液状组合物，其特征是，至少含有金刚石微粒、分散介质及胺性物质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分散有金刚石微粒的液状组合物、作为绝缘膜的含有金刚石微粒的多孔结构低介电常数薄膜、具有该低介电常数薄膜的高集成度且高速工作型的半导体集成电路元件等电子部件。
技术介绍
半导体集成电路元件中，尤其是超LSI器件，伴随着线路的微细化和高集成化，流通制作于器件中的线路的信号延迟这一问题，与减少耗电等问题一同成为了较大课题。尤其是高速逻辑器件中，线路的阻抗或分布容量引起的RC延迟成为了最大的课题，其中为了减少分布容量，需要对配线间的绝缘材料使用低介电常数的材料。以往，作为半导体集成电路内的绝缘膜，使用二氧化硅膜(SiO2)、氧化钽膜(Ta2O5)、氧化铝膜(Al2O3)、氮化硅膜(Si3N4)等，尤其作为多层线路间的绝缘材料，使用或者研究过氮化硅膜、添加了有机物或氟的二氧化硅膜作为低介电常数膜。此外，作为用来得到更低介电常数的绝缘膜，研究过氟树脂、煅烧发泡性有机二氧化硅膜而得到的二氧化硅膜、堆积二氧化硅微粒而得到的多孔二氧化硅膜等。这里，在下表列举以往已知为低介电常数的材料。材料名称 相对介电常数二氧化硅(等离子体CVD法) 4.2～5.0添加了氟的二氧化硅 3.7金刚石 5.68多孔二氧化硅 1.5～2.5多孔金刚石 2.1～2.72聚酰亚胺 3.0～3.5聚四氟乙烯 1.9 空气 1.0如上所述，为了进一步提高集成度，为了得到比添加氟的二氧化硅的相对介电常数3.7还要低的材料，进行过各种研究。二氧化硅膜其自身由电负性高的氧和硅两种元素构成，因此，残留取向极化，作为低介电常数膜是不充分的，所以研究了采用发泡法或微粒的多孔二氧化硅。但是，这些由于强度不充分而无法达到实用化。并且，作为氟树脂的聚四氟乙烯，虽然具有足够的相对介电常数，但由于无法满足半导体制造工序中所要求的，在空气中耐热性要大于等于400℃的苛刻条件，所以无法使用。聚酰亚胺虽然为耐热性树脂，但在400℃以上会被碳化，仍然无法使用。另一方面，金刚石由于热传导率或机械强度比其他材料优异，所以近年来在集成度高发热量大的半导体器件中，作为适用于放热的材料被研究。例如，在特开平6-97671号公报中，根据溅射法、离子镀法、簇离子束法等制膜方法，制造出了厚度5μm的金刚石膜。此外，在特开平9-263488号公报中，提出了在基板上分散分布金刚石微粒，以其作为核，采用CVD(化学蒸镀)法供给碳，来生长金刚石结晶的制膜方法。本专利技术人等，已在特开2002-110870号公报中揭示，根据多孔结构的金刚石微粒膜得到了相对介电常数2.72。此外，在特开平2002-289604号公报中，提出了通过进行六氯二硅氧烷处理，使金刚石微粒之间进行交联结合而增强的方法，显示出根据该处理，也能够得到同样的相对介电常数。进而，本专利技术人等在学会发表了可以通过精制金刚石微粒来得到相对介电常数2.1(第50回应用物理学关系连合讲演会要旨集N0.2，p193(2003))。
技术实现思路
本专利技术人等虽然如前所述得到了具有足够的相对介电常数和强度的低介电常数膜，但是如果进一步研究的话，即使涂布于基板之前的金刚石微粒水性液状组合物的浓度一定，胶体状态也不稳定，在长期放置后会发生凝胶化而成为果冻状，或者发生沉淀甚至是分层，无法得到具有稳定多孔结构厚度的膜。在特开平9-25110号公报中，并没有涉及该胶体状态的不稳定性，但是提到之所以能够通过使用硫酸或硝酸等进行精制处理，来得到亲水性金刚石微粒，是因为粒子表面生成了羟基，并提出使用水或醇作为分散介质。但是，本专利技术人等在金刚石微粒水性液状组合物中添加乙醇的结果，发现虽然粘度下降，但是仍然无法解决凝胶化现象。以往，用爆炸法制造的金刚石微粒粗原料，含有杂质非晶态碳或石墨，因此本专利技术人等是用浓硫酸或浓硝酸进行氧化精制来除去杂质。本专利技术人等在该研究过程中发现了即使在处理后充分水洗，也显示出PH为2.0～4.5的酸性，如果用浓硝酸、硝酸盐、过氯酸、过氯酸盐、过氧化氢、浓硫酸等精制剂处理金刚石微粒，则在其表面不仅生成羟基还会生成羧基，并且如果用浓硫酸处理，还会进一步生成磺基。并且，本专利技术人等发现了，如果在由金刚石微粒和水性分散介质构成的液状组合物中添加胺性物质，则粘度将急剧下降，即使放置几周也不发生凝胶化、沉淀及分层，能够持续稳定的胶体状态，从而完成了本专利技术。根据本专利技术，含有胺性物质的金刚石微粒液状组合物可以不发生凝胶化和沉淀地维持稳定的低粘度，还能够进行管道输送，能够应用于所有类型的涂布装置，因此能够朝着具有低介电常数膜的半导体集成电路元件等的工业化大步前进。另外，本专利技术的含有胺性物质的金刚石微粒液状组合物能够用作半导体晶片的表面研磨用途等工业用研磨料，尤其是除了分散有金刚石微粒的液状研磨剂以外，还可以与粘合剂一起涂布在强力纸或基布上，应用作研磨纸、研磨布、加固成磨石状的研磨部件等。附图说明图1是表示本专利技术的金刚石微粒液状组合物与比较例的金刚石微粒液状组合物的粘度-转速关系的图表。图2是表示本专利技术的液状组合物的分散质粒径分布的图表。图3是表示本专利技术的另一实施例的液状组合物的分散质粒径分布的图表。具体实施例方式在本专利技术中使用的胺性物质，只要是能够发挥提高氧化精制粗金刚石后的酸性分散液的PH的作用，并且能够溶解于分散介质中，则没有特别限制。将液状组合物用于半导体元件用绝缘膜形成用途时，优选使用胺性物质，从污染的角度来看，并不优选金属氢氧化物。另一方面，将液状组合物用于研磨料用途时，也优选胺性物质。胺性物质是具有胺结构的有机、无机化合物，可以例示氨、单烷基胺、二烷基胺、三烷基胺、N-单烷基氨基乙醇、N，N-二烷基氨基乙醇、苯胺、N-单烷基苯胺、N，N-二烷基苯胺、吗啉、N-烷基吗啉(所述烷基是C1～C12)、单(烷基取代苯基)胺、二苯胺、三苯胺、苄胺、N-单烷基苄胺、N，N-二烷基苄胺、N-烷基二苯胺、三苯胺、吡啶、烷基取代吡啶、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四烷基氢氧化铵。当胺性物质为挥发性时，可以通过加热处理使其挥发，由于不残留在绝缘膜上，因此不会带来不良影响。在这些胺性物质中，优选沸点为50℃～300℃，更优选50℃～200℃的胺。这是因为，与金刚石微粒表面的羧基、磺基成盐的胺性物质，优选在室温不会从液状组合物中挥发，而是在成膜后，通过加热与分散介质一起挥发。液状组合物中的胺性物质的添加量，因金刚石微粒的粒径和胺性物质的种类而异，相对于金刚石微粒100重量份，优选为大于等于1重量份，更优选大于等于2重量份。并且，胺性物质的添加量优选小于等于200重量份，更优选小于等于50重量份。具体情况记载于实施例中。分散液中的金刚石微粒的量，假定全体分散液为100重量％，优选为大于等于1重量％，更优选为大于等于2重量％。并且，分散液中的金刚石微粒的量，假定全体分散液为100重量％，优选为小于等于50重量％，更优选为小于等于20重量％。本专利技术的金刚石微粒液状组合物中，作为分散介质，可以使用从由水、甲醇、乙醇、正(或异)丙醇、正(或异、仲、或者叔)丁醇、丙酮、苯、甲苯、邻(和/或间、对)二甲苯、己烷、环己烷、汽油、灯油、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜等组成的组中选择的至少一种，或者混合使用几种。其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.液状组合物，其特征是，至少含有金刚石微粒、分散介质及胺性物质。2.根据权利要求1或2所述的液状组合物，其特征是，所述胺性物质的沸点为50℃～300℃。3.根据权利要求1或2所述的液状组合物，其特征是，所述分散介质是水、水溶性分散介质或者水与水溶性分散介质的混合物。4.涂布权利要求1～3中的任一项所述的液状组合物而得到的、含有金刚石微粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：高萩隆行，坂上弘之，新宫原正三，富本博之，樱井俊男，内山昌彦，石川佐千子，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，日商乐华股份有限公司，大研化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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