[发明专利]一种用于加速惰性硅化合物生长在衬底表面上的化学组合物

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种用于优化惰性硅化合物生长在衬底表面上的化学组合物；更具体地，本发明涉及一种用于在低温情况下能加速惰性硅化合物生长在衬底表面上的辅助化学组合物。惰性硅化合物包含所有能将单质硅表面有悬键的硅原子反应生成不导电的硅的化合物。

背景技术

惰性硅化合物薄膜具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质。现有技术中，通过制备方法、工艺的开发和不同组分配比对二氧化硅薄膜的影响研究制备具有优良性能的透明惰性硅化合物薄膜的工作已经取得了很大进展。惰性硅化合物薄膜在诸多领域得到了很好的应用，如用于电子器件和集成器件、光学薄膜器件等相关器件中。

在工业应用领域，可用不同的方法使无机材料生长在工业衬底表面上。然而，现有的方法或者生产成本很高，或者应用工艺相当复杂，因此难以广泛应用。

化学蒸气沉积法(CVD)在衬底表面上生长无机薄膜是电子工业中应用最多的一种方法。该方法要求衬底表面的温度足够高，从而使得微小物质碎片在衬底表面自由迁移，这些碎片在表面移动直到它们发现热力学稳定的粘伏位置。因此，CVD法要求使用高温、挥发性化合物以及低压力，从而使工艺设备昂贵、工艺过程复杂，且可造成环境危害。

溶胶-凝胶是在衬底表面生成无机材料的另一种方法。该方法将溶胶凝胶前体化合物溶解在溶液中，加入其他试剂(通常为水或乙酸)反应，得凝胶；再将凝胶必须是旋涂到基材上，从而形成薄膜或涂层。因为大多数溶胶凝胶包括纳米颗粒或纳米颗粒簇，具有显著的有机含量，因此必须进行额外的热处理或化学处理。由此可见，尽管溶胶凝胶是一种低温方法，然而其包括多个步骤，工艺复杂。

液相淀积(LPD)是一种较新的在衬底表面生成无机材料方法。美国专利(US2505629，US5073408,US5132140)公开在30-50℃下在液体中在硅片表面上生长惰性硅化合物的方法，其利用氟硅酸和水反应生成氢氟酸和二氧化硅的原理在衬底表面生成惰性硅化合物。然而，该方法生成惰性硅化合物的速度非常缓慢，大约为每小时8纳米左右，很难在工业上推广应用。

为了提高惰性硅化合物的生长速度，大多研究者将反应液中增加硼酸、金属化合物或其他添加剂，但是大多情况下生长出的二氧化硅在衬底表面上分布不够均匀。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种用于加速惰性硅化合物生长在衬底表面上的辅助化学组合物。

技术方案：本发明提供的一种用于加速惰性硅化合物薄膜生长在衬底表面上的化学组合物，包括以下重量百分数的组分：氟硅酸或氟硅酸盐类化合物0.1-25％，氨基酸类化合物0.1-15％，铵类化合物0.05-15％，无机酸0.001-30％，有机酸0.001-30％，表面活性剂0.001-0.05％，核心添加剂0.01-10％余量为水。

优选地，用于加速惰性硅化合物薄膜生长在衬底表面上的化学组合物，包括以下重量百分数的组分：氟硅酸或氟硅酸盐类化合物2-10％，氨基酸类化合物0.1-15％，铵类化合物0.5-15％，无机酸1-20％，有机酸1-20％，表面活性剂0.001-0.05％，核心添加剂0.1-5％余量为水。

更优选地，用于加速惰性硅化合物薄膜生长在衬底表面上的化学组合物，包括以下重量百分数的组分：氟硅酸或氟硅酸盐类化合物5-8％，氨基酸类化合物4-8％，铵类化合物2-10％，无机酸5-10％，有机酸5-10％，表面活性剂0.02-0.04％，核心添加剂1-3％余量为水。

作为另一种优选，所述氟硅酸或氟硅酸盐类化合物选自氟硅酸和氟硅酸铵中的一种或两种。

作为另一种优选，所述氨基酸类化合物选自甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸和组氨酸中的一种或两种。

作为另一种优选，所述铵类化合物选自氢氧化铵、二甲基乙基-2-羟乙基氢氧化铵、氟化铵、三甲基-3-羟丁基氢氧化铵、三甲基-3-羟丙基氢氧化铵、三丁基2-羟基乙基氢氧化铵和氟化四甲基铵和EDTA-二铵盐中的一种或几种。