[發(fā)明專利]聚硅烷-聚硅氮烷共聚物及其制備和使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080048280.3
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102597066A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋·陳;E·S·梅爾;B·T·源;S·王;馬克·A·瓦努斯;周曉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 道康寧公司
• 主分類號: C08G77/62
• 分類號: C08G77/62;C09D183/16
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

相關(guān)申請的交叉引用

無。

發(fā)明背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型聚硅烷-聚硅氮烷共聚物(共聚物)及其制備和使用方法。該共聚物可制備成組合物。該聚合物可用于制備空隙填充薄膜或用于鑄造纖維。薄膜可填充具有寬度100≤納米(nm)和高寬比(A/R)≥6的空隙。

背景

淺溝槽隔離(STI)可用來實(shí)現(xiàn)裝置例如集成電路(IC)中的晶體管之間的適當(dāng)隔離。STI包括在半導(dǎo)體基材中形成溝槽，且然后用絕緣材料填充溝槽。這些填充的溝槽限定活動區(qū)域的尺寸和位置。IC上的金屬前電介質(zhì)(pre-metal?dielectric，PMD)層將結(jié)構(gòu)與金屬互連層電隔離且將其與降低電學(xué)性能的污染性離子電隔離。PMD層可能要求填充具有高A/R的窄溝槽。絕緣材料沉積到溝槽中以形成阻擋層并使表形平面化?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)和旋涂玻璃沉積(spin-on?glass?deposition，SOD)是通常用來填充半導(dǎo)體基材上的溝槽以形成介電層，例如二氧化硅(SiO₂)和基于二氧化硅的層的技術(shù)。

典型的CVD方法包括將基材放置到反應(yīng)器腔室中，在反應(yīng)器腔室中引入并加熱過程氣體。這引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)促使所期望的層沉積到基材上?？墒褂肅VD方法制備由例如具有式SiH₄的硅烷或具有式Si(OC₂H₅)₄的四乙氧基硅烷制成的二氧化硅膜。通過CVD沉積的硼和磷摻雜的硅玻璃(BPSG)也是用于CVD方法中的PMD材料。首先BPSG膜沉積到CVD腔室中并其后在850℃(高于BPSG回流溫度)熔爐退火以消除空洞并改善平面化。然而，由于IC器件的尺寸迅速接近納米級，即使在高溫退火后，用無空洞BPSG填充這些狹窄的、高高寬比(A/R≥6)的溝槽變得困難。當(dāng)工業(yè)力求在更低的退火溫度例如700℃下加工PMD膜時(shí)，PMD的嚴(yán)格空隙填充變得愈加有挑戰(zhàn)性。多種類型的CVD工藝是已知的，例如大氣壓CVD、低壓CVD或等離子體增強(qiáng)CVD。然而，CVD方法可能具有如下缺點(diǎn)：由于工藝期間形成的空洞，當(dāng)溝槽尺寸接近納米級時(shí)，充分的溝槽填充變得困難，尤其是對于動態(tài)隨機(jī)存取存儲(DRAM)裝置。因此CVD技術(shù)不適合用于填充具有窄的寬度和高A/R的溝槽。

在典型的SOD方法中，包含膜形成材料例如甲基硅倍半氧烷(MSQ)樹脂和氫硅倍半氧烷(HSQ)樹脂的溶液被沉積到旋轉(zhuǎn)基材上以形成均一薄膜。溶液的可紡性直接影響薄膜的性質(zhì)和性能。膜形成材料沉積到基材上后，膜形成材料被固化。如果溝槽中的固化的膜形成材料可抵抗HF濕腐蝕(wet?etching)，那么可獲得良好的溝槽填充特性。為實(shí)現(xiàn)對HF濕腐蝕的抗性，在溝槽中的固化的材料必須是致密的和/或疏水的以提供與熱二氧化硅相當(dāng)?shù)腍F腐蝕速率。在SOD工藝中，已知由于疏水碳的引入，MSQ樹脂可以以良好腐蝕抗性填充小空隙。然而，因?yàn)镾TI和PMD的應(yīng)用都處于半導(dǎo)體芯片的最敏感區(qū)域，碳可導(dǎo)致嚴(yán)重的電學(xué)問題，例如漏電。因此，IC制造商，特別是動態(tài)隨機(jī)存取存儲(DRAM)裝置制造商對找到用于溝槽填充應(yīng)用的無碳SOD材料溶液感興趣。