有机硅树脂和由其生产的多孔材料制造技术

有机硅树脂，具有式（Ｒ↑［１］ＳｉＯ↓［３／２］）↓［ｘ］（ＨＳｉＯ↓［３／２］）↓［ｙ］，其中Ｒ↑［１］为具有８－２４个碳原子的烷基，ｘ为０．０５－０．７的值，ｙ为０．３－０．９５的值并且ｘ＋ｙ＝１。该树脂用于形成多孔陶瓷材料和在半导体器件上形成多孔薄膜。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
半导体器件常常具有一排或多排构图互连触点(levels)，其起电偶联各电路元件形成集成电路(IC)的作用。互连触点通常被绝缘涂层或介电涂层分开。所述涂层可以通过化学蒸汽淀积或者旋涂技术形成。例如，US4,756,977披露了利用氢倍半硅氧烷树脂在电子器件上形成涂层。由于电路元件尺寸和所述元件之间的空间持续减小，因此，需要具有更低介电常数的绝缘材料。特别希望的是能够提供介电常数低于3的材料。介电常数低于3的涂层的一种生产方法是利用旋涂(spin-on)材料，该材料是硅基材料并且当固化时将在薄膜中产生气孔。含硅旋涂材料描述于US 5,010,159(Bank等人)，US 6,022,814(Mikoshiba等人)，和US 6,143,855和6,177,199(Hacker等人)中。业已发现，具有式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y(R1为具有8-24个碳原子的烷基)的树脂可用来生产在电子器件尤其是在半导体器件上的图层。这些树脂可用来生产介电常数为1.5-2.3的薄膜。本专利技术涉及具有通式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y的有机硅树脂，其中R1为具有8-24个碳原子的烷基。通过将所述树脂施加至半导体器件上并将树脂加热至足以使树脂固化并产生多孔涂层的温度，所述树脂可用来在半导体器件上形成多孔薄膜。其中所生产的这些涂层的介电常数为1.5-2.3。所述有机硅树脂具有通式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y，其中R1为具有8-24个碳原子的烷基；x为0.05-0.7的值；y为0.3-0.95的值并且x+y＝1。优选的是，x为0.1-0.3，和y为0.7-0.9。所述有机硅树脂可以是基本上完全缩合的或可以具有一些残余的SiOH或SiOR2官能团。基本上完全缩合指的是有机硅树脂包含≤1％摩尔(以有机硅树脂计)的SiOH或者SiOR2单元，式中，R2为具有1-6个碳原子的线型烷基基团。非必需地，残余SiOH或者SiOR2官能团的总量可高达15％摩尔。优选的是，所述硅树脂包含＜0.5％摩尔的SiOH或者SiOR2单元，以获得更好的使用寿命。可以列举R2包括但不限于甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，或己基。所述硅树酯的重均分子量为1,500-400,000，优选为20,000-200,000。在有机硅树脂中，R1是具有8-24个碳原子的烷基。所述烷基可以是线型或支链的。所述烷基可以是取代或未取代的烷基。在被取代的烷基上的取代基可以列举但不限于吸电子基团、卤素、酰基、三烷基甲硅烷氧基、以及其混合物或复合物。合适的吸电子基团包括具有式-OR3的烷氧基，其中R3为具有1-4个碳原子的烷基；羟基(-OH)；和具有式-OC(O)R4的羧基，其中R4为具有1-6个碳原子的烷基。优选的吸电子基团为甲氧基或者乙氧基或者羟基。优选的R1基团为在烷基链的侧位中包含吸电子基团的具有8-24个碳原子的支链烷基；更优选的是在烷基链的侧位中包含羟基或烷氧基的具有8-24个碳原子的支链烷基。R1的具体例子包括但不局限于辛基、氯代辛基、三甲基甲硅烷氧基十六烷基、十八烷基、二十二烷基、3，7，11，15-四甲基-3-羟基-十六烷基、3，7，11，15-四甲基-3-甲氧基十六烷基、4-庚基-4-乙氧基癸基、和3，7-二乙基-3-羟基十二烷基及其混合物。在(C)溶剂、(D)水和(E)水解催化剂的存在下，通过将(A)具有式R1SiX3的硅烷和(B)具有式HSiX3的硅烷进行混合来生产具有式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y的有机硅树脂，其中，R1，x和y如上所定义，其中各X选自可水解基团或羟基。优选的是，硅烷(A)和(B)与溶剂(C)混合，并将水(D)和水解催化剂(E)添加至混合物中。在硅烷(A)和(B)中，X可以是可水解基团或羟基。“可水解基团”指的是在反应条件下、在水存在下、能够从硅原子上水解的基团(即X基团被-OH置换)；并且当水解时，所述基团不会对有机硅树脂的溶解性或最终用途产生负面影响。可列举的可水解基团包括卤化物基团如氯化物；和烷氧基，如甲氧基和乙氧基。优选的是，X为烷氧基，更优选的是，X为乙氧基。以(A)和(B)的用量计，硅烷(A)的用量通常为5-70％摩尔，或者10-30％摩尔，或者14-20％摩尔。可以列举的硅烷A包括但不限于3，7，11，15-四甲基-3-羟基-十六烷基三乙氧基硅烷，3，7，11，15-四甲基-3-甲氧基十六烷基三乙氧基硅烷，3，7，11，15-四甲基-3-羟基-十六烷基三氯硅烷，3，7，11，15-四甲基-3-甲氧基十六烷基三氯硅烷，辛基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，十八烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三乙氧基硅烷，及其混合物。以(A)和(B)的用量计，硅烷(B)的用量通常为30-95％摩尔，或者70-90％摩尔，或者80-86％摩尔。可以列举的硅烷(B)有三氯硅烷，三甲氧基硅烷，三乙氧基硅烷及其混合物。溶剂(C)为不包含可参与反应的官能团的任何合适的有机溶剂或有机硅溶剂，并且为对于硅烷(A)和(B)是足够的溶剂。通常，溶剂的用量以溶剂和硅烷(A)和(B)的总重量计为40-98％重量，或者是70-90％重量。可以列举的有机溶剂包括但不局于饱和的脂族化合物，如正-戊烷，己烷，正-庚烷，和异辛烷；脂环族化合物，如环戊烷和环己烷；芳族化合物，如苯，甲苯，二甲苯，均三甲苯；环醚，如四氢呋喃，和二恶烷；酮，如甲基异丁基甲酮(MIBK)和环己酮；卤素取代的烷烃，如三氯乙烷；卤化芳香族物质，如溴化苯和氯苯；酯，如异丁酸异丁酯和丙酸丙酯。可以列举的有用的有机硅溶剂包括但不局限于环状硅氧烷，如八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷。可以使用单一的溶剂或使用溶剂的混合物。优选的溶剂是甲基异丁基甲酮和异丁酸异丁酯的混合物。组分(D)为水。优选的是，在不过量至导致无效反应速率的情况下，以足以使硅烷(A)和(B)中的X基本上完全水解的用量添加水。通常，水的用量为相对每摩尔硅烷(A)和(B)中的X为0.5-2摩尔，或者为0.8-1.5摩尔。组分(E)为水解催化剂，并且可是本领域中已知的那些水解催化剂的任一种，以在水的存在下使硅烷(A)和(B)上的X发生水解。已知的水解催化剂包括无机碱，如氢氧化铵，氢氧化钾和氢氧化钠；有机碱，如三甲胺；无机酸，如氢氯酸，硫酸和硝酸；以及有机酸，如三氟乙酸。水解催化剂(E)含量为足以催化X水解的量，和最佳用量将取决于催化剂的化学成分以及水解反应的温度。通常，水解催化剂的用量为相对每摩尔硅烷(A)和(B)为约0.00001-0.5摩尔，或者为0.1-0.3摩尔份。在有机硅树脂的制备方法中，优选的是将硅烷(A)和(B)与溶剂(C)混合。然后，单独地或以混合物的形式，将水(D)和水解催化剂(E)添加至第一混合物中。只要不使有机硅树脂产生明显的凝胶化或固化，反应可以在任何温度下进行。通常，反应在15-100℃的范围内进行，建议在室温下进行。形成有机硅树脂的时间取决于许多因素如温度，硅烷(A)和(B)的具体用量，以及催化剂的用量。通常，反应时间从几分钟至几小时。本领域技术人员将能够容易地确定完成反应所需的时间。反应完成之后，可以非必需地除去催化剂。催化剂的除去方法在本领域中是熟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅树脂，具有式（Ｒ↑［１］ＳｉＯ↓［３／２］）↓［ｘ］（ＨＳｉＯ↓［３／２］）↓［ｙ］，其中Ｒ↑［１］为具有８－２４个碳原子的烷基，ｘ为０．０５－０．７的值，ｙ为０．３－０．９５的值并且ｘ＋ｙ＝１。

【技术特征摘要】
US 2001-9-12 09/951,8191.一种有机硅树脂，具有式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y，其中R1为具有8-24个碳原子的烷基，x为0.05-0.7的值，y为0.3-0.95的值并且x+y＝1。2.权利要求1的有机硅树脂，其中R1为在烷基链上的侧链位置含吸电子基团的具有8-24个碳原子的支链烷基。3.权利要求1的有机硅树脂，其中R1选自辛基，氯代辛基，三甲基甲硅烷氧基十六烷基，十八烷基，二十二烷基，3，7，11，15-四甲基-3-羟基-十六烷基，3，7，11，15-四甲基-3-甲氧基-十六烷基，4-庚基-4-乙氧基癸基，和3，7-二乙基-3-羟基-十二烷基及其混合物。4.权利要求1的有机硅树脂，其中，x为0.1-0.3；y为0.7-0.9且x+y＝1。5.一种有机硅树脂的生产方法，包括(I)在(C)溶剂、(D)水和(E)水解催化剂的存在下，将(A)具有式R1SiX3的硅烷与(B)具有式HSiX3的硅烷混合，其中R1是具有8-24个碳原子的烷基，并且每个X选自可水解基团或羟基；(II)在足以形成具有式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y的有机硅树脂的温度和时间下，使该混合物(I)反应，其中R1为具有8-24个碳原子的烷基，x为0.05-0.7的值，y为0.3-0.95的值并且x+y＝1。6.权利要求5的方法，其中R1选自辛基，氯代辛基，三甲基甲硅烷氧基十六烷基，十八烷基，二十二烷基，3，7，11，15-四甲基-3-羟基-十六烷基，3，7，11，15-四甲基-3-甲氧基-十六烷基，4-庚基-4-乙氧基癸基，和3，7-二乙基-3-羟基十二烷基及其混合物。7.权利要求5或6的方法，其中X为烷氧基。8.权利要求5-7任一项的方法，其中(A)的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：B钟，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]