具有高介电常数的光可成像薄膜制造技术

一种用于制备光可成像膜的制剂；所述制剂包含：(a)包含甲酚酚醛树脂和重氮萘醌抑制剂的正性光致抗蚀剂；和(b)官能化的氧化锆纳米粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高介电常数的光可成像薄膜
本专利技术涉及一种具有高介电常数的光可成像薄膜。
技术介绍
高介电常数薄膜对于如嵌入式电容器、TFT钝化层和栅极电介质的应用而言具有高度吸引力以便进一步使微电子部件小型化。用于获得光可成像的高介电常数薄膜的一种方法是将高介电常数纳米粒子并入光致抗蚀剂中。US7630043公开了基于含有具有如羧酸的碱溶性单元的丙烯酸聚合物和介电常数高于4的细粒子的正性光致抗蚀剂的复合薄膜。然而，此参考文献没有公开用于本专利技术的粘结剂。
技术实现思路
本专利技术提供了用于制备光可成像膜的制剂；所述制剂包含：(a)包含甲酚酚醛树脂和重氮萘醌抑制剂的正性光致抗蚀剂；和(b)官能化的氧化锆纳米粒子。具体实施方式除非另有规定，否则百分比是重量百分比(wt％)并且温度以℃为单位。除非另有规定，否则操作在室温(20-25℃)下进行。术语“纳米粒子”是指直径是1到100nm的粒子；即至少90％粒子在指定尺寸范围内，并且粒度分布的最大峰高在所述范围内。纳米粒子的平均直径优选是75nm或更小；优选50nm或更小；优选25nm或更小；优选10nm或更小；优选7nm或更小。纳米粒子的平均直径优选是0.3nm或更大；优选1nm或更大。粒度通过动态光散射(DLS)来测定。氧化锆粒子的由宽度参数BP＝(N75-N25)表征的直径分布的宽度优选是4nm或更小；更优选3nm或更小；更优选2nm或更小。氧化锆粒子的由BP＝(N75-N25)表征的直径分布的宽度优选是0.01或更大。考虑如下的商W是有用的：W＝(N75-N25)/Dm其中Dm是数均直径。W优选是1.0或更小；更优选0.8或更小；更优选0.6或更小；更优选0.5或更小；更优选0.4或更小。W优选是0.05或更大。官能化的纳米粒子优选包含氧化锆和一种或多种配体，优选具有具备极性官能团的烷基、杂烷基(例如聚(环氧乙烷))或芳基的配体；优选羧酸、醇、三氯硅烷、三烷氧基硅烷或混合的氯/烷氧基硅烷；优选羧酸。据信极性官能团键合到纳米粒子的表面。配体优选具有一到二十五个、优选一到二十个、优选三到十二个非氢原子。配体优选包含碳、氢和选自由氧、硫、氮和硅组成的群组的额外元素。烷基优选是C1-C18、优选C2-C12、优选C3-C8。芳基优选是C6-C12。烷基或芳基可以用异氰酸酯基、巯基、缩水甘油氧基或(甲基)丙烯酰氧基进一步官能化。烷氧基优选是C1-C4，优选甲基或乙基。在有机硅烷中，一些合适的化合物是烷基三烷氧基硅烷、烷氧基(聚亚烷基氧基)烷基三烷氧基硅烷、经取代烷基三烷氧基硅烷、苯基三烷氧基硅烷和其混合物。举例来说，一些合适的有机硅烷是正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、2-[甲氧基(聚亚乙氧基)丙基]-三甲氧基硅烷、甲氧基(三亚乙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和其混合物。在有机醇中，优选是具有式R10OH的醇或醇的混合物，其中R10是脂族基团、芳族取代的烷基、芳族基团或烷基烷氧基。更优选的有机醇是乙醇、丙醇、丁醇、己醇、庚醇、辛醇、十二烷醇、十八烷醇、苯甲醇、苯酚、油醇、三甘醇单甲醚和其混合物。在有机羧酸中，优选是具有式R11COOH的羧酸，其中R11是脂族基团、芳族基团、聚烷氧基或其混合物。在R11是脂族基团的有机羧酸中，优选的脂族基团是甲基、丙基、辛基、油基和其混合物。在R11是芳族基团的有机羧酸中，优选的芳族基团是C6H5。R11优选是聚烷氧基。当R11是聚烷氧基时，R11是线性串列的烷氧基单元，其中每个单元中的烷基可以与其它单元中的烷基相同或不同。在R11是聚烷氧基的有机羧酸中，优选的烷氧基单元是甲氧基、乙氧基和其组合。官能化的纳米粒子描述于例如US2013/0221279中。制剂中的官能化的纳米粒子的量(以整个制剂的固体重量计算)优选是50到95wt％；优选至少60wt％、优选至少70wt％、优选至少80wt％、优选至少90wt％；优选不大于90wt％。重氮萘醌抑制剂提供对紫外光的敏感度。在曝露于紫外光之后，重氮萘醌抑制剂抑制光致抗蚀剂膜的溶解。重氮萘醌抑制剂可以由具有一个或多个磺酰氯取代基并允许与芳醇物种(例如枯基苯酚、1,2,3-三羟基二苯甲酮、对甲酚三聚体或甲酚酚醛树脂本身)反应的重氮萘醌制成。甲酚酚醛树脂的环氧官能度优选是2到10、优选至少3；优选不大于8、优选不大于6。甲酚酚醛树脂优选包含甲酚、甲醛和表氯醇的聚合单元。膜厚度优选是至少50nm、优选至少100nm、优选至少500nm、优选至少1000nm；优选不大于3000nm、优选不大于2000nm、优选不大于1500nm。优选将制剂涂布到标准硅晶片或氧化铟锡(ITO)涂布的载玻片上。实例1.1材料粒度分布范围在2到13nm的PixelligentPN氧化锆(ZrO2)官能化的纳米粒子是从PixelligentInc.购买的。这些纳米粒子是通过溶剂热合成法用基于锆醇盐的前体合成的。所用的潜在性基于锆醇盐的前体可以包括异丙醇锆(IV)异丙醇、乙醇锆(IV)、正丙醇锆(IV)和正丁醇锆(IV)。本专利技术的上下文中所描述的不同的潜在性封端剂(cappingagent)可以通过端帽交换方法添加到纳米粒子中。正性宽带g线和i线可能性SPR-220光致抗蚀剂购自MicroChem。显影剂MF-26A(2.38wt％氢氧化四甲铵)由陶氏电子材料集团(theDowElectronicMaterialsgroup)提供。所用正性光致抗蚀剂SPR-220的组成总结于表1中。表1.正性光致抗蚀剂SPR-220的组成.组分百分比乳酸乙酯30-50苯甲醚15-25重氮光活性化合物1-10甲酚酚醛树脂14-40甲酚0.01-0.992-甲基丁基乙酸酯1-5乙酸正戊酯2-7有机硅氧烷表面活性剂0.01-0.11.2薄膜制备制备含有不同比率的PixelligentPA(Pix-PA)和PixelligentPN(Pix-PB)型纳米粒子(都基于官能化的氧化锆纳米粒子)溶液与正性光致抗蚀剂SPR-220混合的溶液。将所获溶液搅拌过夜，并进一步在ITO涂布的玻璃(<15Ω/sq)上加工成薄膜，以及通过旋转涂布机以1500rpm的旋转速度加工2分钟成硅晶片。通过TGA测定纳米粒子-光致抗蚀剂溶液中纳米粒子的重量百分比，并且然后基于所获得的数值重新计算制造的薄膜中纳米粒子的百分比，并且还通过TGA测定光致抗蚀剂的固体含量。1.3介电强度测量在ITO沉积的纳米粒子-光致抗蚀剂薄膜上沉积四个直径为3mm的50nm厚的金电极。通过在施加到电极的电压每5秒增加25V直到1,000V时测量电流来确定击穿电压。每0.25秒记录一次电流，并对最后四次测量进行平均，得到所需电压下的电流。由于存在实施以使仪器能够经受到1,000V的缓冲器，因此丢弃了前四秒的数据。1.4介电常数表征在ITO沉积的纳米粒子-光致抗蚀剂薄膜上以/s的速率沉积四个直径为3mm的50nm厚的金电极。使ITO与鳄鱼夹接触，并且使金电极与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备光可成像膜的制剂；所述制剂包含：(a)包含甲酚酚醛树脂和重氮萘醌抑制剂的正性光致抗蚀剂；和(b)官能化的氧化锆纳米粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.24 US 62/3126261.一种用于制备光可成像膜的制剂；所述制剂包含：(a)包含甲酚酚醛树脂和重氮萘醌抑制剂的正性光致抗蚀剂；和(b)官能化的氧化锆纳米粒子。2.根据权利要求1所述的制剂，其中所述官能化的氧化锆纳米粒子的平均直径是0.3nm到50nm。3.根据权利要求2所述的制剂，其中所述官能化的氧化锆纳米粒子包含具有羧酸、醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·沃尔福古普塔，饶袁桥，W·H·H·伍德沃德，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US