[发明专利]硅酯和金属氧化物的多层陶瓷涂层

说明书

在多种环境条件下都能工作的电子器件必须能经受各种应力下的湿度、热度以及耐磨性。据报导，在制备旨在提高电子器件的可靠性的涂层方面已做了大量的工作。然而在现在的常规涂层（包括瓷和金属包覆）中，没有一个在保护电子器件不受所有应力影响方面能做得很好。

电子器件失灵的一个普遍原因是半导体电路片的钝化表面上有微裂纹或空隙，从而引进了杂质。这样就有必要发明一种方法来阻止电子器件上的无机涂层形成微裂纹，空隙或针眼。

电子器件上的钝化涂层能提供绝缘，防止离子式的杂质，如氯离子（Cl^-）和钠离子（Na⁺），进入到电子器件里去干扰电子信号的传送。钝化涂层也可施加到电子器件上去以防湿度和挥发性有机化合物的影响。

在电子工业中曾对非晶形硅（下面简称a-Si）膜的各种不同应用做过许多研究。但是，对用a-Si膜来防止电子器件的环境或密封影响却无人知道。有关形成a-Si膜的问题，以前曾公布过不少可能的加工方法。例如，为了形成非晶形硅膜，曾使用过下述沉积加工法：化学蒸汽沉积（CVD）法，等离子增强CVD法，反应喷涂法，离子镀敷和光-CVD法，等等。一般说来，等离子增强CVD加工法已工业化了，并广泛用来沉积a-Si膜。

熟悉本专业的人都知道使用基板平面化来作为一种电子器件体内和金属化层之间的一个夹层。在Gupta和Chin所著的、1986年由美国化学学会出版的名为《微电子加工方法》第22章“自旋玻璃膜作为一种平面化的电解质的特性”第349-65页中指出了多级位互连系统，这些系统带有用加固或非加固的SiO₂玻璃膜这样一些常规中间级位电解质绝缘体层而形成的金属化级位绝缘。但是，CVD电解质膜最多只能提供基板特性的保形覆盖，对于用一涂复金属化层来实现连续的，均匀的分步覆盖来说，它是不利的。不好的分步覆盖会在导体里产生不连续的、薄薄的斑点，从而引起金属化层的剥蚀和电子器件的可靠性问题。自旋玻璃膜一直被用来作为金属化层之间的夹层绝缘，其中顶层是后来用平板印刷技术而成型。然而，人们尚不知道与平面化中间夹层绝缘相反的电子器件表面顶涂层的平面化。

根据先前技术，一种单一材料往往不能满足注意涂层、例如电子工业中的应用要求。诸如象微硬度，抗潮湿，离子绝缘，粘附性，韧性，抗张强度，热膨胀系数等等好多种涂层特性都需要由不同涂层的相继涂层来提供。

硅和含氮预陶瓷聚合物（如硅氮烷）已在许多专利文献中公开，这包括1983年9月13日Gual的美国专利第4，404，153号。在这项专利中，公开了一种制备R’₃Si NH-硅氮烷聚合物的加工方法，它是用含氮乙硅烷与（R’₃Si）₂NH相接触并起反应而成，这里R’指乙烯基，氢，含有一至三个碳原子的烷基或苯基。Gaul在其中还指出用预陶瓷硅氮烷聚合物来产生含氮硅碳陶瓷材料。

Gaul    1982年1月26日的美国专利第4，312，970中，用预陶瓷硅氮烷聚合物热解获得了陶瓷材料，那些聚合物是用有机氯硅烷和乙硅氮烷的反应制备而成。

Gaul    1982年7月20日的美国专利第4，340，619号中，用预陶瓷硅氮烷聚合物的热解获得了陶瓷材料，而那些聚合物是用含氮乙硅烷和乙硅氮烷反应制备而成。

Gannady    1985年9月10日的美国专利第4，540，803号中，用预陶瓷硅氮烷聚合物的热解而获得了陶瓷材料，而那些聚合物是用三氯硅烷和乙硅氮烷反应制备而成。

Dietz等人1975年1月7日的美国专利第3，859，126号中，用各种可供选择的包括SiO₂在内的多种氧化物来形成一种含有PbO，B₂O₃和ZnO的化合物。

Rust等人1963年10月30日美国专利第3，061，587号中，介绍了用二烃基二酰基含氧硅烷或者二烃基二烷氧硅烷和三烃基甲硅烷氧基二烷氧铝反应形成有序的有机硅铝氧化物共聚物的加工方法。

Glasser等人（1984年在《非结晶固体》P209-221杂志上刊登的一篇名为“关于制备和氮化硅石Sol/Gel膜的H₂O/TEOS比的影响”）不用附加的金属氧化物而采用四乙氧硅烷来生产以后高温氮化膜。