции и скорость испарения растворителя (С) могут легко регулироваться. Предпочтительные примеры других органических растворителей, которые могут применяться в комбинации с по меньшей мере одним органическим растворителем, выбранным из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей, включают спирты, такие как C₁-C₄-одноатомные спирты, С₁-С₄-двуатомные спирты, глицерин и т.п.; простые эфиры, такие как тетрагидрофуран, диэтиловый эфир, ди(н-пропиловый) эфир, диизопропиловый эфир, диметиловый эфир диэтиленгликоля (диглим), 1,4-диоксан, монометиловый эфир этиленгликоля, диметиловый эфир этиленгликоля, диэтиловый эфир этиленгликоля, монометиловый эфир пропиленгликоля, диметиловый эфир пропиленгликоля и т.п.; кетоны, такие как ацетон, метилэтилкетон, метилпропилкетон, метил(н-бутил)кетон, метилизобутилкетон, метиламилкетон, циклопентанон, циклогексанон и т.п.; нитрилы, такие как ацетонитрил, пропионитрил, н-бутиронитрил, изобутиронитрил и т.п.; диметилсульфоксид, диметилсульфон, сульфолан и т.п. Из них особенно предпочтительными являются растворители, имеющие гидроксильную группу, такие как С₁-С₄-одноатомные спирты, С₁-С₄-двуатомные спирты, глицерин, монометиловый эфир этиленгликоля и монометиловый эфир пропиленгликоля. Причина, по которой предпочтительными являются растворители, имеющие гидроксильную группу, заключается в том, что использование такого растворителя в композиции данного изобретения улучшает пленкообразующие свойства этой композиции, облегчая образование тонкой пленки, имеющей однородную толщину.

Предпочтительно, количество растворителя (С) в композиции данного изобретения равно 0,05 мас. % или более в расчете на вес композиции. Если количество растворителя (С) меньше 0,05 мас.% в расчете на вес композиции, гелеобразование алкоксисилана (А) посредством гидролиза и реакции дегидратации-конденсации имеет тенденцию протекать неэффективно, затрудняя получение не только практически применимой тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер, но также практически применимой тонкой пленки из пористого диоксида кремния.

Композиция данного изобретения может содержать вещество, которое способно функционировать в качестве катализатора для активирования гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксисилана (А). Примеры таких веществ, которые способны функционировать в качестве катализатора, включают кислоты, такие как хлористоводородная кислота, азотная кислота, серная кислота, фосфорная кислота, муравьиная кислота, уксусная кислота, щавелевая кислота, малоновая кислота, малеиновая кислота, толуолсульфокислота и т.п.; и основания, такие как водный раствор аммиака, гидроксид калия, гидроксид натрия, триэтиламин, триэтаноламин, пиридин, пиперидин, холин и т.п. Однако при применении в качестве катализатора основания, размер пор тонкой пленки из пористого диоксида кремния стремится быть слишком большим. Таким образом, предпочтительным является использование кислоты. Кислоты и основания могут быть использованы по отдельности или в сочетании. Далее, если желательно, эта композиция может быть обработана постадийно с использованием кислоты и основания. Здесь термин "обработана постадийно" подразумевает режим, в котором, например, композицию обрабатывают сначала кислотой, а затем основанием. Альтернативно, кислота и основание могут быть также использованы в обратном порядке. В этих случаях к композиции добавляют два различных типа катализаторов.

При использовании катализатора количество катализатора равно 1 моль или менее, предпочтительно 10^-1 моль или менее на моль алкоксисилана (А). Когда количество катализатора больше 1 моль на моль алкоксисилана (А), катализатор имеет тенденцию к образованию осадка, затрудняя тем самым получение гомогенной тонкой пленки из пористого диоксида кремния.

Вода является необходимой для гидролиза алкоксисилана (А) в данном изобретении. Способ подачи воды не ограничивается особо, а может быть выполнен любым желательным образом. Например, при применении катализатора вода может быть добавлена к катализатору заранее. При добавлении катализатора в растворенном в воде виде вода в этом водном растворе может быть использована для гидролиза алкоксисилана (А). Далее, при проведении гидролиза алкоксисилана (А) в атмосфере, содержащей относительно большое количество пара, которое является достаточным для гидролиза, подача воды не является обязательной. Количество воды, подходящее для гидролиза алкоксисилана (А), равно 10⁴ моль или менее, предпочтительно 10 моль или менее на моль атомов кремния, содержащихся в алкоксисилане (А). Когда количество используемой воды составляет более 10⁴ моль на моль атомов кремния, содержащихся в алкоксисилане (А), гомогенность тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер имеет тенденцию становиться низкой.

Если желательно, к композиции данного изобретения могут быть добавлены различные вспомогательные вещества (добавки), такие как генератор фотокатализатора для придания фоточувствительности, агент для улучшения адгезии к субстрату и стабилизатор для продолжительного хранения, в таком количестве, которое не ухудшает эффекты данного изобретения.

Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер может быть получена способом, включающим:
образование тонкой пленки композиции, полученной вышеупомянутым образом;
проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации этой тонкой пленки в отношении ее алкоксисилана (А) для индуцирования гелеобразования алкоксисилана (А) в тонкой пленке;
удаление растворителя (С), остающегося в тонкой пленке, высушиванием.

В данном изобретении термин "диоксид кремния" обозначает как SiО₂, так и соединение, имеющее структуру, в которой углеводородная группа и атом водорода связаны с атомами кремния, в частности, структуру, представленную следующей формулой:
R'_хН_ySiO_z,
где R' обозначает C₁-C₆ углеводородную группу,
0≤х<2,
0≤у<2,
0≤(х+у)<2;
1<z≤2.

Образование тонкой пленки выполняют покрытием подложки композицией данного изобретения. В качестве способа образования тонкой пленки может быть использован любой общепринятый способ, такой как отливка, погружение, покрытие с вращением и т.п. Однако именно способ покрытия с вращением является подходящим в том случае, когда получение изолирующего слоя предусмотрено в общепринятом процессе получения многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства. Толщина тонкой пленки может регулироваться в диапазоне от 0,1 до 100 мкм путем варьирования вязкости композиции и скорости вращения установки для нанесения покрытия с вращением. При толщине тонкой пленки более 100 мкм тонкая пленка имеет тенденцию подвергаться растрескиванию. Обычно при применении изолирующего слоя в многослойной структуре схемы для полупроводникового устройства подходящая толщина этого изолирующего слоя равна 0,5 - 5 мкм.

Примеры подложек включают подложки, состоящие из простого полупроводника в виде вещества из единственного элемента, такого как кремний или германий, и подложки, состоящие из сложного полупроводника, такого как галлий-мышьяк или индий-сурьма. Эти полупроводниковые подложки могут быть использованы в форме, имеющей на них тонкую пленку вещества, другого, чем вещество, используемое в качестве материала для этой подложки. Примеры веществ для такой тонкой пленки, образованной на полупроводниковой подложке, включают металлы, такие как алюминий, титан, хром, никель, медь, серебро, тантал, вольфрам, осмий, платина, золото и т.п.; неорганические соединения, такие как диоксид кремния, фторированное стекло, фосфатное стекло, борофосфатное стекло, боросиликатное стекло, поликристаллический кремний, оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония, нитрид кремния, нитрид титана, нитрид тантала, нитрид бора, гидросилсесквиоксан; и органические полимеры, такие как метилсилсесквиоксан, аморфный углерод, фторированный аморфный углерод и полиимид.

Перед образованием тонкой пленки этой композиции на подложке поверхность подложки может быть обработана агентом, улучшающим адгезию к этой тонкой пленке. В качестве агентов для улучшения адгезии к тонкой пленке могут быть упомянуты вещества, используемые в качестве так называемого силансвязывающего агента, или хелатные соединения алюминия. Особенно предпочтительные примеры агентов для улучшения адгезии включают 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан, N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилметилдиметоксисилан, винилтрихлорсилан, винилтриэтоксисилан, 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилметилдихлорсилан, 3-хлорпропилметилдиметоксисилан, 3-хлорпропилметилдиэтоксисилан, 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилметилдиметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилметилдиметоксисилан, гексаметилдисилазан, (этилацетоацетато)алюминийдиизопропилят, трис(этилацетоацетато)алюминий, бис(этилацетоацетато) алюминиймоноацетилацетонат, трис(ацетилацетонато)алюминий и т.п. Если желательно, при нанесении агента для улучшения адгезии к тонкой пленке на подложку к этому агенту могут быть добавлены другие добавки, и этот агент может быть разбавлен растворителем. Обработку поверхности подложки агентом для улучшения адгезии к тонкой пленке проводят известным способом.

Когда алкоксисилан (А) в тонкой пленке, которую получают по вышеупомянутому способу, образует гель в результате гидролиза и реакции дегидратации-конденсации, получают продукт реакции, имеющий трехмерную сетчатую структуру, сходную со структурой диоксида кремния.

Не существует особого ограничения в отношении температуры для гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксисилана (А) (ниже эту температуру называют просто "температурой реакции"). Однако обычно температура реакции равна 0-180^oС, предпочтительно 30-150^oС. Когда температура реакции ниже 0^oС, скорость реакции становится низкой, так что время, необходимое для удовлетворительного образования геля алкоксисилана (А), становится неблагоприятно длительным. С другой стороны, когда температура реакции выше 180^oС, имеется тенденция к образованию больших пустот, так что гомогенность нижеупомянутой тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер снижается. Время для гидролиза и реакции дегидратации-конденсации алкоксисилана (А) варьируется в зависимости от температуры термообработки, количества катализатора и т.п. Однако обычно реакция завершается в пределах от нескольких минут до нескольких дней.

В общем, образование геля алкоксисилана (А) происходит одновременно с испарением по меньшей мере части растворителя (С). Однако путем применения растворителя, имеющего подходящую точку кипения, и, если желательно, подходящего типа катализатора в подходящем количестве можно регулировать скорость образования геля алкоксисилана (А) и скорость испарения растворителя (С).

Во многих случаях при выборе растворителя (С) таким образом, что по меньшей мере часть растворителя (С) остается в тонкой пленке, пока удовлетворительно происходит образование геля алкоксисилана (А), могут быть получены благоприятные результаты. Когда растворитель (С) остается в тонкой пленке в момент завершения образования геля алкоксисилана (А), тонкую пленку подвергают высушиванию для удаления растворителя (С), остающегося в тонкой пленке. Нет необходимости говорить, что температура для высушивания зависит от типа растворителя (С). Обычно температура для высушивания равна 30-250^oС. Эффективно также проводить высушивание при пониженном давлении. Также предпочтительно проводить высушивание при постепенном повышении температуры, чтобы избежать появления пустот и получить гомогенную тонкую пленку из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер.

При помощи вышеупомянутого способа может быть получена тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер. Органический полимер (В) диспергируют в полученной композиционной тонкой пленке почти в форме молекулярных цепей без агрегации. После достижения вышеупомянутого диспергирования молекулярных цепей органического полимера (В) в композиционной тонкой пленке эта композиционная пленка является прозрачной для видимых лучей, имеющих длину волны 0,4-0,7 мкм.

Полученная таким образом тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер имеет низкую диэлектрическую проницаемость в сравнении с диоксидом кремния, полученным с использованием только алкоксисилана (алкоксисиланов). Кроме того, толщина тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния-органический полимер может быть сделана удовлетворительно большой. Таким образом, тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер как таковая может быть использована в качестве изолирующего слоя многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства. Однако для того чтобы получить изолирующий слой для многослойной структуры схемы для полупроводникового устройства, который имеет еще более низкую диэлектрическую проницаемость, предпочтительно, чтобы эта композиционная тонкая пленка была превращена в тонкую пленку из пористого диоксида кремния. Композиционная тонкая пленка может быть превращена в тонкую пленку из пористого диоксида кремния путем удаления органического полимера (В) из композиционной тонкой пленки. Если гелеобразование алкоксисилана (А) прошло удовлетворительно, при удалении органического полимера (В) из композиционной тонкой пленки пространства в композиционной тонкой пленке, которые были заняты молекулярными цепями органического полимера (В), не слипаются, а остаются в виде пор в тонкой пленке из пористого диоксида кремния. В результате может быть получена тонкая пленка из пористого диоксида кремния, имеющая высокий коэффициент пористости и, следовательно низкую диэлектрическую постоянную.

Примеры способов для удаления органического полимера (В) включают кальцинирование нагреванием, обработку плазмой, экстракцию растворителем и т.п. Среди этих способов предпочтительным является кальцинирование нагреванием, так как кальцинирование нагреванием может быть легко выполнено в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства. При удалении органического полимера (В) кальцинированием температура кальцинирования варьируется в зависимости от типа используемого органического полимера (В). Температура кальцинирования обычно равна 300-500^oС, предпочтительно 350-450^oС. При температуре кальцинирования выше 500^oС поры полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния способны разрушаться, так что толщина этой тонкой пленки очень сильно уменьшается и диэлектрическая проницаемость этой тонкой пленки становится неблагоприятно высокой. С другой стороны, при температуре кальцинирования ниже 300^oС органический полимер (В) является недостаточно разрушенным, так что некоторые органические вещества, образовавшиеся из органического полимера (В), могут оставаться в полученной тонкой пленке из пористого диоксида кремния в виде примесей и, следовательно, становится затруднительным получение тонкой пленки из пористого диоксида кремния, имеющей низкую диэлектрическую проницаемость.

Кальцинирование проводят в течение 1 минуты - 24 часов. При времени кальцинирования менее 1 минуты органический полимер (В) является недостаточно разрушенным, так что некоторая часть органических веществ, образованных из органического полимера (В), может оставаться в полученной тонкой пленке из пористого диоксида кремния в виде примесей и, следовательно, становится затруднительным получение тонкой пленки из пористого диоксида кремния, имеющей низкую диэлектрическую проницаемость. Как правило, термическое разрушение органического полимера (В) завершается в пределах 24 часов. Таким образом, более продолжительное (более 24 часов) кальцинирование является бесполезным.

Кальцинирование может проводиться в атмосфере инертного газа, такого как аргон, гелий и т.п., или в окислительной среде, такой как среда кислородсодержащего газа (например, воздух и т.п.). В общем, при проведении кальцинирования в окислительной среде температура кальцинирования может быть понижена и время кальцинирования становится более коротким. При проведении кальцинирования в атмосфере газа, содержащего аммиак или водород, происходит азотирование или гидрирование тонкой пленки из пористого диоксида кремния вследствие реакции силаноловых групп, остающихся в продукте, полученном гидролизом и реакцией дегидратации-конденсации алкоксисилана (А), так что гигроскопичность полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния может быть выгодно понижена.

Тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер и тонкая пленка из пористого диоксида кремния, каждая из которых получена из композиции данного изобретения, может быть изготовлена в желательной форме при помощи общепринятого способа, используемого в общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства.

Обработка поверхности полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния силилирующим агентом является эффективной для снижения гигроскопичности тонкой пленки из пористого диоксида кремния и улучшения адгезии тонкой пленки из пористого диоксида кремния к другим веществам. Примеры силилирующих агентов включают алкоксисиланы, такие как алкоксисиланы, такие как триметилметоксисилан, триметилэтоксисилан, диметилдиметоксисилан, диметилдиэтоксисилан, метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, диметилэтоксисилан, метилдиэтоксисилан, диметилвинилметоксисилан, диметилвинилэтоксисилан, дифенилдиметоксисилан, дифенилдиэтоксисилан, фенилтриметоксисилан и фенилтриэтоксисилан; хлорсиланы, такие как триметилхлорсилан, диметилдихлорсилан, метилтрихлорсилан, метилдихлорсилан, диметилхлорсилан, диметилвинилхлорсилан, метилвинилдихлорсилан, метилхлордисилан, трифенилхлорсилан, метилдифенилхлорсилан и дифенилдихлорсилан; и силазаны, такие как гексаметилдисилазан, N, N'-бис(триметилсилил)мочевина, N-(триметилсилил)ацетамид, диметил(триметилсилил)амин, диэтил(триэтилсилил)амин и триметилсилилимидазол. Примеры способов для силилирования включают внесение силилирующего агента нанесением покрытия, погружение в силилирующий агент или его раствор, экспонирование с парами силилирующего агента и т.п.

В общепринятом процессе изготовления полупроводникового устройства изолирующий слой диоксида кремния для многослойной структуры схемы для полупроводникового устройства получают по способу, предусматривающему растворение предшественника оксида кремния в подходящем растворителе для получения таким образом раствора предшественника оксида кремния, образование покрытия полученного раствора на подложке способом покрытия с вращением или т.п. и кальцинирование этого покрытия при подходящей температуре. При применении композиции алкоксисилан/органический полимер данного изобретения (которая содержит (А) специфический алкоксисилан; (В) специфический органический полимер и (С) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), где растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей) вместо вышеупомянутого раствора предшественника оксида кремния и проведении обработки, сходной с вышеупомянутым общепринятым процессом для получения изолирующей тонкой пленки, может быть легко получен изолирующий слой многослойной структуры схемы для полупроводникового устройства, который имеет низкую диэлектрическую постоянную.

При применении композиции данного изобретения тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер, имеющая низкую диэлектрическую проницаемость, или тонкая пленка из пористого диоксида кремния, имеющая микропоры при высоком коэффициенте пористости и, следовательно, имеющая низкую диэлектрическую проницаемость, могут быть получены по способу, который может быть легко проведен в общепринятом процессе для изготовления полупроводникового устройства без специального оборудования. Таким образом, композиция данного изобретения является чрезвычайно ценной в качестве материала для изолирующего слоя для многослойной структуры схемы, который имеет низкую диэлектрическую постоянную, в частности, в качестве материала для изолирующего слоя для многослойной структуры схемы для БИС.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже данное изобретение будет описано более подробно со ссылкой на нижеследующие примеры и сравнительные примеры, которые не предназначены для ограничения объема данного изобретения.

В следующих далее примерах и сравнительных примерах различные свойства тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер и тонкой пленки из пористого диоксида кремния оценивались при помощи следующих способов.

(1) Измерение площади поверхности (N₂ BET):
Измерение выполняли при помощи прибора для измерения удельной поверхности по способу изотермы адсорбции азота Nitrogen Adsorption Isotherm Surface Area Measurement Apparatus (производимого и продаваемого Shimadzu Corporation, Japan).

(2) Измерение толщины пленки:
Измерение выполняли при помощи прибора для измерения шероховатости поверхности DEKTAK-II A Model surface roughness measurement apparatus (производимого и продаваемого Sloan Technology Corporation, USA).

(3) Измерение диэлектрической проницаемости:
Измерение выполняли при помощи измерительного прибора HP4280 Model C-V (производимого и продаваемого Hewlett-Packard Company, USA).

(4) Оценка прозрачности:
Оценку производили по следующему способу. Тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер разрезают с получением среза толщиной 1 мм. Этот срез помещают на пластину, несущую черный символ, имеющий размер 3 мм • 3 мм, таким образом, что этот символ закрыт этим срезом. Затем визуально наблюдают этот символ через срез. Если символ является четким при наблюдении через срез, то срез оценивается как прозрачный.

Среднечисловую молекулярную массу (Мn) органического полимера, используемую здесь, измеряют гельпроникающей хроматографией (ГПХ) с использованием тетрагидрофурана в качестве элюента и с использованием калибровочной кривой, полученной в отношении стандартных монодиспергированных полистироловых систем. В таблицах 1-7, показывающих данные примеров и сравнительных примеров, используются следующие аббревиатуры.

TEOS: тетраэтоксисилан,
MTES: метилтриэтоксисилан,
TMOS: тетраметоксисилан,
MTMS: метилтриметоксисилан,
PEG: полиэтиленгликоль,
PCL: поликапролактон,
PC: поли(пентаметилен-гексаметиленкарбонат),
PVEE: поливинилэтиловый простой эфир
PVdF: поливинилиденфторид,
NMP: N-метилпирролидон,
DMF: N,N-диметилформамид,
ЕА: этилацетат,
EtOH: этанол
МеОН: метанол
Пример 1
1,2 г тетраэтоксисилана и 0,34 г полиэтиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 20000) растворяли в 2,0 г N-метилпирролидона. Затем к раствору добавляли 0,30 г воды и 0,15 г 0,10 н. азотной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 2 часов при комнатной температуре. Этот раствор заливали на часовое стекло из политетрафторэтилена и давали ему стоять в течение 1 часа при 120^oС для прохождения гелеобразования тетраэтоксисилана. Полученный гель сушили в вакууме при 180^oС с получением таким образом тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер. Полученная композиционная тонкая пленка была прозрачной.

Примеры 2-14
По существу ту же самую процедуру, описанную в примере 1, повторяли за исключением того, что варьировали типы алкоксисилана, органического полимера и растворителя. Типы и количества алкоксисиланов, органических полимеров и растворителей, которые были использованы, и полученные результаты показаны в таблице 1. Термин "вес геля", указанный в таблице 1, обозначает вес продукта гидролиза и реакции дегидратации-конденсации используемого алкоксисилана, определенный кальцинированием, на основе предположения, что все количество алкоксисилана подвергается гидролизу и реакции дегидратации-конденсации.

Все полученные тонкие пленки из композита диоксид кремния-органический полимер были прозрачными.

Сравнительные примеры 1-4
По существу ту же самую процедуру, описанную в примере 1, повторяли за исключением того, что в качестве органических полимеров использовали поливинилэтиловый простой эфир (PVEE) и поливинилиденфторид (PVdF). Эти результаты показаны в таблице 2. В сравнительных примерах 1-4 не смогли получить прозрачный и гомогенный гель.

Примеры 15-26
0,17 г одного полимера, выбранного из группы, состоящей из полиэтиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 20000), поликапролактона (среднечисловая молекулярная масса 600) и полипентаметилен-гексаметиленкарбоната (среднечисловая молекулярная масса 2000), растворяли в 1,5 г одного растворителя, выбранного из группы, состоящей из N,N-диметилформамида (DMF), N-метилпирролидона (NMP), этилацетата и смешанного растворителя (весовое соотношение 6:4) из тетрагидрофурана (THF) и DMF. Затем к раствору добавляли 0,60 г тетраэтоксисилана (соответствующих 0,17 г в единицах SiО₂) и 0,15 г 0,1 н. хлористоводородной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 1 часа при комнатной температуре. При добавлении 0,5 г 0,1 н. водного раствора аммиака к этому раствору тетраэтоксисилан быстро превращался в гель, и весь раствор становился гелеобразным продуктом.

Как показано в таблице 3, все полученные гелеобразные продукты были бесцветными и прозрачными.

Сравнительные примеры 5-7
По существу те же самые процедуры, описанные в примерах 15-26, повторяли за исключением того, что в качестве растворителя использовали ацетонитрил. Как показано в таблице 4, все полученные гелеобразные продукты были белыми, непрозрачными.

Пример 27
0,43 г ЭТИЛСИЛИКАТА 40 (производимого и продаваемого Colcoat Kabushiki Kaisha, Japan) и 0,17 г полипропиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 4000) растворяли в смешанном растворителе из 1,2 г диметилформамида и 0,8 г этанола. Затем к раствору добавляли 0,2 г 0,1 н. водного раствора аммиака. Полученный раствор заливали на чашку Петри таким образом, чтобы образовать на нем тонкую пленку. Затем эту чашку Петри герметично закрывали и давали ей стоять в течение ночи при комнатной температуре для гелеобразования ЭТИЛСИЛИКАТА 40. Затем температуру атмосферы, окружающей эту тонкую пленку, постепенно повышали с 60^oС до 120^oС и затем давление среды, окружающей тонкую пленку, снижали до вакуума при поддержании температуры при 120^oС, тем самым высушивая тонкую пленку и получая прозрачную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер, имеющую толщину 1,3 мм. Полученную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер кальцинировали в течение 2 часов при 450^oС на воздухе, удаляя тем самым органический полимер, с получением тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Удельную поверхность полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния измеряли способом изотермы адсорбции азота, и она была равна 990 м²/г. Эта величина указывает на то, что диаметр пор полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния является малым.

Сравнительный пример 8
0,43 г ЭТИЛСИЛИКАТА 40 (производимого и продаваемого Colcoat Kabushiki Kaisha, Japan) и 0,17 г полистирола растворяли в 2,0 г метилэтилкетона. Затем к раствору добавляли 0,2 г 0,1 н. водного раствора аммиака. Полученный раствор заливали на чашку Петри таким образом, чтобы образовать на нем тонкую пленку. Затем эту чашку Петри герметично закрывали и давали ей стоять в течение ночи при комнатной температуре для гелеобразования ЭТИЛСИЛИКАТА 40. Затем температуру атмосферы, окружающей эту тонкую пленку, постепенно повышали с 60^oС до 120^oС и затем давление среды, окружающей тонкую пленку, снижали до вакуума при поддержании температуры при 120^oС, тем самым высушивая тонкую пленку и получая непрозрачную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер. Полученную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер кальцинировали в течение 2 часов при 450^oС на воздухе, удаляя тем самым органический полимер, с получением тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Удельную поверхность полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния измеряли с использованием 0,13 г тонкой пленки из пористого диоксида кремния, и она была такой малой, как 1 м²/г, или менее. Это указывает на то, что диаметр пор полученной тонкой пленки из пористого диоксида кремния является большим.

Пример 28
1,2 г тетраэтоксисилана (TEOS) и 0,17 г полиэтиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 20000) растворяли в смешанном растворителе (весовое соотношение 2:1) из N,N'-диметилимидазолидинона и ацетата метилового эфира пропиленгликоля. Затем к раствору добавляли 0,5 г воды и 0,15 г 0,1 н. хлористоводородной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 4 часов.

Кремниевую пластинку, имеющую на ней тонкую пленку из нитрида титана, покрывали вышеупомянутым раствором покрытием с вращением (скорость вращения 1500 об./мин) с образованием тонкой пленки. Образованную тонкую пленку нагревали в течение 1 часа при 120^oС таким образом, чтобы вызвать гелеобразование тетраалкоксисилана и удалить растворитель с получением тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер.

Полученную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер кальцинировали в течение 1 часа при 450^oС в атмосфере газообразного азота для удаления таким образом органического полимера с получением тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Полученную тонкую пленку из пористого диоксида кремния помещали в сосуд для высокого давления и внутреннее давление сосуда для высокого давления уменьшали до вакуума. Затем в сосуд для высокого давления при комнатной температуре вводили пары гексаметилдисилазана для модификации тем самым поверхности пор триметилсилильными группами для придания поверхностям пор гидрофобности. Верхнюю поверхность этой тонкой пленки покрывали алюминием вакуумным осаждением через трафарет SUS с образованием в результате электрода, имеющего диаметр 1,7 мм. С применением полученной таким образом несущей электрод тонкой пленки из пористого диоксида кремния диэлектрическую постоянную этой тонкой пленки из пористого диоксида кремния измеряли при 1 МГц. Диэлектрическая постоянная этой тонкой пленки из пористого диоксида кремния была 3,5, что явно ниже, чем диэлектрическая постоянная (4,5) SiО₂.

Примеры 29-32
По существу ту же самую процедуру, описанную в примере 28, повторяли за исключением того, что варьировали количество полиэтиленгликоля. Результаты измерения диэлектрической постоянной показаны в таблице 5. Как показано в таблице 5, все полученные тонкие пленки из пористого диоксида кремния обнаружили низкие величины диэлектрической проницаемости.

Пример 33
0,70 г метилтриметоксисилана (MTMS) и 0,17 г полиэтиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 20000) растворяли в смешанном растворителе (весовое соотношение 2: 1:4) из N-метилпирролидона, ацетата метилового эфира пропиленгликоля и метанола. Затем к раствору добавляли 0,30 г воды и 0,15 г 0,1 н. азотной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 3 часов.

Кремниевую пластинку, имеющую на ней тонкую пленку из нитрида титана, покрывали вышеупомянутым раствором покрытием с вращением (скорость вращения 1500 об. /мин) с образованием тонкой пленки. Образованную тонкую пленку нагревали в течение 1 часа при 120^oС таким образом, чтобы вызвать гелеобразование MTMS и удалить растворитель, с получением тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер.

Полученную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер кальцинировали в течение 1 часа при 450^oС в атмосфере газообразного азота для удаления таким образом органического полимера с получением тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Верхнюю поверхность этой тонкой пленки покрывали алюминием вакуумным осаждением через трафарет SUS с образованием в результате электрода, имеющего диаметр 1,7 мм. С применением полученной таким образом несущей электрод тонкой пленки из пористого диоксида кремния диэлектрическую постоянную этой тонкой пленки из пористого диоксида кремния измеряли при 1 МГц. Диэлектрическая постоянная этой тонкой пленки из пористого диоксида кремния была 2,8, что ниже, чем диэлектрическая постоянная (3,1) СН₃SiO_1,5.

Примеры 34-36
По существу ту же самую процедуру, описанную в примере 33, повторяли за исключением того, что варьировали количество полиэтиленгликоля. Результаты измерения диэлектрической постоянной показаны в таблице 6. Как показано в таблице 6, все полученные тонкие пленки из пористого диоксида кремния обнаружили низкие величины диэлектрической проницаемости.

Сравнительный пример 9
0,70 г метилтриметоксисилана (MTMS) и 0,17 г полиэтиленгликоля (среднечисловая молекулярная масса 20000) растворяли в метаноле. Затем к раствору добавляли 0,30 г воды и 0,15 г 0,1 н. азотной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 2 часов.

Кремниевую пластинку покрывали вышеупомянутым раствором покрытием с вращением (скорость вращения 1500 об./мин) с образованием тонкой пленки. Образованную тонкую пленку нагревали в течение 1 часа при 120^oС таким образом, чтобы вызвать гелеобразование MTMS и удалить растворитель, с получением тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер 0,87 мкм.

Полученную тонкую пленку из композита диоксид кремния-органический полимер кальцинировали в течение 1 часа при 450^oС в атмосфере газообразного азота для удаления таким образом органического полимера с получением тонкой пленки из пористого диоксида кремния. Толщина этой тонкой пленки из пористого диоксида кремния была 0,45 мкм, что указывает на то, что кальцинирование вызвало уменьшение толщины 48% в расчете на толщину тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер. Это позволяет предположить, что поры, которые должны были образоваться при удалении органического полимера кальцинированием, были разрушены (сплющены).

Сравнительные примеры 10 и 11
По существу ту же самую процедуру, описанную в сравнительном примере 9, повторяли за исключением того, что варьировали количество полиэтиленгликоля. Результаты измерения коэффициента уменьшения толщины пленки показаны в таблице 7. Как показано в таблице 7, кальцинирование вызвало заметное уменьшение толщины пленки в сравнительных примерах 10 и 11.

Пример 37
0,6 г метилтриметоксисилана и 0,1 г полисебацинового ангидрида (среднечисловая молекулярная масса 1900) растворяли в 1,0 г N,N-диметилформамида. Затем к раствору добавляли 0,05 г воды и 0,1 г 0,1 н. хлористоводородной кислоты и полученный раствор перемешивали в течение 1 часа при комнатной температуре. Этот раствор заливали на часовое стекло из политетрафторэтилена для образования тем самым тонкой пленки и образованной тонкой пленке давали стоять в течение 1 часа при 100^oС для превращения метилтриметоксисилана в гель. Затем эту тонкую пленку сушили в вакууме при 180^oС с получением в результате тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер. Высушенная тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер была прозрачной.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как тонкая пленка из композита диоксид кремния-органический полимер (которую получают способом, предусматривающим: образование тонкой пленки композиции алкоксисилан/органический полимер данного изобретения; проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации этой тонкой пленки в отношении ее алкоксисилана для индуцирования тем самым гелеобразования алкоксисилана в тонкой пленке и удаление растворителя, остающегося в тонкой пленке, высушиванием), так и тонкая пленка из пористого диоксида кремния (которую получают удалением органического полимера из тонкой пленки из композита диоксид кремния-органический полимер) имеют преимущества, заключающиеся не только в том, что эти тонкие пленки имеют низкую диэлектрическую постоянную, подходящую для изолирующих слоев для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, но также в том, что эти тонкие пленки могут быть получены по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе для изготовления полупроводникового устройства. Таким образом, композиция алкоксисилан/органический полимер данного изобретения для применения в изготовлении изолирующей тонкой пленки может быть очень выгодно использована для изготовления изолирующего слоя для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, такого как большая интегральная схема (БИС).

Описывается композиция алкоксисилан/органический полимер для применения в получении изолирующей тонкой пленки, включающая (А) специфический алкоксисилан; (В) специфический органический полимер и (С) растворитель для алкоксисилана (А) и органического полимера (В), причем растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидные связи органических растворителей и содержащих сложноэфирные связи органических растворителей; тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер, которую получают способом, включающим образование тонкой пленки композиции данного изобретения; проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации этой тонкой пленки в отношении ее алкоксисилана для индуцирования тем самым гелеобразования алкоксисилана в тонкой пленке и удаление растворителя, остающегося в тонкой пленке, высушиванием, и тонкая пленка из пористого диоксида кремния, которую получают удалением органического полимера из тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер. Техническим результатом является то, что тонкие пленки имеют низкую диэлектрическую постоянную, подходящую для изолирующих слоев для многоуровневого межсоединения для полупроводникового устройства, а также в том, что эти тонкие пленки могут быть получены по способу, который может быть легко выполнен в общепринятом процессе для изготовления полупроводникового устройства. 7 с. и 11 з.п. ф-лы, 7 табл.

1. Композиция алкоксисилан/органический полимер для применения в получении изолирующей тонкой пленки, содержащая: (А) по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из (1) тетраалкоксисиланов, (2) триалкоксисиланов, (3) диалкоксисиланов, (4) моноалкоксисиланов и (5) димеров триалкоксисиланов, соответственно представленных следующими формулами (1), (2), (3), (4) и (5):
Si(OR)₄ (1),
R¹Si(OR)₃ (2),
R¹R²Si(OR)₂ (3),
R¹R²R³SiОR (4),
(RO)₃Si-R⁴-Si(OR)₃ (5),
где каждый R независимо обозначает прямую или разветвленную алкильную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, каждый из R¹, R² и R³ независимо обозначает атом водорода или одновалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и R⁴ обозначает двухвалентную углеводородную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и где, когда указанный алкоксисилан (А) является по меньшей мере одним первым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из алкоксисиланов (3) и (4), этот первый алкоксисилан используют в комбинации с по меньшей мере одним вторым алкоксисиланом, выбранным из группы, состоящей из указанных алкоксисиланов (1), (2) и (5); (В) по меньшей мере один органический полимер, имеющий основную цепь, в основном содержащую по меньшей мере одну полимерную цепь, выбранную из группы, состоящей из алифатической простой полиэфирной цепи, имеющей содержащие простые эфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической полисложноэфирной цепи, имеющей содержащие сложноэфирные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, алифатической поликарбонатной цепи, имеющей содержащие карбонатные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, и алифатической полиангидридной цепи, имеющей содержащие ангидридные группы повторяющиеся элементарные звенья, имеющие 2-12 атомов углерода, и (С) растворитель для указанного алкоксисилана (А) и указанного органического полимера (В), причем указанный растворитель (С) содержит по меньшей мере один органический растворитель, выбранный из группы, состоящей из содержащих амидную связь органических растворителей и содержащих сложноэфирную связь органических растворителей, и где по меньшей мере часть указанного алкоксисилана (А), который представляет собой по меньшей мере один алкоксисилан, выбранный из группы, состоящей из алкоксисиланов (1)-(5), находится необязательно в по меньшей мере одной форме, выбранной из группы, состоящей из олигомерной формы и по меньшей мере частично гидролизованной формы. 2. Композиция по п. 1, где указанный алкоксисилан (А) представляет собой смесь по меньшей мере одного тетраалкоксисилана (1) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из указанных алкоксисиланов (2)-(5). 3. Композиция по п. 1, где указанный алкоксисилан (А) представляет собой по меньшей мере один триалкоксисилан (2) или смесь по меньшей мере одного триалкоксисилана (2) и по меньшей мере одного алкоксисилана, выбранного из группы, состоящей из указанных алкоксисиланов (1) и (3)-(5). 4. Композиция по любому из пп. 1-3, где указанный растворитель (С) дополнительно содержит по меньшей мере один спирт. 5. Композиция по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащая (D) - по меньшей мере одну кислоту, способную функционировать в качестве катализатора для активирования гидролиза и реакции дегидратации-конденсации указанного алкоксисилана (А). 6. Композиция по любому из пп. 1-5, где указанный органический полимер (В) представляет собой алифатический простой полиэфир, содержащий полиалкиленгликоль, имеющий содержащие простые эфирные группы повторяющиеся С₂ - С₁₂-элементарные звенья и имеющий среднечисловую молекулярную массу от 200 до 1000000. 7. Композиция по любому из пп. 1-6, где указанный органический полимер (В) присутствует в количестве от 0,1 до 10 в единицах весового отношения относительно количества продукта, полученного гидролизом и реакцией дегидратации-конденсации всего количества указанного алкоксисилана (А). 8. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер, которую получают способом, включающим образование тонкой пленки композиции по любому из пп. 1-7; проведение гидролиза и реакции дегидратации-конденсации указанной тонкой пленки в отношении ее алкоксисилана (А) для индуцирования тем самым гелеобразования алкоксисилана (А) в указанной тонкой пленке и удаление указанного растворителя (С), остающегося в указанной тонкой пленке, высушиванием. 9. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер по п. 8, которая имеет толщину от 0,1 до 100 мкм. 10. Тонкая пленка из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер по п. 8 или 9, которая является прозрачной для видимых лучей, имеющих длину волны от 0,4 до 0,7 мкм. 11. Многоуровневое межсоединение, содержащее множество изолирующих слоев и схем, образованных на этих изолирующих слоях, причем по меньшей мере один слой из указанных изолирующих слоев содержит тонкую пленку из композиционного материала диоксид кремния - органических полимер по любому из пп. 8-10. 12. Полупроводниковое устройство, содержащее многоуровневое межсоединение по п. 11. 13. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния, которая получена удалением органического полимера из тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер по любому из пп. 8-10. 14. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по п. 13, которая имеет средний диаметр пор от 1 до 500 нм. 15. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по п. 13 или 14, где удаление указанного органического полимера из указанной тонкой пленки из композиционного материала диоксид кремния - органический полимер выполняют кальцинированием этой композиционной тонкой пленки при температуре, не превышающей 450^oС. 16. Тонкая пленка из пористого диоксида кремния по любому из пп. 13-15, которая имеет поверхность, обработанную силилирующим агентом. 17. Многоуровневое межсоединение, содержащее множество изолирующих слоев и схем, образованных на этих изолирующих слоях, причем по меньшей мере один слой из указанных изолирующих слоев содержит тонкую пленку из пористого диоксида кремния по любому из пп. 13-16. 18. Полупроводниковое устройство, содержащее многоуровневое межсоединение по п. 17.