JPS6091647A - 酸化物系塗布膜の形成方法 - Google Patents

酸化物系塗布膜の形成方法

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JPS6091647A
JPS6091647A JP58199078A JP19907883A JPS6091647A JP S6091647 A JPS6091647 A JP S6091647A JP 58199078 A JP58199078 A JP 58199078A JP 19907883 A JP19907883 A JP 19907883A JP S6091647 A JPS6091647 A JP S6091647A
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JP
Japan
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oxide
metal
component
expansion coefficient
alcoxide
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JP58199078A
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English (en)
Inventor
Takashi Yokoyama
隆 横山
Akio Nishikawa
西川 昭夫
Tokuyuki Kaneshiro
徳幸 金城
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、基板上に酸化物系の塗布膜を形成する方法に
係シ、特に、基板の膨張係数と同じ値をもつ酸化物皮膜
を形成し、クランクのない、厚い膜を形成する方法に関
する。
〔発明の背景〕
余端アルコキシドから酸化物を形成する技術は数多く知
られているが、これらの技術の大半は、粉末を形成させ
る技術でラシ、特に触媒などの担体として好適な多孔質
の粉末形成技術であった。
多孔質の粉末を作製する場合には、金属アルコキシドを
加水分解させた後に、加熱することによシ末反応のアル
コキシ基が揮散して酸化物をよシ多孔質とするのに好適
でおる。しかし、緻密な膜を形成するのには適さない。
一方、緻密であシ、かつ透明な塊状物を作製するために
、特に、酸系、例えば、塩酸、酢酸及び炭酸ガスなどの
触媒を用いて金属アルコキシドを加水分解してゲル状物
を作製した後に、徐々にゆつくシと加熱することが行わ
れていた。ただし、この方法では、加熱処理後の収縮が
40〜50%と大きく、基板上に塗布膜を形成するのに
好適でない。すなわち、基板上に塗布した場合に、硬化
収縮が大きく、皮膜にピンホールが発生する問題が残さ
れておシ、この技術では緻密な膜を形成することは非常
に困難で委っだ。なお、塩基系の触媒を用いる例も知ら
れているが、塩基性触媒を用いた場合には加水分解及び
、縮合反応速度が大きく、ゲル化しやすく塗膜を形成さ
せるのに好適でない。
〔発明の目的〕
表面にピンホールのない、硬化収縮が少なくて、基板と
同一の膨張係数をもち、クランクの発生しにくい膜を基
板上に形成することにある。
〔発明の概要〕
クラック及びピンホールなどのない緻密な膜が従来技術
で形成できない原因として、次のことが考えられた。一
つは、金属アルコキシドが、酸触媒によって加水分解し
て一旦水酸化物となると、緻密な酸化膜とするには多大
の熱エネルギが必要でメジ、少ないエネルギでは基板に
付着するだけでめシ、硬化収縮のためにクラックが発生
する。
一方、塩基性の触媒を用いると酸化物に至る迄の時間が
短く、膜状となるに十分な大きさの酸化物の粒径とはな
らない。これらの原因として、金属アルコキシドの加水
分解及び加熱処理によって得られる酸化物の膨張係数が
、基板の膨張係数と合致しないことが上げられる。膨張
係数を合せる方法として、粉末状の酸化物を配合するこ
とが考えられ、ある程度緻密な皮膜が形成可能であるが
、粉末と、金属アルコキシドから得られた酸化物との界
面の接着性が必ずしも緻密でないなどの点がある。本発
明では、金属元素が異なる遣々のアルコキシドを混合す
ることによシ、複合酸化物の膨張係数を基板の膨張係数
に合せる方法として、各金属アルコキシドの単一成分か
ら得られる酸化物の膨張係数の常用対数と、各種金属ア
ルコキシドを配合して得られる複合酸化物中の各酸化物
成分の重量百分率の相関関係から、基板の膨張係数に合
致する複合酸化物の組成比をめ、金属アルコキシドの配
合割合を決定する点に新規性がある。
なお、板ガラスの膨張係数をめる方法として、単一成分
の酸化物の膨張係数と、各成分の重量百分率との債をめ
て、これらの値を合計する方法が従来から知られている
が、この方法を金属アルコキシドの複合系に適用したと
ころ、その計算値と実測値との間に50%以上の差が見
られ実用に適さないことを別途確認した。
本発明で用いるところの金属アルコキシドとしては、M
(ORt)L(ORt)−の構造をもつ化合物である。
ここで、Mは金属元素であシ、0は酸素である。R1,
Rsは、炭化水素基であシ、一般式Cnkhmh 五*
 Cn)hい1で示されるアルキル基及び、不泡和結合
を有する炭化水素基である。ここで、nは1からlO迄
の整数である。特に1から5が好ましい。nが大きいと
、加水分解及び、重合反応が遅くなる傾向を示す。t、
mii整数であシ、0〜5迄の整数でめシz+mは金属
Mの配位数及び原子価数と一致する。Mとしては、Mg
。
(::a、i3a、y、T i、Z r、 ■、Nb*
 TalCr、Co、Zns Bm Ate S is
 Gem Sn*As、Sb、Til及びUなどでラシ
、この中では特にMg、Ca 、Ba、 Y、Til 
Zrm V*Nb、Ta、’Or、Coo Zn、B+
 At、S 1sQe、811 AS及びsbがよい。
これらの中でもM g * T i# Z r @ T
 a 、 B *At及びSiなどの金属を含むアルコ
キシドがよい。さらに、複合成分系としては、SlとM
g。
BiとT F 8 ’とzrs siとa、8tとAt
。
A/、と’I’i、AtとZr及びAtとBなどの2成
分の金属アルコキシドからなる複合系、及び、81−M
g−Zr、 S i−Mg−B、 S i−Mg−−A
t、At−Mg−Zr及びAt−Mg−Bなどの3成分
の金属アルコキシドからなる複合系が好ましい。なお、
上述した2、3成分系以外の組合せでも本発明の効果は
期待される。このほかに、酸化物の粉末として、石英、
石英ガラス、酸化ホウ素、アルミナ、酸化マグネシウム
、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、及びケイ酸ジル
コニウムなどの粉末を配合しても本発明の効果を著しく
さまたげるものではない。
本発明で適用される基板としては、酸化物基板、ガラス
状基板、セラミック基板及び、金属基板など広範囲の膨
張係数を示す基板などが上げられる。
具体的には、アルミナ、サファイア、石英、石英ガラス
、硬質ガラス、アルミニウム、銅、鉄、コパール、42
アロイ、ステンレス、シリコンウェハなどの基板が考え
られる。この中では、シリコンウェハ、コパールなどに
好適である。このほかに、メッキによって形成された膜
上にも本発明の酸化物系の塗膜は形成Cきる。特に1蒸
着あるいは電気メッキなどによって形成された膜、たと
えばアルミニウム、ニッケル、クロムなどの金層膜に好
適である。このほかに、シリコンウェハを加熱して得ら
れる酸化膜5r02、窒化膜5faN4などにも好適で
ある。特に、基板として、シリコンウェハを用いるとき
には、Siを含むアルコキシドを主成分とするのが好し
く、At、Zr及びTiを含む金属アルコキシドを単独
あるいは複数分配台した混合物が好適である。さらにコ
パール、42アロイ及び、アルミニウム蒸着膜には、ア
ルミニウム金属を含むアルコキシドを主成分とするのが
好適である。
本発明で用いられる、加水分解及び加熱処理時の触媒と
しては、酸素及び、塩基系のものでも効果は期待される
が、カルボキシル基を含有スる金属塩及び、゛有機金属
化合物を用いることにより一層の効果が期待される。こ
れらの化合物としては、Na* Li+ Mg、 Ca
、Ba+ Zn及びFeなどの金属を含有するカルボン
酸塩及び、有機基特にアルキル基を含有し、かつSn 
* P b m F eあるいは、coのいずれかの金
属を含有するカルボン酸塩が有効である。カルボキシル
基としては、アルキル基を含む化合物がよく、一般式C
n’Ht’a+ t COO−(nは正整数)テ表ワサ
レル。
nが小さいほど、皮膜を形成する速度は大きい。
ゆっくりと緻密な膜を形成するにはn′が小さい化合物
を用いるときにはその配合量をへらすのがよい。特にこ
れらの金属塩の中では、金属として、At、Mg、Zn
及びSnなどを含む化合物が有効である。カルボン酸塩
及び、有機金属化合物などを具体的に列記すると ヒドロキシステアリン酸アルミニウム塩(C+t)bs
 Coo )zAtOI−1,C17H35C00At
(OH)iステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシ
ウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸リチウム、ステア
リン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム及びステ
アリン酸亜鉛などのカルボン酸塩類のほかに、 n−ブチルジエチル錫アセテート n−デジリジメチル錫アセテート ジーn−アミルエチル錫アセテート ジベンジル錫ジアセテート ジベンジル錫ジラウレート ジベンジル錫ジステアレート ジ−n−ブチル錫ジアセテート ジ−n−ブチル錫ジラウレート ジーn−ヘキシル錫ジラウレート ジメチル錫ジアセテート ジメチル錫ジ−n−ブチレート ジメチル錫ジ−n−オキサレート トリイソプロプル錫アセテート などの有機錫化合物のカルボン酸塩類などがあり、この
ほかに、ジブチル鉄ラウレート、ジメチル鉛ジラウレー
ト及び、ジブチルコバルトラウレートなどの化合物であ
る。
本発明で用いるカルボキシル基を含有する金属塩は、酸
系の触媒及び塩基系の触媒を配合した金属アルコキシド
に第3成分として加えても、クラックの少ない膜を形成
させることが期待される。
金属アルコキシドに対するカルボン酸の金属塩あるいは
有機金属化合物の配合割合は、金属アルコキシド100
電歇部に対して、0.1から30重量部の範囲で用いる
のがよ<、0.4から25重量部の範囲が好しい。ただ
し、複数の金属アルコキシドの組合せ方によって、クラ
ックを少なくさせる、金属塩及び有機金属化合物の最適
配合量がある。さらに、多成分の金属アルコキシドに対
して、種類の異なる複数の金属塩あるいは有機金属化合
物を組合せて用いても本発明の効果を著しく低下させる
ものではない。
ところで、金属アルコキシドから酸化物系の膜を形成す
る技術として、金属アルコキシドに加剰の水を加えて、
加水分解したり、おるいは少量の水を加えて、酸あるい
は塩基系の触媒によって粘稠なゲル状物にすることによ
っても得られることが知られている。本発明で見い出さ
れたカルボン酸の金属塩及び、有機金属化合物などは、
これらの水分を用いて膜を形成する方法にも併用するこ
とができる。
本発明で用いるところの有機溶媒としては、アルコール
数、ハロゲン含有炭化水素及び、芳香族系の溶媒が用い
られる。アルコールとしては、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアル
コール、メチルアルコール、アミルアルコールナトがら
る。ハロゲン含有炭化水素としては、トリクロルエチレ
ン、パークロロエチレンなどがよく、芳香族系の溶媒と
シテハベンゼン、トルエン、キシレンなどが用いられる
。これらの溶媒は、拳独あるいは2成分、3成分の混合
系で用いてもよい。また、水を添加して用いてもよい。
金属アルコキシドの種類によっては、空気中の水分ある
いは炭酸ガスによって加水分解してゲル化するものがあ
るので、金属アルコキシド、溶媒及び、触媒を配合する
場合には、乾燥した、炭酸ガスを含まない雰囲気中で取
扱うのがよい金属アルコキシドがある。このようなもの
としては、7、rあるいはTIのアルコキシドが上げら
れる。
加熱処理としては、室温から600c迄徐々に加熱する
のがよい。本発明では600c迄加熱していないが、6
00Cを越えた温度(ただし、基板が熱によって変化す
る温度を越えない)の加熱処理を行っても、本発明の効
果が著しく低下することはない。
〔発明の実が上側〕
以下に本発明の詳細な説明し、本発明の効果を明らかに
する。
実施例1 イソプロピルアルコール100重量部ニ、ケイ素テトラ
エトキシドを76.5重量部加え、さらにジブトキシマ
グネシウムを23.5重量部加えた。
これは、5insとMgOの重量百分率に換算するとそ
れぞれ80,2(lとなる。この混合液に、さらに、ジ
プチル錫ジラウレート5重量部を加えて攪拌した。この
混合液をシリコンウェハ上に塗布したのち、100Cに
30分加熱し、毎分10Cの速度で600C迄加熱した
。得られた皮膜の厚さは1μmであり、ピンホール及び
、クラックは発生しなかった。また、硬化物の熱線膨張
係数を測定したところ、Z5X10−6Gであった。
実施例2 実施例1において、8ichとMgOの組成比をそれぞ
れ85.15重量%となるようにした以外は、実施例1
と同様の操作を行った。得られた皮膜の厚さは1.1μ
mであったが、非常に小さなクラックの発生が見られた
。
実施例3〜5 実施例1において、5i02とMgOの組成比を大巾に
変動させた結果、SSO,が40重量−以下になるとク
ラックが発生し、85〜73重it%の範囲ではクラッ
クの発生は少ないことが判った。
実施例1〜5において測定した硬化物の熱線膨張係数を
第2図の2に示す。この図から、シリコンSiの熱線膨
張係数15X10−’C−”の付近に熱線膨張係数を示
すSiOx−MgO系組成物であればシリコンウェハに
クラック及びピンホールのない膜を形成できる関係にあ
ることを見い出した。
実施例6 ケイ素テトラエトキシドとアルミニウムトリイソプロポ
キシドを用いて、5iCh A40 2成分系の膜をシ
リコンウェハ上に作製した。その結果、Slへとして6
5〜45重量%となるような組成物であれば、クラック
が発生しないことを見い出した。SiC−AlxCh系
の熱線膨張係数と組成との関係を第1図の1に示す。
実施例7 ケイ素テトラエトキシドとホウ素トリプトキシドを用い
て、5jOz 8203系酸化膜を形成した。
この系の熱線膨張係数を第1図3に示す。
以上の実施例では、基板としてシリコンを用いた。シリ
コン以外の基板の熱線膨張係数を第1図の縦軸にプロッ
トした。このプロットと、第1図に示した1〜30曲a
を用いることにより、クラックを発生させない組成物を
めることができる。
なお、本発明では、主として、sio、−MOX系(こ
こでMOχは金属の酸化物を示す、Xは整数ないし分数
である)について示したが、このほかに異種金属の2成
分系酸化膜及び3成分系についても同様の処理によって
、クランクしない酸化物の組成比を得ることができる。
以上に開示した実施例から、本発明の効果が顕著に示さ
れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属アルコキシドを有機溶媒、水分及び触媒の存在
    下で加水分解して水酸化物とし、さらに加熱して酸化物
    系の塗布膜を基板上に形成する方法において、基板の膨
    張係数と同じ値になるように、24M類あるいはそれ以
    上の金属アルコキシドを配合することを特徴とする酸化
    物系塗布膜の形成方法。 2、特許請求の範囲第1項において、2種類あるいはそ
    れ以上の金属アルコキシドを配合して、膨張係数を基板
    に合せる方法として、単独成分の金属アルコキシドから
    得られる酸化物(−成分)の膨張係数の常用対数と、各
    成分の重量百分率との関係を用いることを特徴とする酸
    化物系塗布膜の形成方法。
JP58199078A 1983-10-26 1983-10-26 酸化物系塗布膜の形成方法 Pending JPS6091647A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325930A (ja) * 1986-07-18 1988-02-03 Toshiba Components Kk 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325930A (ja) * 1986-07-18 1988-02-03 Toshiba Components Kk 半導体装置

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