制造硅质膜的方法和用于该方法的聚硅氮烷膜处理液技术

本发明专利技术提供了一种形成硅质膜的方法。根据该方法，在低温下可以由聚硅氮烷化合物形成具有亲水性表面的硅质膜。在该方法中，在基板表面上涂布含有聚硅氮烷化合物和二氧化硅转化反应加速剂的组合物以形成聚硅氮烷膜，然后在其上涂布聚硅氮烷膜处理液以使聚硅氮烷化合物在300℃以下转化为硅质膜。该聚硅氮烷膜处理液含有溶剂、过氧化氢和醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在电子设备等的制造中采用的硅质膜形成方法，还涉及其中所使用的聚硅氮烷膜处理液。具体地，本专利技术涉及硅质膜的形成方法，该方法在低温下将全氢化聚硅氮烷化合物制成硅质膜，以在电子设备等的制造中提供绝缘膜、扁平膜、钝化膜或保护膜； 本专利技术还涉及聚硅氮烷膜处理液，在低温下使用该聚硅氮烷膜处理液能够实现上述硅质膜的形成。
技术介绍
在电子设备例如半导体元件中，将半导体器件例如晶体管和电阻器等排布于基板上。由于这些器件彼此必须是电绝缘的，因此将它们彼此二维分离地布置于基板上。但是， 按照高密度互连的要求，现在需要将它们进行三维地排布。具体地，采用包含下列步骤的电子设备的制造方法已渐趋向普及在基板上二维地排布半导体器件；在其上形成一层绝缘膜；和在该层上排布其它器件以制成多层结构。作为形成上述绝缘膜的方法，公知的方法包括以下步骤施加含有聚硅氮烷的涂层组合物，然后将形成的薄膜进行烧结固化以将聚硅氮烷转化为硅质膜(例如，参见专利文献1 3)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-31333号公报专利文献2 日本特开平9-275135号公报专利文献3 日本特开2005-45230号公报专利文献4 日本特开平6199118号公报专利文献5 日本特开平11-116815号公报专利文献6 日本特开2009-111029号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在涂布这类含有聚硅氮烷的组合物后通常需要进行高温烧结固化。但是，本专利技术人研究发现，高温处理通常会降低生产效率。另外，设备包含的层越多，该高温处理的重复次数就越多。从而，该设备的生产率下降的越多。考虑到这个问题，研究采用一种有助于聚硅氮烷向硅质膜转化反应的二氧化硅转化反应加速剂，从而避免该高温处理(例如，参见专利文献4 6)。然而，本专利技术人已经发现使用该二氧化硅转化反应加速剂所获得的硅质膜通常具有疏水性表面。因此，当在该硅质膜上涂布提供半导体器件所必需的涂层组合物时，该膜的表面倾向于排斥所述组合物从而造成涂布不均或失败。因此，还需要进行改进。解决该问题的手段本专利技术涉及硅质膜的形成方法，包含将含有聚硅氮烷化合物和二氧化硅转化反应加速剂的组合物涂布在基板表面上以形成聚硅氮烷膜的聚硅氮烷膜形成步骤；在所述聚硅氮烷膜上涂布聚硅氮烷膜处理液的促进剂涂布步骤；和在300°C以下的温度将所述聚硅氮烷化合物转化为硅质膜的固化步骤；其中，所述聚硅氮烷膜处理液含有溶剂、基于该处理液总重量为0. 5 10wt%的过氧化氢和10 98wt%的醇。本专利技术还涉及涂布于聚硅氮烷膜上以促进聚硅氮烷化合物向二氧化硅转化的聚硅氮烷膜处理液，所述聚硅氮烷膜是由涂布的含有聚硅氮烷化合物和二氧化硅转化反应加速剂的组合物形成的，特征在于其含有溶剂、基于该处理液总重量为0. 5 10wt%的过氧化氢和10 98wt%的醇。专利技术效果与常规硅质膜形成方法相比，本专利技术在相对较低的温度下(例如，室温下)能够容易地形成致密的硅质膜。因此，本专利技术可以在制造具有耐热性较差的半导体器件的电子设备中使用。在常规方法例如低温固化方法中，硅质膜是由全氢化聚硅氮烷制成的并且其具有疏水性表面。事实上，当在其上涂布其它涂层组合物时，该膜表面通常会排斥该组合物。 但是，由于本专利技术提供了亲水性硅质膜，从而有可能避免该膜表面上的排斥反应。因此，本专利技术形成的硅质膜可以在电子设备中用作层间绝缘膜、顶层保护膜、保护涂层的底层等。另夕卜，本专利技术的硅质膜不仅可以用在电子设备中，还可以用在由金属、玻璃、塑料等制成的基板上作为表面保护膜。具体实施例方式以下将详述本专利技术的实施方式。聚硅氮烷膜处理液本专利技术中使用的聚硅氮烷膜处理液是在后述硅质膜形成方法中的聚硅氮烷膜固化之前涂布于所述膜上的。具体地，在聚硅氮烷膜固化前，将本专利技术的聚硅氮烷膜处理液涂布在所述膜上，从而本专利技术的硅质膜形成方法能够在低于常规方法的温度下生产硅质膜。本专利技术的聚硅氮烷膜处理液包含过氧化氢、醇和溶剂。以下按顺序说明这些组分。(a)过氧化氢众所周知，过氧化氢是一种普通的氧化剂。在本专利技术中，推测硅质膜的形成是由过氧化氢和聚硅氮烷膜中的二氧化硅转化反应加速剂共同作用下实现的。由于纯的H2A本身是不稳定的液体，因此过氧化氢一般以水溶液的形式来使用。 因此，在本专利技术中，通常使用过氧化氢的水溶液来制备所述聚硅氮烷膜处理液。优选地，将过氧化氢水溶液与处理液进行混合以获得所需浓度的过氧化氢。除了水溶液以外，可将新制的过氧化氢(例如通过电解硫酸氢铵水溶液或水解过氧酸)直接加入至所述处理液中。 不过，使用其水溶液更为简便。过氧化氢在聚硅氮烷膜处理液中的含量优选足够的大，以便足以形成均勻的烧结膜。另一方面，考虑到操作处理液的工作人员的安全，过氧化氢的含量优选地低于一定的数值。从这几方面来看，基于处理液的总重量，过氧化氢的必要含量为0. 5 10wt%，优选 1 8wt%，更优选3 5wt%。(b)醇本专利技术的聚硅氮烷膜处理液含有醇是必要的。在本专利技术中，该醇具有使形成的硅质膜具有亲水性表面的功能。由于此功能，与常规方法相比，本专利技术能够使硅质膜具有更高的亲水性。因此，当在其表面上涂布另一种组合物时，可以形成比以往更加均勻的另一层膜。在本专利技术中，术语“醇”是指烃的分子结构中至少一个氢被羟基取代的物质。从可处理性和提高硅质膜表面的亲水性的角度，该醇优选地是从由具有1 8个碳原子的单醇、 二醇和羟基醚构成的组中选出的。醇的种类很多，例如可以按照烃链的种类和羟基的位置来分类。但是，需要醇能够显著的提高该形成的硅质膜表面的亲水性、沸点足够低而不残留在该形成的硅质膜上、难与其它组分如过氧化氢发生反应。鉴于此，该醇优选地是从由脂肪族醇如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、己醇和辛醇；脂肪族二醇如乙二醇和丙二醇；羟基醚如1-甲氧基-2-丙醇和2-乙氧基乙醇；和它们的混合物构成的组中选出的。醇在聚硅氮烷膜处理液中的含量优选足够大，以提高硅质膜的亲水性。另一方面， 在本专利技术中由于过氧化氢通常是以水溶液的形式掺入的，该水溶液中的水限制了醇含量的上限。从这些角度来看，醇的必要含量为10 98wt%，优选20 98wt %，更优选25 98wt%。(c)溶剂本专利技术的聚硅氮烷膜处理液含有溶剂，其具有均勻溶解上述醇和过氧化氢的功能。尽管上述醇为液体，从而一般能够作为溶剂，本专利技术的术语“溶剂”不包括醇。换言之， 本专利技术中所使用的“溶剂”是从除醇以外的其它物质中选出的。该溶剂可以自由地选择，只要它能够均勻地溶解上述的组分，但优选水。特别地优选使用高纯水，例如蒸馏水或去离子水，从而防止杂质粘附在基板上。如果过氧化氢或非强制选择的表面活性剂是以水溶液的形式掺入的，则其溶剂(即，水)可以作为本专利技术的聚硅氮烷膜处理液的溶剂。(d)其它组分除了上述不可缺少的组分以外，本专利技术的聚硅氮烷膜处理液根据需要可含有非强制选择的组分。所述非强制选择的组分的实例包括用于提高涂覆能力和/或气泡附着力的表面活性剂；用于提高各组分相容性的醚类、酮类、醛类和羧酸。将上述组分混合并均勻地溶解以制备本专利技术的聚硅氮烷膜处理液。在该制备过程中，对各组分添加的顺序没有特别的限定。应当将制备的处理液放置于凉暗处，因为其含有相对不稳定的过氧化氢。硅质膜的形成本专利技术的硅质膜形成方法包含步骤(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】2009.09.04 JP 2009-2049521.一种硅质膜形成方法，包含聚硅氮烷膜形成步骤，其中将含有聚硅氮烷化合物和二氧化硅转化反应加速剂的组合物涂布在基板表面上以形成聚硅氮烷膜；促进剂涂布步骤，其中在所述聚硅氮烷膜上涂布聚硅氮烷膜处理液；和固化步骤，其中在300°C以下的温度将所述聚硅氮烷化合物转化为硅质膜；其中，所述聚硅氮烷膜处理液含有溶剂、基于该处理液总重量为0. 5 10wt%的过氧化氢和10 98wt%的醇。2.根据权利要求1所述的硅质膜形成方法，其中所述的聚硅氮烷化合物是全氢化聚硅氮烷化合物。3.根据权利要求1或2所述的硅质膜形成方法，其中所述的二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎祐树，林昌伸，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：