通过混合物流沉积的多纳米孔隙二氧化硅制造技术

一种在基质上形成多纳米孔隙电介质涂层的方法。该方法包括无论（ｉ）将烷氧基硅烷组合物物流和含有催化剂组合物的碱物流结合形成混合组合物物流；直接将该混合组合物物流沉积到基质的表面上，并将该混合组合物与水接触（无论按次序或同时）；以及将混合组合物固化；或（ｉｉ）将烷氧基硅烷组合物物流和水流结合形成混合组合物物流，直接将该混合组合物物流沉积到基质的表面上；并将混合组合物固化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
一种解决办法是使用多纳米孔隙二氧化硅，它的介电常数可以是大约1～3。多纳米孔隙二氧化硅特别有吸引力，这是由于能小心控制它的孔隙大小和孔隙分布，还因为它使用的母体如四甲氧基硅烷(“TMOS”)，与目前用于旋装玻璃(SOG’s)及CVD SiO2的相同。除了具有低介电常数外，多纳米孔隙二氧化硅还为微电子学提供了其他的优点，包括高至900℃的热稳定性；小孔径(＜＜微电子学特征)；使用的材料即二氧化硅和它的母体是在半导体工业中广泛使用的；能够在广范围内调整介电常数，及可使用与传统旋装玻璃方法所用相同的设备沉积。在此引入作为参考的EP专利申请EP 0 775 669 A2出示了一个生产多纳米孔隙二氧化硅膜的方法，该膜全部膜厚具有均匀的密度。控制多纳米孔隙二氧化硅电介质重要性质的关键参数是孔隙度即密度的倒数。高孔隙度材料不仅导致介电常数比密集材料的低，它们还允许引进附加组分和加工步骤。随着密度降低，介电常数和力学强度也降低，但孔隙尺寸增加。涉及多孔材料的重要要点包括孔径、与多孔性发生联系的强度降低、及表面化学对介电常数的作用、损耗和环境稳定性。通过如浸渍-涂布或旋转-涂布方法在基质上制备多纳米孔隙二氧化硅膜。一个已知的二氧化硅沉积的方法是预混合法，借此将预混组合物沉积到一个旋转的基质上而均匀地涂布于基质，预混组合物包含二氧化硅母体组合物，包括水和/或一种碱及一种有机溶剂。预混合法的一个缺点是溶剂和二氧化硅母体组合物刚一接触就立即开始相互反应。只要反应开始就不能停止。混合物的液体性质如粘度随反应继续而变化。这些性质的变化可能引起浆块，促使在基质上形成的膜不均匀。在另一个已知的二氧化硅沉积的方法中，二氧化硅母体组合物沉积到基质上，然后与蒸汽形式水和/或一种碱性催化剂混合。这样的方法引起均匀性问题。无疑需要一种将多纳米孔隙二氧化硅膜涂布到基质上的方法，该方法将使厚度偏差最小化，并且使膜达到最大限度的均匀性。本专利技术给这个问题提供了解决方案。已出乎意料地发现，烷氧基硅烷组合物加水、或一种碱性催化剂、或水及一种碱性催化剂两者结合成混合组合物物流，在它们结合后立即沉积到基质的表面上可形成更加均匀的膜。另外，烷氧基硅烷组合物和任选含有催化剂组合物的碱能形成混合组合物物流，将该物流曝露于水如水蒸气可生成膜。使用混合物流方法时，混合组合物物流的组分首先在基质上空相互接触，如此在各单独物流的汇合点该混合物流是游离的。这样使沉积前组分之间的反应时间减少到最小，允许更好地控制膜的性质如厚度、孔径、介电常数等。在曝露于水后，本专利技术的混合物流形成凝胶，然后固化、老化和干燥。使用此法可在基质上形成一种密度和膜厚度更加均一的多纳米孔隙二氧化硅膜。专利技术概述本专利技术提供了在基质上形成多纳米孔隙电介质涂层的方法，该方法包括A)实施无论(ⅰ)或(ⅱ)ⅰ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和含催化剂组合物的碱物流结合，形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及无论按次序或同时进行步骤(b)和(c)b)立即将该混合组合物物流沉积到基质表面上；c)将混合组合物与水接触；及ⅱ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和水流结合，形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及b)立即将该混合组合物物流沉积到基质表面上；及B)固化该混合组合物。本专利技术还提供了一种半导体器件，它的生产方法包括A)实施无论(ⅰ)或(ⅱ)ⅰ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和含有催化剂组合物的碱物流结合，形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及无论按次序或同时进行步骤(b)和(c)b)立即将该混合组合物物流沉积到半导体基质表面上；c)将该混合组合物曝露于水；及ⅱ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和水流结合，形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及b)立即将该混合组合物物流沉积到半导体基质表面上；及B)固化该混合组合物。附图简述附图说明图1是表示泵装置的示意图，该泵装置有两个分离储罐，各储罐带有分别单独排出烷氧基硅烷组合物和水的排出管。图2是表示泵装置的示意图，该泵装置有两个分离储罐，各储罐带有分别单独排出烷氧基硅烷组合物和含催化剂组合物的碱的排出管。图3是表示泵装置的示意图，该泵装置有三个分离储罐，各储罐带有分别单独排出烷氧基硅烷组合物、含催化剂组合物的碱和水的排出管。图4是表示泵装置的示意图，该泵装置有两个分离储罐，各储罐带有分别单独排出烷氧基硅烷组合物和含催化剂组合物的碱的排管。该装置有一个包括基质的密闭箱，它带有水蒸气输入端。优选实施方案详述根据本专利技术，烷氧基硅烷母体组合物由至少一种烷氧基硅烷和一种溶剂组合物形成。烷氧基硅烷组合物以物流的形式排到合适的基质上。在一个优选的实施方案中，烷氧基硅烷组合物物流与水流结合形成混合组合物物流，然后立即排到基质上。在另一个实施方案中，由烷氧基硅烷组合物物流和含催化剂组合物的碱物流形成混合组合物物流。然后混合组合物物流沉积到基质的表面上，曝露于水蒸气气氛中使母体组合物水解形成凝胶层。在本专利技术又一个实施方案中混合组合物物流沉积到基质上，然后曝露于水蒸气气氛形式的水中。在本专利技术再一个实施方案中，混合组合物物流在沉积到基质上之前与水接触。在本专利技术更一个实施方案中混合组合物物流同时与水接触和沉积到基质上，这可以是以水流的形式或以水蒸气气氛的形式。在沉积和与水接触后该混合组合物可被固化、老化或干燥，由此在基质上形成多纳米孔隙电介质涂层。上述混合物流组合物的物流组分在即将沉积之前，在基质表面上空相互接触。在各单独物流的汇合点，通过管子、管道或多支管使混合物流不结合。这使得沉积前组分之间的反应时间减少到最小，阻止了供料管交叉点内的反应。图1～4表明了各种装置的示意图，这些装置可用于沉积根据本专利技术的烷氧基硅烷、水和碱性组合物的混合物流。虽然这些图显示使用注射泵，也可使用其他装置使混合组合物物流的组分结合，这不仅包括旋塞、喷头、软管、储罐、导管、管子等。可使用各种方法使组分结合，如滴注、喷射、流注、喷雾等。在本专利技术的一个实施方案中，如图1所表示的泵装置4中混合组合物物流9的两个分离的组分分别单独装在储罐1和2中，直到它们将要相互反应。储罐1和2装有烷氧基硅烷组合物和水，并有分离的排管5和6，用于排出烷氧基硅烷组合物和水。烷氧基硅烷组合物和水分别通过管5和6从装置4排出，结合在一起形成混合组合物物流9，物流9沉积到基质8的表面。在另一个实施方案中，如从图2看到，泵装置4在分离的储罐1和2中装有烷氧基硅烷组合物和含催化剂组合物的一种碱。在本专利技术的另一个实施方案中，如图3表示泵装置4可以有分离的储罐1、2和3，各带有分离的排管5、6和7，分别用于排出烷氧基硅烷组合物、含催化剂组合物的碱和水。图4表示的泵装置中，烷氧基硅烷和碱性催化剂的混合物流，在一个保持水蒸气气氛的密闭环境中沉积到基质上。图4表示泵装置4有两个分离的储罐1和2，各带有分离的排管5和6，分别用于排出烷氧基硅烷组合物和一种含催化剂组合物的碱。该装置还有一个密闭的包括基质的容器10，它带有一个水蒸气输入端11。根据本专利技术的这个实施方案，用泵将水蒸气13从储水罐12通过水蒸气输入端11注入容器10。这使得混合组合物物流9无论在沉积到基质8表面的过程中或以后都与水接触。用于本专利技术的烷氧基硅烷包括那些具有下列化学式的化合物 其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基质上形成多纳米孔隙电介质涂层的方法，它包括：Ａ）实施无论（ｉ）或（ｉｉ）：ｉ） ａ）将一种烷氧基硅烷组合物物流和含催化剂组合物的碱物流结合形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及无论按次序或同时进行步骤（ｂ）和（ｃ）： ｂ）立即将混合组合物物流沉积到基质表面上；ｃ）将混合组合物曝露于水；及ｉｉ） ａ）将一种烷氧基硅烷组合物物流和水流结合形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及ｂ）立即将混合组合物物流沉积到基质表面上；Ｂ）固化混合组合物。

【技术特征摘要】
US 1998-8-27 09/140,8551．一种在基质上形成多纳米孔隙电介质涂层的方法，它包括A)实施无论(ⅰ)或(ⅱ)ⅰ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和含催化剂组合物的碱物流结合形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及无论按次序或同时进行步骤(b)和(c)b)立即将混合组合物物流沉积到基质表面上；c)将混合组合物曝露于水；及ⅱ)a)将一种烷氧基硅烷组合物物流和水流结合形成在汇合点是游离的混合组合物物流；及b)立即将混合组合物物流沉积到基质表面上；B)固化混合组合物。2．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物含有至少一种有机溶剂。3．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物含有至少一种相对高挥发性有机溶剂和至少一种相对低挥发性有机溶剂。4．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物含有至少一种有机溶剂，选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇，及醇类和包括二醇类的多元醇类，如乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇、2-甲基-丙三醇、2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、1,41,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、四甘醇、三甘醇单甲醚、甘油及它们的混合物。5．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物含有至少一种相对高挥发性有机溶剂，沸点为大约或低于120℃；和至少一种相对低挥发性有机溶剂，沸点为大约或高于175℃。6．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物包括一种具有下列化学式的组分 其中至少2个R基团是独立的C1～C4烷氧基，而其余的，假如有的话，是独立地选自氢、烷基、苯基、卤素和取代苯基。7．权利要求6的方法，其中各R是甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基。8．权利要求1的方法，其中烷氧基硅烷组合物包含一种或多种组分，选自四乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷。9．权利要求1的方法，其中含催化剂组合物的碱包括水、至少一种有机溶剂、或水及至少一种有机溶剂两者。10．权利要求9的方法，其中含催化剂组合物的碱包含至少一种有机溶剂组分，选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇，及醇类和包括二醇类的多元醇类，如乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇、2-甲基-丙三醇、2-(羟甲基)-1,3-丙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJ吴，JS德拉格，LB布伦加德特，T拉莫斯，DM史密斯，
申请(专利权)人：联合讯号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]