DE112004000058T5

DE112004000058T5 - Organosilicatpolymer-Verbundmaterial mit niedriger Dielektrizitätskonstante

Info

Publication number: DE112004000058T5
Application number: DE112004000058T
Authority: DE
Inventors: Moonhor Pohang Ree; Weontae Pohang Oh; Yong Taek Pohang Hwang; Byeongdu Pohang Lee
Original assignee: Pohang University of Science and Technology Foundation
Current assignee: Pohang University of Science and Technology Foundation
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2024-08-21
Also published as: US20060014845A1; DE112004000058B4; JP4065291B2; US7479509B2; JP2006515644A; KR100554157B1; WO2005019303A1; KR20050020225A

Abstract

Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial, hergestellt durch Erhitzen eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, in dem ein Organosilicatpolymer chemisch gebunden ist an ein radiales porenbildendes Polymer, das eine hydrolysierbare Alkoxysilyl-Endgruppe aufweist und als Kernmolekül verwendet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nanoporöses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial und auf einen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm, der dieses enthält. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein nanoporöses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante, das hergestellt worden ist aus einem einzigen Vorläufer eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, aus dem integrierte Hochleistungs-Schaltungen hergestellt werden können, die für Netzvorrichtungen von Informationsübermittlungs-, Informationsverarbeitungs- und Informationsspeicherungs-Systeme verwendet werden, sowie einen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm, der ein solches Polymer enthält.
Technischer Hintergrund
Zur Herstellung integrierter Mehrschichtenschaltungen auf dem elektronischen Gebiet mit verbessertem Leistungsvermögen und niedrigeren Herstellungskosten besteht ein neuer Trend darin, die Dichte der integrierten Mehrschichtenschaltungen zu erhöhen, beispielsweise die Anzahl der Speicher und Logic-Chips zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurde die Chip-Größe verringert. Gleichzeitig werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um ein neues dielektrisches Material zu entwickeln, mit dem die Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Films herabgesetzt werden kann. Ein Filmmaterial mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, das neuerdings verwendet wird, ist Siliciumdioxid mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 3,5 bis 4,0. Das Siliciumdioxid weist eine ausreichende physikalische Festigkeit und Wärmebeständigkeit auf, um verschiedenen chemischen oder thermischen Prozessen, die im Zusammenhang mit einem Halbleiter-Herstellungsverfahren stehen, standzuhalten.
Die neueren integrierten Mehrschichten-Hochleistungs-Schaltungen erfordern jedoch einen verhältnismäßig billigen Kupferleiter mit einer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit und ein neues Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante von 2,5 oder weniger. Signalretardations- und Übersprechdämpfungsphänomene, die mit einer Verringerung der Größe einer integrierten Schaltung einhergehen, wirken als schwerwiegende blockierende Faktoren gegenüber einer Leistungsverbesserung der Vorrichtung. Um diese Signalretardations- und Übersprechdämpfungs-Probleme zu lösen, wurden umfangreiche Studien über ein Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante durchgeführt. Die Entwicklung eines Materials mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante erfordert die Einführung von Poren im Nanomaßstab in ein dielektrisches Material oder einen dielektrischen Film. Dafür wird hauptsächlich eine thermische Zersetzung eines organischen Polymers angewendet, bei der Poren im Nanomaßstab gebildet werden können. Bei dieser neuen Technologie ist es jedoch schwierig, die Größe und die Verteilung der Poren im Nanomaßstab in einem idealen Umfang zu kontrollieren bzw. zu steuern. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Phasentrennungsphänomen zwischen einem dielektrischen Material und einem porenbildenden Polymer auftritt und als Folge davon ein Problem in Bezug auf eine mangelnde Gleichförmigkeit der Größe und Verteilung der Poren auftritt.
Beschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Neuerdings werden viele Studien durchgeführt, um dielektrische Materialien auf Basis von Silicat- und nanoporösen Silicat-Polymeren, aromatischen Polymeren, fluorierten aromatischen Polymeren, organischen/anorganischen Verbundmaterialien und dgl. zu entwickeln. Zusätzlich zu einer Dielektrizitätskonstante von 2,5 oder weniger erfordert die Entwicklung von Materialien mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante auch Verbesserungen in Bezug auf die Eigenschaften, die für ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Vorrichtung erforderlich sind, und in Bezug auf die Haltbarkeit der Halbleiter-Vorrichtungen, beispielsweise die thermische Stabilität, die mechanischen Eigenschaften, die chemisch-mechanische Politurätz-Kompatibilität, die Ätzeigenschaften, die Interface-Kompatibilität und die elektrischen Eigenschaften.
Technische Lösung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dielektrisches Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, das verschiedene ausgezeichnete Eigenschaften hat, die für ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Vorrichtung und für die Haltbarkeit einer Halbleiter-Vorrichtung erforderlich sind, sowie eine Halbleiter-Vorrichtung, die einen daraus hergestellten dielektrischen Film umfasst.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial, das hergestellt wird durch Erhitzen eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, bei dem ein Organosilicatpolymer chemisch gebunden wird an ein radiales porenbildendes Polymer, das durch eine hydrolysierbare Alkoxysilylgruppe abgeschlossen ist und als Kernmolekül verwendet wird.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Halbleiter-Vorrichtung, in der ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm verwendet wird, der ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterial umfasst.
Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm weist eine ultraniedrige Dielektrizitätskonstante von 1,40 bis 2,00 auf.
Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine schematische Ansicht dar, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen radialen Polymers erläutert;
2 stellt eine schematische Ansicht dar, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen organischen/anorganischen Hybridpolymers erläutert;
3 stellt eine schematische Ansicht dar, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterials erläutert;
4 zeigt ein FT-IR-Spektrum eines erfindungsgemäßen organischen/anorganischen Hybridpolymers gemäß Beispiel 1-1;
5 zeigt ein ¹H NMR-Spektrum des erfindungsgemäßen organischen/anorganischen Hybridpolymers gemäß Beispiel 1-1;
6 zeigt ein FT-IR-Spektrum eines erfindungsgemäßen organischen/anorganischen Hybridpolymers gemäß Beispiel 2-1;
7 zeigt ein ¹H NMR-Spektrum des erfindungsgemäßen organischen/anorganischen Hybridpolymers gemäß Beispiel 2-1;
8A–C zeigen jeweils ein FT-IR-Spektrum, ein ¹H NMR-Spektrum bzw. ein ¹³C NMR-Spektrum eines radialen Polymers gemäß Synthesebeispiel 1; und
9A–C zeigen jeweils ein FT-IR-Spektrum, ein ¹H NMR-Spektrum bzw. ein ¹³C NMR-Spektrum eines radialen Polymers gemäß Synthesebeispiel 2.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung näher beschrieben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Copolymer, das durch chemisches Binden eines Organosilicat-Polymers an ein organisches porenbildendes Polymer erhalten wird, das Poren im Nanomaßstab bilden kann, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterials mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante oder eines nanoporösen Organosilicatpolymer- Verbundmaterialfilms, in dem das Copolymer als Vorläufer verwendet wird. Das nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterial und der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm können eine konstante Porengröße von mehreren Nanometern (Durchmesser 5 bis 10 nm) aufweisen. Außerdem kann eine Phasentrennung zwischen dem Organosilicatpolymer und dem porenbildenden Polymer verhindert werden, wodurch eine gleichförmige Verteilung der Poren in dem Organosilicatpolymer-Verbundmaterial und in dem Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm ermöglicht wird.
Ein erfindungsgemäßes organisches/anorganisches Hybridpolymer wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt:
Zuerst werden ein radiales porenbildendes Polymer und ein Organosilicatpolymer miteinander gemischt und es wird ein Lösungsmittel zugegeben zur Bildung einer gleichförmigen Mischung. Das Lösungsmittel kann Tetrahydrofuran, Toluol, 1,3-Dioxan, 1,4-Dioxan, Ethanol oder eine Mischung davon sein. Eine Lösungsmittelmischung aus Toluol und Ethanol (Volumenverhältnis 1 : 1) ist bevorzugt. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel in einer Menge von 500 bis 1500 Gew.-Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht (100 Gew.-Teile) des radialen porenbildenden Polymers und des Organosilicatpolymers, verwendet. Die gewünschte Porenverteilung in dem als Endprodukt erhaltenen organischen/anorganischen Hybridpolymer kann erzielt werden durch geeignete Einstellung des Mischungsgewichtsverhältnisses zwischen dem radialen porenbildenden Polymer und dem Organosilicatpolymer. Vorzugsweise liegt das auf das Gewicht bezogene Mischungsverhältnis zwischen dem radialen porenbildenden Polymer und dem Organosilicatpolymer in einem Bereich von 1 : 99 bis 40 60. Wenn das Verhältnis zwischen dem radialen porenbildenden Polymer und dem Organosilicatpolymer außerhalb des Bereiches liegt, kann die Bildung von Poren im Nanomaßstab schwierig sein. Außerdem kann leicht eine Gelierung eines synthetisierten Hybrid-Polymers auftreten, wodurch die Entstehung einer gleichförmigen Lösung desselben in einem Lösungsmittel erschwert wird.
Danach wird ein Säurekatalysator der gleichförmigen Mischung zugegeben, um den pH-Wert der Mischung in geeigneter Weise einzustellen.
Der Säurekatalysator kann Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Säurekatalysator um eine wässrige Lösung der Chlorwasserstoffsäure mit einem pH-Wert von 1,0 bis 3,0. Eine wässrige Lösung der Chlorwasserstoffsäure mit einem pH-Wert von 2,0 wird in einem Volumen verwendet, die dem 2- bis 4-fachen des Gesamtgewichtes des Organosilicatpolymers entspricht.
Wenn der pH-Wert der wässrigen Chlorwasserstoffsäure-Lösung 3,0 übersteigt, kann die Sol-Gel-Polymerisation verzögert werden, wodurch die Herstellung eines Hybridpolymers mit einem geeigneten Molekulargewichtsbereich erschwert wird. Wenn der pH-Wert andererseits weniger als 1,0 beträgt, kann eine übermäßig starke Sol-Gel-Polymerisation ablaufen, die leicht zur Entstehung eines Polymergels führen kann, das in dem Lösungsmittel nicht gelöst ist.
Die Reaktionsmischung, die auf den gewünschten pH-Wert durch Zugabe des Säurekatalysators eingestellt worden ist, wird etwa 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird die Temperatur der Reaktionsmischung auf 40 bis 80 °C erhöht und diese wird 3 bis 6 Tage lang gerührt. Wenn die Reaktionstemperatur zu hoch ist oder die Reaktionsdauer zu lang ist, kann eine übermäßig hohe Polymerisation auftreten, wodurch ein unlösliches Polymergel entstehen kann. Wenn andererseits die Reaktionstemperatur zu niedrig ist oder die Reaktionsdauer zu kurz ist, kann es schwierig sein, ein Hybridpolymer mit einem geeigneten Molekulargewicht herzustellen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsprozess werden eine reaktionsfähige Trialkoxysilylgruppe des radialen porenbildenden Polymers und eine reaktionsfähige Alkoxysilylgruppe des Organosilicatpolymers einer Hydrolyse und einer Dehydrokondensation unterworfen, wodurch eine chemische Bindung zwischen dem radialen porenbildenden Polymer und dem Organosilicatpolymer entsteht.
Danach wird die resultierende Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und es wird dann destilliertes Wasser zugegeben, um den Säurekatalysator zu entfernen. Durch ein geeignetes Abtrennungsverfahren kann das gewünschte organische/anorganische Hybridpolymer erhalten werden.
Das organische/anorganischen Hybridpolymer weist eine Struktur der chemischen Bindung zwischen dem reinen radialen porenbildenden Polymer als Kernmolekül und dem Organosilicatpolymer auf, wie sie in 2 dargestellt ist.
Das Abtrennungsverfahren kann ausgewählt werden in Abhängigkeit von den Typen des radialen porenbildenden Polymers und des Organosilicatpolymers, die als Ausgangsmaterialien verwendet werden, es wird jedoch vorzugsweise das folgende Verfahren durchgeführt:
Der resultierenden Lösung wird ein Trocknungsmittel im Überschuss, wie z.B. wasserfreies Na₂SO₄, zugegeben, um restliche Feuchtigkeit zu entfernen. Dann wird ein Lösungsmittel aus dem resultierenden Produkt unter vermindertem Druck entfernt, um ein organisches/anorganisches Hybridpolymer abzutrennen, das ein radiales porenbildendes Polymer mit hoher Viskosität als Kernmolekül aufweist. Dem abgetrennten organischen/anorganischen Hybridpolymer wird ein Lösungsmittel, wie z.B. Pentan, zugegeben, um eventuelle Spuren eines Reaktionslösungsmittels zu entfernen, und es wird getrocknet, um das reine organische/anorganische Hybridpolymer zu erhalten.
Das erfindungsgemäß verwendete radiale porenbildende Polymer hat eine Struktur, wie sie in 1 dargestellt ist. Nach der 1 umfasst das radiale porenbildende Polymer einen zentralen Abschnitt und einen Verzweigungsabschnitt. Der Verzweigungsabschnitt weist eine funktionelle Endgruppe X auf. Die funktionelle Endgruppe ist eine hydrolysierbare Alkoxysilylgruppe, die an das Organosilicatpolymer chemisch gebunden sein kann. R' des Verzweigungsabschnitts kann gebildet werden durch Ringöffnungs-Polymerisation eines der cyclischen organischen Monomeren, die durch die Formeln 1A bis 1D dargestellt werden: Formel 1A
Formel 1B
Formel 1C
Formel 1D
worin a für eine Zahl von 2 bis 5 steht.
Das heißt, das erfindungsgemäße radiale porenbildende Polymer kann hergestellt werden durch Ringöffnungs-Polymerisation eines der cyclischen organischen Monomeren, die durch die Formeln 1A bis 1D dargestellt werden, in Gegenwart eines Polyols R-(OH)_k (k ≥ 2) und anschließende Umsetzung mit einer Methoxysilan- oder Ethoxysilan-Verbindung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Polyol um Di(trimethylolpropan), Di(pentaerythrit) oder ein Derivat davon.
Zu Beispielen für die hydrolysierbare Alkoxysilylgruppe gehören -OCONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ und -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ .
Der zentrale Abschnitt des radialen porenbildenden Polymers weist eine Etherstruktur auf, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus aliphatischen Ethern mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und aromatischen Ethern mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen. Ein konkretes Beispiel für den Ether ist Di(trimethylolpropan), Di-(pentaerythrit) oder ein Derivat davon, das mehrere Hydroxyl-Endgruppen aufweist.
Das hier verwendete radiale porenbildende Polymer wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt: zuerst wird eine Ringöffnungs-Polymerisation zwischen dem den zentralen Abschnitt aufbauenden Polyol und einem der cyclischen organischen Monomeren mit den Formeln 1A bis 1D durchgeführt zur Herstellung eines radialen Polymers, in dem X der 1 eine Hydroxygruppe (-OH) ist. Dann reagiert das radiale Polymer mit einer Silan-Verbindung, die eine Alkoxygruppe aufweist, um die Hydroxylgruppe in eine reaktive Alkoxysilylgruppe umzuwandeln.
Das radiale porenbildende Polymer weist eine Etherstruktur auf mit einer endständigen Methoxysilyl- oder Ethoxysilylgruppe der folgenden Formel 4: Formel 4
worin n steht für 2 bis 64, R aus dem Polyol abgeleitet ist, R-(OH)_k (k ≥ 2), X eine funktionelle Endgruppe ist, ausgewählt aus -OCONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ und -OCH₂CH(OH)-CH2O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ .
Das radiale porenbildende Polymer kann durch die folgende Formel 5 dargestellt werden. Formel 5
worin R₀ steht für -CH₂O-(CO-(CH₂)₅-O]_a-X und R₁ steht für -C₂H₅ oder -CH₂O-[CO-(CH₂)₅-O]_a-X, worin X einen Substituenten darstellt, ausgewählt aus -OCONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ und -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und a steht für 2 bis 20 und R₄ steht für eine substituierte oder unsubstituierte Alkylengruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder für eine substituierte oder unsubstituierte Arylengruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Das radiale porenbildende Polymer wird vorzugsweise durch die folgende Formel 2 oder 3 dargestellt: Formel 2
worin X steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ oder -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und n steht für 2 bis 20, Formel 3
worin X steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ oder -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und n steht für 2 bis 20.
Ein radiales porenbildendes Polymer und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind in der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 2003-0041384, eingereicht durch den gleichen Anmelden, beschrieben, auf deren gesamten Inhalt hier Bezug genommen wird.
Das hier verwendete Organosilicatpolymer weist ein Siliciumatom mit einem Wasserstoffatom, einer Methylgruppe oder einer Ethylgruppe auf und es weist eine reaktionsfähige Alkoxy-Endgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie z.B. eine hydrolysierbare Methoxy- oder Ethoxygruppe auf. Das Organosilicatpolymer hat ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht (M_w) von 3 000 bis 20 000 g/mol.
Das Organosilicatpolymer unterliegt keiner speziellen Beschränkung, kann jedoch ein solches sein, das nach dem Sol-Gel-Verfahren auf der Basis einer Hydrolyse, einer Dehydrolyse und einer Polykondensation eines oder mehrerer Silan-Verbindungen erhalten werden kann. Die Silan-Verbindungen werden ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Trichlorsilan, Methyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyldiethoxysilan, Methyldimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyldiethoxysilan, Ethyldimethoxysilan, Bistrimethoxysilylethan, Bistriethoxysilylethan, Bistriethoxysilylmethan, Bistriethoxysilyloctan und Bistrimethoxysilylhexan.
Methylsilsesquioxen, Hydrogensilsesquioxen oder Ethylsilsesquioxen können ebenfalls als Organosilicatpolymer verwendet werden.
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer, das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, weist ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 3 000 bis 100 000 g/mol auf. Nach dem Analysen-Ergebnis eines kernmagnetischen Resonanz-(NMR)-Spektrums umfasst das organische/anorganische Hybridpolymer 1 bis 50 Gew.-% des radialen Polymers und 50 bis 99 Gew.% des Organosilicatpolymers.
Das organische/anorganische Hybridpolymer mit den oben genannten Eigenschaften wird als einzelner (einziger) Vorläufer für die Herstellung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterials mit niedriger Dielektrizitätskonstante und eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms verwendet.
Das Organosilicatpolymer-Verbundmaterial mit niedriger Dielektrizitätskonstante kann erhalten werden durch Erhitzen des organischen/anorganischen Hybridpolymers, das 1 bis 50 Gew.-% des radialen porenbildenden Polymers aufweist, auf 200 bis 500 °C, sodass eine Sol-Gel-Aushärtung und Porenbildung durchgeführt werden.
Der organische Silicatpolymer-Verbundmaterialfilm mit niedriger Dielektrizitätskonstante kann erhalten werden durch Schleuderbeschichten mit einer einheitlichen Lösung des organischen/anorganischen Hybridpolymers in einem organischen Lösungsmittel eines Substrats und anschließendes Erhitzen auf 200 bis 500 °C zur Aushärtung und Porenbildung. Erfindungsgemäß kann das organische Lösungsmittel Methylisobutylketon, Aceton, Methylethylketon, Toluol oder eine Mischung davon sein und es kann in einer Menge von 50 bis 99 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des organischen/anorganischen Hybridpolymers, verwendet werden.
Vorzugsweise wird das Erhitzen unter einer Inertgasatmosphäre (z.B. unter Stickstoff oder Argon) oder unter einer Vakuumatmosphäre durchgeführt. Es bestehen keine Beschränkungen in Bezug auf das Substrat, das als Trägerelement verwendet wird. Beispielsweise kann das Substrat ein Siliciumsubstrat oder ein Glassubstrat sein.
Während des Erhitzens wird ein Organosilicat-Rest des organischen/anorganischen Hybridpolymers durch Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens gehärtet. Andererseits wird ein radialer porenbildender Polymeranteil thermisch zersetzt unter Bildung von Poren im Nanomaßstab. Eine chemische Bindung zwischen dem radialen porenbildenden Polymer und dem Organosilicatpolymer kann eine Phasetrennung des radialen porenbildenden Polymers während des thermischen Aushärtungsverfahrens verhindern. Daher können die durch die thermische Zersetzung gebildeten Poren in einem Nanomaßstab-Bereich kontrolliert (gesteuert) werden und sie können in einem vollständig ausgehärteten Organosilicatpolymer gleichförmig verteilt sein. Die Porosität des so hergestellten Organosilicatpolymer-Verbundmaterials variiert in Abhängigkeit von dem Anfangsgehalt des radialen porenbildenden Polymers. Im Allgemeinen weist das Organosilicatpolymer-Verbundmaterial einen Brechungsindex von 1,40 bis 1,20 bei einer Wellenlänge von 633 nm, einer Porosität von 1 bis 40 und eine Dielektrizitätskonstante von 1,40 bis 2,00 auf.
Die Dicke des Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms kann eingestellt bzw. kontrolliert werden durch Einstellung der Konzentration des organischen/anorganischen Hybridpolymers in der gleichförmigen Lösung und durch die Rotationsgeschwindigkeit bei der Schleuderbeschichtung.
Wie vorstehend beschrieben, weist ein organisches/anorganisches Hybridpolymer gemäß der vorliegenden Erfindung ein radiales porenbildendes Polymer auf. Daher können in einem Organosilicatpolymer-Verbundmaterial und in einem Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm Poren im Nanomaßstab in gleichförmiger Weise gebildet werden. Das nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterial kann eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen und ist daher geeignet als ein Filmmaterial, insbesondere als ein dielektrisches Filmmaterial für die nächste Generation von Halbleiter-Vorrichtungen mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante. Wenn der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm für eine Halbleiter-Vorrichtung verwendet wird, ist es bevorzugt, die Dicke des Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms auf einen Bereich von 50 bis 2000 nm einzustellen.
Art der Durchführung der Erfindung Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben. Die folgenden Beispiele dienen jedoch lediglich der Erläuterung der Erfindung und die Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt.
Synthesebeispiel 1
Radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (M_w (gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht) = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃)
40 g (344,5 mmol) ε-Caprolacton und 2 g (8,5 mmol) Di(trimethylol)propan wurden in einen vollständig getrockneten Reaktor (Reaktionsgefäß) eingeführt, gerührt und unter einer Stickstoffatmosphäre auf 110 °C erhitzt. Wenn die Reaktionsmischung nach dem vollständigen Aufschmelzen und Mischen transparent wurde, wurden 4 mL einer 1 %igen Toluol-Lösung von Zinn(II)-2-ethylhexanoat in einer Menge, entsprechend 1/100 mol des Di(trimethylol)propans zugegeben. Der alle Reaktanten enthaltende Reaktor wurde 24 h lang bei 110 °C kontinuierlich gerührt. Nach Beendigung der Reaktion wurde ein synthetisiertes Polymer in einer geringen Menge Tetrahydrofuran gelöst und es wurde kaltes Methanol dann zugegeben, um die Ausfällung des Polymers zu induzieren. Das ausgefallene Polymer wurde abgetrennt und im Vakuum getrocknet, wobei man ein weißes, 4-verzweigtes radiales Polymer (Zwischenprodukt) in einer Ausbeute von 90 % oder mehr erhielt, bei dem M_w = 7 000 g/mol und X in der Formel 2 für Wasserstoff steht.
12,0 g des radialen Polymers wurden in einen vollständig getrockneten Reaktor eingeführt und dann wurden 200 mL Tetrahydrofuran zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde durch Rühren vollständig gelöst, wobei man eine transparente und gleichförmige durchmischte Lösung erhielt. 6,0 g 3-Isocyanatpropyl-triethoxysilan wurden zu der gemischten Lösung zugegeben und es wurde 48 h lang unter einer Stickstoffatmosphäre bei 60 °C gerührt. Nach Beendigung der Reaktion wurde ein Lösungsmittel aus der resultierenden Lösung unter vermindertem Druck entfernt, danach wurde Pentan zugegeben zur Bildung eines 4-verzweigten radialen Polymers (Polymer A), in dem M_w = 8 000 g/mol und X in der Formel 2 für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ steht mit einer reaktionsfähigen Triethoxysilan-Endgruppe. Das radiale Polymer wurde durch Abscheidung abgetrennt und dann unter Vakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 90 % oder mehr. Die Anwesenheit des Polymers A wurde durch ein Infrarot(IR)-Spektrum und einer kernmagnetisches Resonanz(NMR)-Spektrum identifiziert (vgl. 8A bis 8C).
Synthesebeispiel 2
Radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅)₃)
Ein weißes 6-verzweigtes radiales Polymer, in dem X in der Formel 3 für Wasserstoff steht, wurde auf die gleiche Weise wie in dem Synthesebeispiel 1 angegeben synthetisiert, jedoch mit der Ausnahme, dass 20 g (175 mmol) ε-Caprolacton, 0,9 g (3,6 mmol) Di(pentaerythrit) und Zinn(II)-2-ethylhexanoat in einer Menge entsprechend 1/100 mol des Di(pentaerythrits) verwendet wurden. Die Ausbeute betrug 90 % oder mehr und M_w betrug 8 000 g/mol.
10 g des radialen Polymers wurden mit 8 g 3-Isocyanatpropyltriethoxysilan auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel 1 beschrieben umgesetzt, wobei man ein 6-verzweigtes radiales Polymer (Polymer B) mit M_w = 9 000 g/mol und X in der Formel 3 steht für -OCONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ mit einer reaktionsfähigen Triethoxysilan-Endgruppe erhielt. Wie in Beispiel 1 wurde die Anwesenheit des Polymers B durch NMR und IR identifiziert (vgl. 9A bis 9C).
Beispiel 1-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) als porenbildendes Polymer enthält
1 g eines radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) und 9 g Methylsilsesquioxen (M_w = 3 000 g/mol) wurden in einen vollständig getrockneten Reaktor eingeführt und es wurden 100 mL einer Lösungsmittelmischung aus Toluol und Ethanol (Volumenverhältnis 1 : 1) zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoffatmosphäre gleichförmig gerührt. Zu der Reaktionsmischung wurden portionsweise 30 mL einer wässrigen Chlorwasserstoffsäure-Lösung (pH 2,0) zugegeben. Alle Reaktanten in dem Reaktor wurden 1 h lang bei Raumtemperatur kontinuierlich gerührt und dann 4 Tage lang bei 60 °C gehalten.
Nach Beendigung der Reaktion wurde die resultierende Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und dann wurde destilliertes Wasser zugegeben, um die als Katalysator verwendete Chlorwasserstoffsäure durch Extraktion zu entfernen. Danach wurde überschüssiges wasserfreies Na₂SO₄ zu der resultierenden Lösung zugegeben, um Spuren von Feuchtigkeit zu entfernen, danach wurde filtriert und es wurde ein Reaktionslösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt, wobei man ein organisches/anorganischen Hybridpolymer-Zwischenprodukt mit einer hohen Viskosität erhielt. Das organische/anorganische Hybridpolymer-Zwischenprodukt wurde durch Zugabe von Pentan von restlichem Lösungsmittel befreit und getrocknet, wobei man ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: 80 %) erhielt, worin M_w = 5 000 g/mol, wie in 2 dargestellt.
Die Anwesenheit des organischen/anorganischen Hybridpolymers wurde durch das IR-Spektrum, das NMR-Spektrum und durch Molekulargewichtsmessung identifiziert (vgl. 4 und 5).
Beispiele 1-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w: 5 500 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton)-Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiele 1-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 800 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 2-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) als porenbildendes Polymer enthielt
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 500 g/mol), wie in 2 dargestellt, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 beschrieben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 1 g eines radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) anstelle von 1 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) verwendet wurde.
Die Anwesenheit des organischen/anorganischen Hybridpolymers wurde durch IR-Spektrum, NMR-Spektrum und Molekulargewichtsmessung identifiziert (vgl. 6 und 7).
Beispiel 2-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: 80 %, M_w = 7 000 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiele 2-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 7 700 g/mol) wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiele 2-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiele 3-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (bei dem X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅) steht) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 000 g/mol) wurde, wie in 2 dargestellt, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (worin X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) anstelle des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) verwendet wurde.
Beispiel 3-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 200 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 3-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 000 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 4-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (worin X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 400 g/mol), wie in 2 dargestellt, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) anstelle des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ ) verwendet wurde.
Beispiel 4-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 7 000 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 4-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 7 400 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅)) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 5-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (worin X in der Formel 2 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 000 g/mol) wie in 2 darstellt, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt unter Verwendung von 1 g eines radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 100 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 9 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol).
Beispiel 5-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 200 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 100 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 5-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 000 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 100 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 6-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (wobei X in der Formel 3 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 400 g/mol), wie es in 2 dargestellt ist, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt unter Verwendung von 1 g eines radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 9 g Methylsilsesquioxen (M_w = 3 000 g/mol).
Beispiel 6-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 900 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 6-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 6-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 7400 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 6-1 beschrieben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 100 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 7-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (wobei X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 100 g/mol), wie in 2 darstellt, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 6-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) anstelle des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (X in der Formel 3 steht für -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ ) verwendet wurde.
Beispiel 7-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 5 500 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 7-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 000 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 8 000 g/mol) (X in der Formel 2 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 8-1
Herstellung eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, das ein radiales (ε-Caprolacton-) Polymer (wobei X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) als porenbildendes Polymer enthält
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 % oder mehr, M_w = 6 200 g/mol), wie in 2 darstellt, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt unter Verwendung von 1 g eines radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) und 9 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol).
Beispiel 8-2
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 6 900 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 2 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) und 8 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Beispiel 8-3
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer (Ausbeute: etwa 80 %, M_w = 7 500 g/mol) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 3 g des radialen (ε-Caprolacton-) Polymers (M_w = 9 000 g/mol) (X in der Formel 3 steht für -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ ) und 7 g des Methylsilsesquioxens (M_w = 3 000 g/mol) verwendet wurden.
Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung von Filmen mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstanten unter Verwendung der organischen/anorganischen Hybridpolymeren nach den obigen Beispielen als einzelne (einzige) Vorläufer.
Beispiel 9-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 1-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichmäßig gelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM durch Schleuderbeschichtung aufgebracht unter Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf eine Temperatur von 400 °C gebracht und 60 min lang bei der gleichen Temperatur gehalten. Zu diesem Zeitpunkt war das in dem dünnen Film enthaltene Organosilicatpolymer thermisch gehärtet und das radiale porenbildende Polymer wurde bei 250 °C oder höher thermisch zersetzt zur Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Temperatursteigerung abgekühlt, wobie man einen nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante erhielt, wie in 3 dargestellt.
Ein dünner Film, hergestellt nur aus Methylsilsesquioxen wies einen Brechungsindex von etwa 2,30 bis 3,00 auf. Die erfindungsgemäßen Verbundmaterial-Filme gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung wiesen einen relativ niedrigen Brechungsindex auf als Folge der Anwesenheit von Poren im Nanomaßstab, verglichen mit dem dünnen Film, der nur aus Methylsilsesquioxen hergestellt worden war.
Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm dieses Beispiels wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,140 ± 0,020 auf.
Beispiel 9-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 1-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 1-1 verwendet wurde.
Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm hatte eine Dielektrizitätskonstante von 1,880 ± 0,020.
Beispiel 9-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 1-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 1-1 verwendet wurde.
Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm hatte eine Dielektrizitätskonstante von 1,740 ± 0,040.
Beispiel 10-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 2-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichmäßig aufgelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat durch Schleuderbeschichten bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM aufgebracht unter Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre auf 400 °C gebracht mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 2 °C/min und 60 min lang bei der gleichen Temperatur gehalten. Zu diesem Zeitpunkt war das radiale porenbildende Polymer, das in dem dünnen Film enthalten war, thermisch zersetzt, wodurch sich Poren in dem dünnen Film gebildet hatten. Nach der Wärmebehandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Temperatursteigerung abgekühlt unter Bildung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm hatte eine Dielektrizitätskonstante von 2,120 ± 0,020.
Beispiel 10-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 10-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 2-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiel 2-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm hatte eine Dielektrizitätskonstante von 1,850 ± 0,020.
Beispiel 10-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 10-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 2-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 2-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm hatte eine Dielektrizitätskonstante von 1,700 ± 0,040.
Beispiel 11-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 3-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichförmig aufgelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Anwendung einer Schleuderbeschichtung auf ein Siliciumsubstrat aufgebracht bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM unter Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min lang bei der gleichen Temperatur gehalten. Dabei wurde das radiale porenbildende Polymer, das in dem dünnen Film enthalten war, thermisch zersetzt unter Bildung von Poren in dem Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit, wie er erhitzt worden war, abgekühlt unter Bildung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,040 ± 0,020 auf.
Beispiel 11-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 3-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 3-1 verwendet wurde.
Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,810 ± 0,020 auf.
Beispiel 11-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass 1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 3-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 3-1 verwendet wurde.
Der erhaltene Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,710 ± 0,040 auf.
Beispiel 12-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 4-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichförmig gelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Schleuderbeschichten in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat aufgebracht bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM zur Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min lang bei dieser Temperatur gehalten. Dabei wurde das radiale porenbildende Polymer, das in diesem Film enthalten war, thermisch zersetzt unter Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der er erhitzt worden war, abgekühlt zur Bildung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,050 ± 0,020 auf.
Beispiel 12-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12-1 hergestellt, wobei diesmal jedoch das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 4-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 4-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,850 ± 0,020 auf.
Beispiel 12-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 4-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 4-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,730 ± 0,040 auf.
Beispiel 13-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 5-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichförmig aufgelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Schleuderbeschichten in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM aufgebracht zur Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min lang bei dieser Temperatur gehalten. Dabei wurde das radiale porenbildende Polymer, das in dem dünnen Film enthalten war, thermisch zersetzt zur Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Temperaturerhöhung abgekühlt unter Bildung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,990 ± 0,020 auf.
Beispiel 13-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 13-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 5-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 5-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,820 ± 0,030 auf.
Beispiel 13-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 13-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 5-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 5-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,690 ± 0,030 auf.
Beispiel 14-1
Herstellung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 6-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichmäßig aufgelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Schleuderbeschichten in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM aufgebracht zur Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm. Die Dicke des dünnen Films kann durch Variieren der Konzentration der gemischten Lösung oder der Umdrehungsgeschwindigkeit beim Schleuderbeschichten eingestellt werden. Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min lang bei der gleichen Temperatur gehalten. Dabei wurde das radiale porenbildende Polymer, das in dem dünnen Film enthalten war, thermisch zersetzt unter Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Ge schwindigkeit wie bei der Temperatursteigerung abgekühlt unter Bildung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstanten, wie in 3 dargestellt. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,100 ± 0,030 auf.
Beispiel 14-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 14-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 6-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 6-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,805 ± 0,030 auf.
Beispiel 14-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 14-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 6-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 6-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,710 ± 0,040 auf.
Beispiel 15-1
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 7-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichförmig gelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Schleuderbeschichten in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat aufgebracht bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM zur Bildung eines dünnen Films.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min bei der gleichen Temperatur gehalten. Dabei wurde das in dem dünnen Film enthaltene radiale porenbilden de Polymer thermisch zersetzt zur Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Temperatursteigerung abgekühlt zur Herstellung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstanten, wie in 3 dargestellt. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,100 ± 0,020 auf.
Beispiel 15-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 7-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 7-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,830 ± 0,030 auf.
Beispiel 15-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 7-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 7-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,680 ± 0,050 auf.
Beispiel 16-1
Bildung eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedriger Dielektrizitätskonstante
1 g des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 8-1 wurde in 9 g Methylisobutylketon gleichförmig gelöst zur Herstellung einer gemischten Lösung. Die gemischte Lösung wurde durch Schleuderbeschichten in Form eines Überzugs auf ein Siliciumsubstrat aufgebrachte bei etwa 1 000 bis 5 000 UpM zur Bildung eines dünnen Films. Die Dicke des dünnen Films betrug etwa 100 nm.
Der so hergestellte dünne Film wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 2 °C/min auf 400 °C gebracht und 60 min lang bei dieser Temperatur gehalten. Dabei wurde das radiale porenbildende Polymer, das in dem dünnen Film enthalten war, thermisch zersetzt zur Bildung von Poren in dem dünnen Film. Nach der thermischen Behandlung wurde der dünne Film mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Temperatursteigerung abgekühlt zur Herstellung eines nanoporösen Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante. Der nanoporöse Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 2,110 ± 0,020 auf.
Beispiel 16-2
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiels 8-2 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 8-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,790 ± 0,020 auf.
Beispiel 16-3
Ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16-1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass das organische/anorganische Hybridpolymer des Beispiel 8-3 anstelle des organischen/anorganischen Hybridpolymers des Beispiels 8-1 verwendet wurde. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm wies eine Dielektrizitätskonstante von 1,650 ± 0,040 auf.
Industrielle Anwendbarkeit
Ein organisches/anorganisches Hybridpolymer der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch Erzeugung einer chemischen Bindung zwischen einem radialen porenbildenden Polymer mit einer reaktionsfähigen Endgruppe gemäß 1 und einem Organosilicatpolymer. Das organische/anorganische Hybridpolymer kann als einzelner (einziger) Vorläufer für die Bildung eines Organosilicatpolymers-Verbundmaterials und eines Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilms verwendet werden, der Poren im Nanogrößenbereich aufweist und eine niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm kann als dielektrischer Film für eine Halbleiter-Vorrichtung verwendet werden.
Zusammenfassung
Bereitgestellt werden ein poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial, das hergestellt worden ist durch Erhitzen eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, in dem ein Organosilicatpolymer chemisch gebunden ist an ein radiales porenbildendes Polymer, das eine hydrolysierbare Alkoxysilyl-Endgruppe aufweist und als Kernmolekül verwendet wird, sowie eine Halbleiter-Vorrichtung, in der ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm verwendet wird, der das poröse Organosilicatpolymer-Verbundmaterial enthält. Der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm weist eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante auf und ist daher verwendbar als dielektrischer Film einer Halbleiter-Vorrichtung.

Claims

Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial, hergestellt durch Erhitzen eines organischen/anorganischen Hybridpolymers, in dem ein Organosilicatpolymer chemisch gebunden ist an ein radiales porenbildendes Polymer, das eine hydrolysierbare Alkoxysilyl-Endgruppe aufweist und als Kernmolekül verwendet wird.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Erhitzen auf 200 bis 500 °C durchgeführt wird.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das Organosilicatpolymer durch Hydrolyse, Dehydrolyse und Polykondensation an das radiale porenbildende Polymer chemisch gebunden worden ist.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, bei dem es sich bei der hydrolysierbaren Alkoxysilylgruppe des radialen porenbildenden Polymers handelt um -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ oder -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ .
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer umfasst einen Verzweigungsabschnitt, der eine hydrolysierbare Alkoxysilylendgruppe aufweist, und einen zentralen Abschnitt, der mit dem Verzweigungsabschnitt verbunden ist, und in dem der zentrale Abschnitt gebildet worden ist durch einen Ether, ausgewählt aus aliphatischen Ethern mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und aromatischen Ethern mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 5, in dem der zentrale Abschnitt des radialen porenbildenden Polymers gebildet worden ist durch Verwendung von Di(trimethylolpropan), Di(pentaerythrit) oder eines Derivats davon, das mehrere Hydroxyl-Endgruppen aufweist.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem der Verzweigungsabschnitt des radialen porenbildenden Polymers hergestellt worden ist durch Ringöffnungspolymerisation einer der cyclischen Verbindungen, dargestellt durch die Formeln 1A bis 1D: Formel 1A
Formel 1B
Formel 1C
Formel 1D
worin a für die Zahl 2 bis 5 steht.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer eine Etherstruktur mit einer Methoxysilan- oder Ethoxysilan-Endgruppe der Formel 4 aufweist: Formel 4
worin n steht für eine Zahl von 2 bis 64, R abgeleitet ist von einem Polyol R-(OH)_k, worin k ≥ 2, und X steht für eine funktionelle Endgruppe, ausgewählt aus -CONH-(CN₂)₃-Si(OC₂H₅)₃, -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂N₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ und -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ .
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 8, in dem das radiale porenbildende Polymer dargestellt wird durch die folgende Formel 5: Formel 5
worin R₀ steht für -CH₂O-[CO-(CH₂)₅-O]_a-X und R₁ steht für -C₂H₅ oder -CH₂O-[CO-(CH₂)₅-O]_a-X, worin X einen Substituenten darstellt, ausgewählt aus -OCONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -OCH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ und -OCH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und a steht für eine Zahl von 2 bis 20 und R₄ steht für eine substituierte oder unsubstituierte Alkylengruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen oder für eine substituierte oder unsubstituierte Arylengruppe mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das Organosilicatpolymer ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Methylsilsesquioxen, Ethylsilsesquioxen und Hydrogensilsesquioxen.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, bei dem das Organosilicatpolymer erhalten worden ist durch Hydrolyse, Dehydrolyse und Polykondensation einer oder mehrerer Silan-Verbindungen und die Silan-Verbindungen ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Trichlorsilan, Methyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Methyldiethoxysilan, Methyldimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyldiethoxysilan, Ethyldimethoxysilan, Bi strimethoxysilylethan, Bistriethoxysilylethan, Bistriethoxysilylmethan, Bistriethoxysilyloctan und Bistrimethoxysilylhexan.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer dargestellt wird durch die Formel 2
worin X steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ oder -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und n steht für eine Zahl von 2 bis 20.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer dargestellt wird durch die Formel 3
worin X steht für -CONH-(CH₂)₃-Si(OC₂H₅) ₃ , -CH₂CH(CH₃)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃) ₂ (OC₂H₅), -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OC₂H₅) ₂ oder -CH₂CH(OH)-CH₂O(CH₂)₃-Si(CH₃)(OCH₃) ₂ und n steht für eine Zahl von 2 bis 20.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 20 000 g/mol hat und das Organosilicatpolymer ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 3 000 bis 20 000 g/mol hat.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das organische/anorganische Hybridpolymer ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 3 000 bis 100 000 g/mol hat.
Poröses Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach Anspruch 1, in dem das radiale porenbildende Polymer 1 bis 50 Gew.-% und das Organosilicatpolymer 50 bis 99 Gew.-% ausmachen.
Halbleiter-Vorrichtung, in der ein Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm verwendet wird, der das poröse Organosilicatpolymer-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 17, in der der Organosilicatpolymer-Verbundmaterialfilm eine Dielektrizitätskonstante von 1,40 bis 2,00 aufweist.