发明名称 极低介电常数化学配方之离子添加物
摘要 本发明系关于一以溶液-凝胶制程沉积多孔性二氧化矽薄膜的方法,其系使用一内含纯化之界面活性剂及一离子添加物的前驱物溶液配方,其中该添加物可以是一离子添加物或一可于酸性前驱物或溶液中形成离子性铵盐的胺类添加物。使用此前驱物溶液配方可确保所形成薄膜之介电常数低于2.5、具适当机械性质、及极低量的硷金属杂质。在一实施例中,此系藉由使用纯化的界面活性剂及添加离子性或胺类添加物来达成。在某些实施例中,该离子添加物系选自具[NR(CH3)3]+A-通式之阳离子添加物中,其中R是一碳数介于1至24的疏水配位基,包括四甲基铵盐及十六基三甲基铵盐;A-是一阴离子,其系选自由甲酸根、硝酸根、草酸根、乙酸根、磷酸根、碳酸根、及氢氧根及其组合所组成的族群中。四甲基铵盐或一般通称之四烷基铵盐,或四有机铵盐或酸性基质中的有机胺被添加到界面活性剂模板孔状氧化物前驱物配方中,以提高其离子含量,并取代在纯化界面活性剂时所移除的硷金属离子杂质(钠及钾),其被发现对所得介电常数系有利的。
申请公布号 TWI247724 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW090108204 申请日期 2001.04.04
申请人 应用材料股份有限公司;气体产品及化学制品股份有限公司 发明人 罗伯特P. 曼多;亚历克斯戴摩;堤摩西韦德曼;麦克P. 那特;尼可拉奥斯贝奇亚里斯;史考特杰佛瑞维爵;李A. 塞尼可;詹姆士E. 麦克道格;哈利希斯瑞丹戴姆
分类号 C01B33/16 主分类号 C01B33/16
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种溶液-凝胶组合物,其包含: (a)一可溶的二氧化矽源; (b)一离子添加物; (c)一溶剂; (d)一非离子型界面活性剂;及 (e)一酸性催化剂 2.如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物, 其中该可溶的二氧化矽源包含一烷氧矽烷。 3.如申请专利范围第1或2项中任一项所述之溶液- 凝胶组合物,更包含一具有烷基取代基的二氧化矽 前驱物。 4.如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物, 其中该可溶的二氧化矽源包含四乙基正矽酸盐( TEOS),且其中该溶液-凝胶组合物更包含甲基三乙氧 矽烷(MTES)。 5.如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物, 其中每十亿个该非离子型界面活性剂分子中所包 含的硷金属离子数目低于50个。 6.如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物, 其中该离子添加物是藉由在该溶剂中添加一种胺 添加物所制作而成的。 7.如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物, 其系将该(a)至(e)一起混合在该组合物中。 8.一种可于基材上形成介电层的方法,该方法至少 包含: 以如申请专利范围第1项所述之溶液-凝胶组合物 来涂覆该基材;及 处理该基材使该组合物硬化成为一孔状二氧化矽 膜层。 9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该非离子 型界面活性剂系先经过纯化以移除其中的硷金属 杂质。 10.如申请专利范围第8或9项所述之方法,其中每十 亿个该非离子型界面活性剂分子中包含低于或等 于50个之任一种硷金属离子。 11.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物是一种选自由(a)四烷基铵盐、(b)四有机铵 盐、(c)在酸性基质下可形成铵盐之有机胺、及其 之组合所组成之族群的化合物。 12.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物是选自由四烷基按盐及具[NR(CH3)3]+A-阳离子 组成通式之盐类,其中R是一碳数介于1至24间的疏 水性配位基,且A-是一阴离子。 13.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物系以介于每百万分子0.1至2000个分子之量被 添加到该溶液中。 14.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物系选自由(a)四烷基铵盐及(b)加热至300℃至 450℃间可完全分解成挥发性物种、且不留任何残 余物之盐类所组成之族群中。 15.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物系选自具[NR(CH3)3]+A-之阳离子组成通式之阳 离子添加物中,其中R是一碳数介于1至24间的疏水 性配位基,包括四甲基铵盐及十六基三甲基铵盐; 且A-是一阴离子,其系选自由甲酸根、硝酸根、草 酸根、乙酸根、磷酸根、碳酸根、及氢氧根及其 组合所组成的族群中。 16.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该离子 添加物系为一种四甲基铵盐,其系选自四甲基甲酸 铵、四甲基硝酸铵、四甲基草酸铵、四甲基乙酸 铵、四甲基氢氧化铵及其他在加热至300℃至450℃ 间可完全分解成挥发性物种、且不留任何残余物 之盐类所组成之族群中。 17.一种用以形成如申请专利范围第1项所述之溶液 -凝胶组合物的方法,包含: 提供一第一混合物,其系藉由混合一可溶的二氧化 矽源及一第一溶剂所形成的; 提供一第二混合物,其系藉由混合一酸性催化剂、 一离子添加物及一第二溶剂所形成的; 混合该第一混合物与该第二混合物,并添加一非离 子型界面活性剂于其中。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该可溶 的二氧化矽源包含一烷氧矽烷。 19.如申请专利范围第17或18项中任一项所述之方法 ,其中该可溶的二氧化矽源包含四乙基正矽酸盐( TEOS),且其中该第一混合物及该第二混合物更包含 甲基三乙氧矽烷(MTES)。 20.如申请专利范围第17项所述之方法,其中每十亿 个该非离子型界面活性剂分子中所包含的硷金属 离子数目低于50个。 图式简单说明: 第1图为用来沉积孔状二氧化矽层之模板化的溶液 -凝胶法的典型流程图。
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