有机硅组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种有机硅组合物，其包含：二乙氧基甲基硅烷；第一浓度的溶解的残留无机氯和有机氯；第二浓度的乙醇；以及第三浓度的副产物（杂质）；其中第一浓度定义为所述有机硅组合物在全消解情况下获得的所有存在的氯元素的浓度的总和。本发明专利技术的有机硅组合物，引进了副产物（杂质）的概念，对产品的品质管控有关键作用，同时无机氯和有机氯及乙醇的残留很低，尤其是无机氯的残留极少，因而二乙氧基甲基硅烷的品质稳定，当应用于半导体器件中，例如在制备各类低介电常数薄膜时，该低介电常数薄膜的介电常数小于或等于3.5，性能稳定可控，优于现有的有机硅组合物。优于现有的有机硅组合物。优于现有的有机硅组合物。

【技术实现步骤摘要】
有机硅组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及有机硅组合物领域，特别涉及一种有机硅组合物及其应用。

技术介绍

[0002]烷氧基硅烷主要用于合成有机硅中间体及高分子化合物，也可作为氢化硅烷化试剂。同时，其可应用于半导体器件。为减少电阻电容（RC）延迟和互连延迟，改善半导体器件性能，提高电路速度，需要低K甚至超低K介电材料，目前通用的超低K介电层采用低K多孔结构（SiCOH，K=2.2
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2.5），使用硅氮化碳（K=4.8）和非晶碳化硅（K=2
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3.6）为电介质阻挡层，利用PCVD/ALD薄膜在金属导线之间使用牺牲材料形成空洞，实现低K介质层间的金属互连。以超低K介质掩膜层为例，例如采用烷氧基硅烷在衬底上形成超低k介质掩膜层，其中烷氧基硅烷和氧反应生成二氧化硅玻璃体形成薄氧层，该超低k介质层表面平整，克服了原有的凸起缺陷，改进了超低k介质层的性能。
[0003]二乙氧基甲基硅烷（简称为DEMS）通常采用二氯甲基硅烷与乙醇反应生成，例如采用如下的化学反应：CH3SiHCl2+2C2H5OH=CH3SiH(OC2H5)2+2HCl。
[0004]在上述反应中，会产生有机氯和无机氯的副产物，如氯硅烷、有机氯化物和氯化氢，主要以氯化氢或残余氯化硅的形式出现，最终均形成氯化氢，在采用该种粗品二乙氧基甲基硅烷用于制作半导体器件时，例如制备低k介质掩膜层时，容易产生盐沉淀，薄膜中容易出现氯残留，从而影响半导体器件的性能。
[0005]现有的烷氧基硅烷的有机硅组合物，如CN101092689A公开了一种有机硅产品，由于其纯化过程中另外加入碱性氯化物清除剂，如氨、胺化合物，因此纯化后的有机硅组合物中除了含有残留的氯化物外，还会残留过多的碱性氯化物清除剂，例如金属盐、有机胺等，因而有机硅组合物中杂质过多，相应纯度较低，在制作半导体器件时，影响其性能。因此，亟需提出一种低氯化物残留的有机硅组合物。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个专利技术目的在于针对
技术介绍
中所述的现有的用于半导体器件的有机硅组合物除了含有残留的氯化物外，还会残留过多的碱性氯化物清除剂，例如金属盐、有机胺等，因而有机硅组合物中杂质过多，相应纯度较低，在制作半导体器件时影响其性能的问题，提供一种低残留无机氯和有机氯、低残留乙醇的有机硅组合物。
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种有机硅组合物，其包括：二乙氧基甲基硅烷；第一浓度的溶解的残留无机氯和有机氯；第二浓度的乙醇；以及第三浓度的副产物；
其中第一浓度定义为所述有机硅组合物在全消解情况下获得的所有存在的氯元素的浓度的总和。
[0008]进一步的方案是，所述无机氯包括氯化氢，所述有机氯包括氯硅烷类化合物和/或有机氯化合物。
[0009]进一步的方案是，所述溶解的残留无机氯和有机氯的第一浓度为仪器检出限至100ppm之间，所述乙醇的第二浓度为仪器检出限至20ppm之间，所述副产物的第三浓度为仪器检出限至5000ppm之间。
[0010]进一步的方案是，所述溶解的残留无机氯的浓度为仪器检出限至10ppm之间。
[0011]更进一步的方案是，所述溶解的残留无机氯的浓度优选为仪器检出限至1ppm之间。
[0012]进一步的方案是，所述副产物包括相对分子量为164Da的化合物、相对分子量为208Da的化合物、相对分子量为148Da的化合物、相对分子量为194Da的化合物、相对分子量为178Da的化合物、相对分子量为150Da的化合物、相对分子量为120Da的化合物、相对分子量为124Da或126Da的化合物和相对分子量为90Da的化合物中的任意一种或多种。
[0013]更进一步的方案是，所述相对分子量为164Da的化合物包括三乙氧基硅烷，相对分子量为208Da的化合物可能包括四乙氧基硅烷、相对分子量为148Da的化合物包括二乙氧基二甲基硅烷、相对分子量为194Da的化合物包括三乙氧基甲氧基硅烷、相对分子量为178Da的化合物包括三乙氧基甲基硅烷、相对分子量为150Da的化合物包括二乙氧基甲氧基硅烷、相对分子量为120Da的化合物包括乙氧基甲氧基甲基硅烷、相对分子量为124Da或126Da的化合物包括乙氧基甲基氯硅烷，相对分子量为90Da的化合物包括乙氧基甲基硅烷。
[0014]本专利技术的第二个目的在于提供上述的有机硅组合物的应用，具体为，有机硅组合物于低介电常数薄膜中的应用。
[0015]进一步的方案是，所述低介电常数薄膜包括低介电常数层间介质薄膜、多孔低介电常数薄膜或气隙低介电常数薄膜。
[0016]进一步的方案是，所述低介电常数薄膜为低介电常数层间介质薄膜，由所述的有机硅组合物经由化学气相沉积的方式形成。
[0017]进一步的方案是，所述低介电常数层间介质薄膜的介电常数小于或等于3.5。
[0018]进一步的方案是，所述低介电常数层间介质薄膜由式Si
a
O
b
C
c
H
d
F
e
表示，其中以原子百分比为基础，10%≤a≤35%，1%≤b≤66%，1%≤c≤35%，0≤d≤60%，0≤e≤25%，使a+b+c+d+e=100%。
[0019]上述方案的有益效果为：在足以在基片上沉积薄膜的化学沉积气相条件下，使本专利技术的有机硅组合物的有机硅前体与其他一种或多种反应物质一起发生反应，例如与氧、气态或液态有机物质等反应，在基片上沉积层间介质薄膜。经测试，所得层间介质薄膜的介电常数小于或等于3.5，且表面平整，无缺陷。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的有机硅组合物，无机氯和有机氯及乙醇的残留低，尤其是无机氯的残留极少，因而有机硅组合物的品质稳定，当应用于半导体器件中，例如在制备各类低介电常数薄膜时，该低介电常数薄膜的介电常数小于或等于3.5，性能稳定可控，更优于现有的有机硅组合物。
[0021]附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1
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2是本专利技术实施例1中有机硅组合物副产物三乙氧基硅烷的GC图谱与MS图谱；图3
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4是本专利技术实施例1中有机硅组合物副产物四乙氧基硅烷的GC图谱与MS图谱；图5
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6是本专利技术实施例中有机硅组合物副产物二乙氧基二甲基硅烷的GC图谱与MS图谱；图7
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8是本专利技术实施例中有机硅组合物副产物三乙氧基甲氧基硅烷的GC图谱与MS图谱；图9
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10是本专利技术实施例中有机硅组合物副产物二乙氧基甲氧基硅烷的GC图谱与MS图谱；图11
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12是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅组合物，其特征在于，其包含：二乙氧基甲基硅烷；第一浓度的溶解的残留无机氯和有机氯；第二浓度的乙醇；以及第三浓度的副产物；其中第一浓度定义为所述有机硅组合物在全消解情况下获得的所有存在的氯元素的浓度的总和。2.根据权利要求1所述的有机硅组合物，其特征在于，所述无机氯包括氯化氢，所述有机氯包括氯硅烷类化合物和/或有机氯化合物。3.根据权利要求1所述的有机硅组合物，其特征在于，所述溶解的残留无机氯和有机氯的第一浓度为仪器检出限至100ppm之间，所述乙醇的第二浓度为仪器检出限至20ppm之间，所述副产物的第三浓度为仪器检出限至5000ppm之间。4.根据权利要求3所述的有机硅组合物，其特征在于，所述溶解的残留无机氯的浓度为仪器检出限至10ppm之间。5.根据权利要求4所述的有机硅组合物，其特征在于，所述溶解的残留无机氯的浓度优选为仪器检出限至1ppm之间。6.根据权利要求1所述的有机硅组合物，其特征在于，所述副产物包括相对分子量为164Da的化合物、相对分子量为208Da的化合物、相对分子量为148Da的化合物、相对分子量为194Da的化合物、相对分子量为178Da的化合物、相对分子量为150Da的化合物、相对分子量为120Da的化合物、相对分子量为124Da或126Da的化合物和相对分子量为90Da的化合物中的任意一种或多种。7.根据权利要求6所述的有机硅组合物，其特征在于，所述相对分子量为164Da的化合物包括三乙氧基硅烷，相对分子量为208Da的化合物包括四乙氧基硅烷、相对分子量为148Da的化合物包括二乙氧基二...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，陈德义，宛志文，陆平，茅炳荣，袁磊，
申请(专利权)人：南大光电半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：