[发明专利]绝缘膜

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘膜，更具体而言，涉及具有足够均匀厚度而且作为在半导体器件等中的夹层绝缘膜材料具有优异介电性能的绝缘膜。

背景技术

迄今为止，频繁地将通过真空方法如化学气相沉积(CVD)形成的二氧化硅(SiO₂)膜用作半导体器件等用的夹层绝缘膜。为了形成更均匀的夹层绝缘膜的目的，近来已经使用主要由四烷氧基硅烷的水解产物构成的涂覆型绝缘膜，称作SOG(玻璃上旋涂(Spin on Glass))膜。随着半导体器件等的集成密度的增大，正在开发主要由称作有机SOG的聚硅氧烷构成的低介电常数夹层绝缘膜。特别是，具有环形结构的硅氧烷化合物，由于因其庞大的环状结构而具有的在其分子链周围的自由空间，而具有降低的介电常数。

但是，通过拉曼分析证实，环状聚硅氧烷化合物的环状结构在固化步骤过程中破裂。作为环状结构破裂的结果，使用这种化合物得到的膜不可避免地具有高的介电常数。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种能够克服上述问题的绝缘膜，更具体而言，提供一种绝缘膜，所述的绝缘膜具有足够的均匀厚度，而且具有低密度和低折射指数，并且具有优异的膜性能如介电常数和杨氏模量，使得它适宜用作半导体器件等中的夹层绝缘膜(术语“绝缘膜”也称作“介电膜”和“介电绝缘膜”，但是这些术语实质上没有区别)。上述问题可以通过将环状硅氧烷结构转化成为三维笼型硅氧烷结构，从而增强硅氧烷键网络而得到解决。

已经发现本发明的上述目的可以通过下列方式完成：

(1)一种半导体器件用绝缘膜，所述的绝缘膜是通过在基板上固化高分子化合物而得到的，所述的高分子化合物是通过聚合具有两个或更多个作为取代基的不饱和基团并且具有环状硅氧烷结构的笼型硅倍半氧烷化合物而得到的，

其中所述笼型硅倍半氧烷化合物的结构不因固化而破裂。

(2)一种半导体器件用绝缘膜，所述的绝缘膜是通过在基板上固化高分子化合物而得到的，所述的高分子化合物是通过聚合具有两个或更多个作为取代基的不饱和基团并且具有环状硅氧烷结构的笼型硅倍半氧烷化合物而得到的，

其中在固化后的膜的拉曼光谱中，观察不到在约610cm^-1处的峰。

(3)如在上面(1)或(2)中所述的绝缘膜，

其中所述笼型硅倍半氧烷化合物具有m个RSi(O_0.5)₃单元，其中m表示8至16的整数，并且多个R各自表示不可水解的基团，条件是多个R中的至少两个各自是含乙烯基或乙炔基的基团，并且

其中每个单元通过共同拥有的氧原子连接到另一个单元，并且构成所述的笼结构。

(4)如在上面(3)中所述的绝缘膜，

其中m表示8、10或12的整数。

(5)如在上面(3)或(4)中所述的绝缘膜，

其中多个R中的至少两个是乙烯基。

(6)如在上面(5)中所述的绝缘膜，

其中所有R都是乙烯基。

在上面的(1)中，对防止笼结构因固化反应而破裂的方法不加以具体限制。其实例包括如下方法：得到硅倍半氧烷化合物，使得其具有带环状结构的笼型硅倍半氧烷结构，并且将得到的化合物进行聚合，以通过由Si-(-C-)_n-Si表示的键连接两个相邻的笼结构，其中n表示优选3或更小的数字。

本发明人研究了各种硅氧烷化合物的介电常数和使用它们得到的膜的机械强度之间的关系。结果发现，在使用其中两个相邻的笼结构已经通过Si-(-C-)_n-Si键(其中n表示4或更大的数字)连接的化合物而得到的膜在固化后的拉曼光谱中，在610cm^-1的拉曼位移处观察到大峰，所述大峰推测来自三元环硅氧烷键，并且膜具有恶化的介电常数；而在使用其中两个相邻的笼结构已经通过Si-(-C-)_n-Si键(其中n表示3或更小的数字)连接的化合物而得到的膜在固化后的拉曼光谱中，在610cm^-1的拉曼位移处没有观察到峰，并且膜显示出良好的介电常数。

在硅氧烷化合物拉曼位移中的585cm^-1处的峰可归因于三元环硅氧烷键。在固化反应后，在此区域中的峰的增大表明：固化前的四元环通过膜固化反应而破裂，并且形成三元环。在例如A.Lee Smith等，App.Spec.38，622(1984)中描述了峰在拉曼位移中的归因。

附图说明

图1是实施例A(组合物A)的拉曼光谱；和