[发明专利]高有机含量的有机氢化硅氧烷树脂

说明书

相关申请的相互参考

本申请发明人的题为“低有机含量的有机氢化硅氧烷树脂”的相关申请，代理审查号30-4304(4780)在此同时提交。本申请要求在1997年4月21日提交的美国临时申请60/044481的权益，并在此引入作为参考。发明背景发明领域

本发明总体上涉及硅氧烷基树脂，并且更具体而言涉及新型硅氧烷基树脂的合成方法及由其形成的低介电常数的薄膜。相关领域

半导体器件经常带有一个或多个模式互相连接的电平排列用来从电方面连接电路元件形成集成电路(IC)。这些互相连接的电平一般由绝缘或非电导的薄膜隔离。从前利用化学气相沉积(CVD)或等离子体增强CVD(PECVD)技术形成的氧化硅薄膜是这种绝缘薄膜的最常用材料。但是，随着电路元件尺寸和这些元件之间空间的减小，这类氧化硅薄膜较高的介电常数就成了问题。

为了提供比氧化硅更低的介电常数，由硅氧烷基树脂形成的绝缘薄膜正被广泛应用。这种由硅氧烷基树脂形成的薄膜中的一组为衍生自氢化硅氧烷(HSQ)树脂的薄膜(见美国专利3,615,272，1971年10月19日，Collins等人；和美国专利4,756,977，1988年7月12日，Haluska等人)。但是，虽然这类薄膜确实提供了比CVD或PECVD氧化硅薄膜更低的介电常数并且也提供了其它益处如填充空隙和表面平面化，但已经发现这类薄膜的介电常数一般限制为约3.0或更大(见美国专利5,523,163，1996年6月4日，Ballance等人)。

已知这类绝缘薄膜的介电常数是要求IC具有低能耗、串音和信号延迟的重要因素。随着IC尺寸持续缩小，这一因素的重要性在增加。因此，能够提供介电常数低于3.0的绝缘薄膜的硅氧烷基树脂材料以及制备这类材料的方法是非常需要的。此外，需要可提供这类还具有高抗裂性的低介电常数的薄膜的硅氧烷基树脂材料以及制备这类材料的方法。也要求这种薄膜在形成约1.0微米(μm)或更厚的厚度时具有低应力。也要求这种硅氧烷基树脂及其制备方法通过标准加工技术提供低介电常数薄膜。以这种方式就避免了要求氨或氨衍生型气氛(参见美国专利5,145,723，1992年9月8日，Ballance等人)、臭氧气氛(参见美国专利5,336,532，Haluska等人)的处理方法或其它非标准型半导体方法。概述

根据本发明，提供了有机氢化硅氧烷树脂及制备这类树脂的方法。使用这种有机氢化硅氧烷树脂的溶液来形成用于制造各种微电子器件，特别是半导体集成电路的笼式(caged)硅氧烷聚合物薄膜。

本发明的有机氢化硅氧烷树脂具有以下四个通式之一的结构式：

[HSiO_1.5]_n[RSiO_1.5]_m                         式1

[H_0.5-1.0SiO_1.5-1.8]_n[R_0.5-1.0SiO_1.5-1.8]_m       式2

[H_0-1.0SiO_1.5-2.0]_n[RSiO_1.5]_m                 式3其中：n和m的和为约8-约5000，并且选择m以使有机取代基以约40mol％或更多的量存在；

[HSiO_1.5]_x[RSiO_1.5]_y[SiO₂]_z               式4其中：x，y和z的和为约8-约5000，并且选择y以使有机取代基以约40mol％或更多的量存在；并且R选自取代和未取代的基团包括正链和支化的烷基、环烷基、芳基及其混合物；其中有机或含碳取代基的具体mol％是起始材料用量比的函数。