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TWI777165B - 用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層及電子裝置 - Google Patents

用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層及電子裝置 Download PDF

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TWI777165B
TWI777165B TW109116204A TW109116204A TWI777165B TW I777165 B TWI777165 B TW I777165B TW 109116204 A TW109116204 A TW 109116204A TW 109116204 A TW109116204 A TW 109116204A TW I777165 B TWI777165 B TW I777165B
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金義賢
盧健培
司空峻
李忠憲
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Abstract

提供了一種用於形成二氧化矽層的組成物，包含全氫聚矽氮烷和溶劑，其中在CDCl3 中的全氫聚矽氮烷的1 H-NMR光譜中，當從N3 SiH1 和N2 SiH2 導出的波峰稱為波峰1且從NSiH3 導出的波峰稱為波峰2時，比率（P1 /(P1 +P2 )）大於或等於0.77，且比率（PA /PB ）大於或等於約1.5。P1 、P2 、PA 及PB 的定義與說明書中的定義相同。

Description

用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層及電子裝置
本發明有關於一種用於形成二氧化矽層的組成物、使用所述組成物製造的二氧化矽層以及包含二氧化矽層的電子裝置。
本申請要求2019年5月17日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2019-0057715號的優先權和權益，所述專利申請的全部內容以引用的方式併入本文中。
隨著半導體技術發展，已對具有高集成度和高速度的半導體記憶體單元進行研究，以便在較小半導體晶片中增大集成度且提高性能。然而，由於半導體需要高集成度，且電線之間的間隔變得更窄，因此可能出現RC延遲（電阻-電容延遲）、串擾、響應速度降低以及類似現象，且因此導致半導體互連方面的問題。為解決這一問題，可能需要裝置之間的適當分離。
因此，裝置之間的適當分離通過廣泛使用由含矽材料形成的二氧化矽層作為半導體裝置的層間絕緣層、平面化層、鈍化膜、裝置之間的絕緣層以及類似層來執行。二氧化矽層用作顯示裝置和類似裝置以及半導體裝置的保護層、絕緣層以及類似層。
在半導體裝置（40奈米或小於40奈米的半導體裝置（諸如液晶））中，圖案正以較高集成密度發展，因此根據集成密度發展，將使用可流動化學氣相沉積（Flowable Chemical Vapor Deposition；F-CVD）或塗布方法形成的二氧化矽層用作填充到窄圖案中的絕緣層。為提供具有絕緣特性的二氧化矽層，將包含無機聚矽氮烷的塗布液用作旋塗介電質（Spin-On Dielectric；SOD）。在這種情況下，取決於基底的位置，二氧化矽層的厚度（thickness；THK）有偏差，因此可能對以下製程具有不利影響，這可能對產品的絕緣特性具有不利效果。
具體地說，在通過旋塗法將無機聚矽氮烷溶液塗布且固化於圖案晶圓上時，出現了二氧化矽層的厚度取決於晶圓的位置、圖案塊的位置以及類似物而變化的現象。當層具有非均一厚度（THK）時，其可對如化學機械拋光（chemical mechanical polishing；CMP）的以下製程具有不利影響。
因此，常規技術已嘗試通過增加聚矽氮烷合成的分子量來解決所述問題，但其可能在增加聚矽氮烷的分子量時因接觸濕氣而導致膠凝的問題。
一實施例提供一種用於形成二氧化矽層的組成物，當形成二氧化矽層時，所述組成物能夠提供具有極佳厚度（THK）均一性的二氧化矽層。
另一實施例提供一種使用用於形成二氧化矽層的組成物製造的二氧化矽層。
另一實施例提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。
一實施例提供一種用於形成二氧化矽層的組成物，所述組成物包含全氫聚矽氮烷（perhydropolysilazane, PHPS）和溶劑，其中在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中，當從N3 SiH1 和N2 SiH2 導出的波峰稱為波峰1且從NSiH3 導出的波峰稱為波峰2時，波峰1的面積（P1 ）相對於波峰1和波峰2的總面積（P1 +P2 ）的比率（P1 /(P1 +P2 )）大於或等於0.77，且當從波峰1與波峰2的波峰之間的最小點到4.78 ppm的面積稱為區域B且從4.78 ppm到波峰1的最小點的面積稱為波峰1的面積的區域A時，且區域A的面積（PA ）相對於區域B的面積（PB ）的比率（PA /PB ）大於或等於約1.5。
用於形成二氧化矽層的組成物在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中可具有約0.77到約0.82的波峰1的面積相對於波峰1和波峰2的總面積的比率（P1 /(P1 +P2 )）。
用於形成二氧化矽層的組成物在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中可具有約1.5到約2.0的區域A的面積（PA ）相對於區域B的面積（PB ）的比率（PA /PB ）。
全氫聚矽氮烷（PHPS）可具有約3,000克/莫耳到約30,000克/莫耳的重量平均分子量。
全氫聚矽氮烷（PHPS）可具有約5,000克/莫耳到約15,000克/莫耳的重量平均分子量。
可按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以約0.1重量%到約30重量%的量包含全氫聚矽氮烷（PHPS）。
溶劑可包含苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷（p-menthane）、二丙醚、二丁醚、茴香醚（anisole）、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮以及其組合。
另一實施例提供一種由用於形成二氧化矽層的組成物製造的二氧化矽層。
另一實施例提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。
根據一實施例的用於形成二氧化矽層的組成物在形成二氧化矽層時可提供具有極佳層厚度THK均一性的二氧化矽層。
根據另一實施例，二氧化矽層可具有極佳厚度（THK）均一性，由此增加包含所述二氧化矽層的電子裝置的半導體良率。
下文中，詳細地描述本發明的實施例。然而，這些實施例是示範性的，本發明不限於此，且本發明由請求項的範圍限定。
將理解，當將如層、膜、區域或基底的元件提及為「在」另一元件「上」時，所述元件可直接在另一元件上，或還可存在介入元件。相反，當將元件提及為「直接在」另一元件「上」時，不存在介入元件。
在下文中，描述一種根據一實施例的用於形成二氧化矽層的組成物。
根據一實施例，一種用於形成二氧化矽層的組成物包含全氫聚矽氮烷（PHPS）和溶劑，其中在CDCl3 中的全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中，當從N3 SiH1 和N2 SiH2 導出的波峰稱為波峰1且從NSiH3 導出的波峰稱為波峰2時，波峰1的面積（P1 ）相對於波峰1和波峰2的總面積（P1 +P2 ）的比率（P1 /(P1 +P2 )）大於或等於0.77，且當從波峰1與波峰2的波峰之間的最小點到4.78 ppm的面積稱為區域B且從4.78 ppm到波峰1的最小點的面積稱為波峰1的面積的區域A時，且區域A的面積（PA ）相對於區域B的面積（PB ）的比率（PA /PB ）大於或等於約1.5。
聚矽氮烷是指聚合物中的矽原子與氮原子彼此連續且交替地鍵結（矽氮烷鍵結）以形成基本骨架的聚合物，且全氫聚矽氮烷（PHPS）是指在聚矽氮烷的矽原子和氮原子處取代的元素中的全部是氫（hydrogen；H）的聚合物。
當通過1 H-NMR光譜來分析全氫聚矽氮烷（PHPS）時，可證實從由全氫聚矽氮烷（PHPS）中的N3 Si-H、N2 Si-H2 以及NSi-H3 表示的單元導出的三種類型的Si-H官能基（參考圖1）。
在這種情況下，在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中，各波峰的面積與包含於對應官能基中的氫（H）的數量成比例，因此隨著對應官能基的數量變得更多，波峰面積變得更大。因此，這意味著隨著面積比P1 /(P1 +P2 )變得更高，N3 SiH1 官能基和N2 SiH2 官能基比NSiH3 官能基更多地存在於全氫聚矽氮烷（PHPS）中。
同時，具有約3,000克/莫耳到約30,000克/莫耳的重量平均分子量的全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜展現寬廣波峰，其中從N3 Si-H和N2 Si-H2 導出的波峰（例如圖1中所示的波峰1）和從NSi-H3 導出的波峰（例如圖1中所示的波峰2）在不同ppm範圍內形成，因此在1 H-NMR光譜中相異的兩個波峰中觀察到波峰；但從N3 Si-H和N2 Si-H2 導出的波峰在與彼此類似的ppm範圍內作出，因此波峰展現為呈兩個波峰在1 H-NMR光譜中顯著交疊的形狀。
如在上文中，全氫聚矽氮烷（PHPS）展現從N3 Si-H和N2 Si-H2 導出的波峰在1 H-NMR光譜中顯著交疊的形狀，因此在常規上，僅在定義或分析全氫聚矽氮烷（PHPS）時考慮波峰1和波峰2的特性或面積比，但僅通過所述特性或面積比並不足以定義全氫聚矽氮烷（PHPS）的結構或特性。
在半導體裝置中，將通過可流動化學氣相沉積（F-CVD）或塗布方法形成於絕緣層上的二氧化矽層用於開發圖案的集成密度。為提供具有絕緣特性的二氧化矽層，將包含無機聚矽氮烷的塗布液用作旋塗介電質（SOD）。在這種情況下，取決於基底的位置，二氧化矽層的厚度有偏差，這對包含二氧化矽層的電子裝置的絕緣特性具有不利影響。為解決所述問題，常規技術試圖增加用於形成二氧化矽層的組成物中所包含的聚矽氮烷的分子量，但這當在增加聚矽氮烷的分子量時將聚矽氮烷與濕氣接觸時導致膠凝的問題。
關於所述問題，本發明人發現，當區域A與區域B的面積比PA /PB 以及波峰1與波峰2之間的面積比P1 /(P1 +P2 )同時在預定範圍內時，顯著提高從用於形成二氧化矽層的包含全氫聚矽氮烷（PHPS）和溶劑的組成物獲得的二氧化矽層的厚度均一性，從而完成本發明。
換句話說，當根據一實施例的用於形成二氧化矽層的組成物包含溶劑和P1 /(P1 +P2 )大於或等於約0.77且PA /PB 大於或等於約1.5的全氫聚矽氮烷（PHPS）時，且當使用所述組成物將二氧化矽層塗布於晶圓上時，可顯著提高二氧化矽層的厚度均一性。
當通過包含溶劑和全氫聚矽氮烷（PHPS）來製備固化層時，其可提供具有極佳膜厚度均一性的二氧化矽層，所述全氫聚矽氮烷具有：大於或等於約0.77的波峰面積比P1 /(P1 +P2 )，其中波峰1從N3 SiH1 和N2 SiH2 導出，且波峰2從NSiH3 導出；以及大於或等於約1.5的區域A與區域B的面積比PA /PB ，其中區域B（例如圖1中的區域B）是指從波峰1與波峰2的波峰之間的最小點到波峰1中的約4.78 ppm的區域，且區域A（例如圖1中的區域A）是指從約4.78 ppm到波峰1的最小點的區域。
在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中，面積比P1 /(P1 +P2 )大於或等於約0.77和面積比PA /PB 大於或等於約1.5的兩個條件可同時滿足，但當其中的任一個不滿足時，便難以提供根據一實施例的具有極佳厚度（THK）均一性的二氧化矽層。
同時，在將全氫聚矽氮烷（PHPS）溶液塗布且固化於圖案晶圓上期間，層的厚度可取決於晶圓的位置和圖案塊的位置以及類似物而變化。具體地說，在將用於形成二氧化矽層的組成物塗布且固化於晶圓上時，在晶圓上所塗布的二氧化矽層的厚度一般隨著從圖案塊的中心到圖案塊的邊緣而減小。由此，其在圖案塊的中心與邊緣之間產生二氧化矽層的厚度差，從而減小整個層的厚度均一性。
圖2為繪示晶圓中的圖案塊3的一部分的橫截面示意圖，其中通過將全氫聚矽氮烷溶液塗布於根據一實施例的圖案化晶圓1上且隨後沿晶圓的直徑切割而形成二氧化矽層2。參考圖2，高度He低於高度Hc，其中He是指在圖案塊3的邊緣上，更具體地說，在來自圖案塊的邊緣的第二圖案線4的上部末端上所塗布的二氧化矽層的厚度，且Hc是指形成於圖案塊的中心上的圖案線5的上部末端上所塗布的二氧化矽層的厚度。換句話說，隨著He與Hc變得彼此更相似，二氧化矽層的厚度均一性可變得更好；因此隨著He/Hc變得更接近於約1，二氧化矽層的厚度均一性可變得更好。
因此，當在如一實施例中的全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中，P1 /(P1 +P2 )的面積比大於或等於約0.77，且同時PA /PB 的面積比大於或等於約1.5時，由用於形成二氧化矽層的包含全氫聚矽氮烷（PHPS）的組成物形成的二氧化矽層的He/Hc接近於約1，意味著對應二氧化矽層具有極佳厚度均一性。
在一實例實施例中，P1 /(P1 +P2 )可以是約0.77到約0.82，例如約0.775到約0.82、約0.78到約0.82、約0.785到約0.82、約0.79到約0.82、約0.795到約0.82、約0.80到約0.82、約0.77到約0.815、約0.77到約0.81、約0.77到約0.805或約0.77到約0.80，但不限於此。當P1 /(P1 +P2 )滿足所述範圍時，從用於形成二氧化矽層的對應組成物獲得的二氧化矽層可具有極佳膜厚度（THK）均一性特性。
在一實例實施例中，PA /PB 可以是約1.5到約2.0，例如約1.6到約2.0、約1.7到約2.0、約1.8到約2.0、約1.9到約2.0、約1.5到約1.9、約1.5到約1.8、約1.5到約1.7、約1.5到約1.6、約1.6到約1.9、約1.7到約1.9或約1.5到約1.8，但不限於此。當PA /PB 滿足所述範圍時，從用於形成二氧化矽層的組成物獲得的二氧化矽層可具有極佳膜厚度（THK）均一性特性。
同時，全氫矽氮烷的1 H-NMR光譜可通過以下操作來測量：將所合成全氫聚矽氮烷（PHPS）溶解到呈適當濃度的溶劑中；使用旋轉蒸發器去除溶劑；以及向其添加用於測量1 H-NMR光譜的溶劑（例如CDCl3 （氯仿-d））以得到用於測量1 H-NMR光譜的溶液。測量1 H-NMR光譜的方法為本領域中的一般技術人員所熟知。
全氫聚矽氮烷（PHPS）的重量平均分子量可以是約3,000克/莫耳至約30,000克/莫耳，例如約4,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約5,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約5,000克/莫耳至約25,000克/莫耳、約5,000克/莫耳至約20,000克/莫耳、約5,000克/莫耳至約15,000克/莫耳、約5,000克/莫耳至約10,000克/莫耳、約6,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約7,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約8,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約9,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約10,000克/莫耳至約30,000克/莫耳、約10,000克/莫耳至約25,000克/莫耳、約10,000克/莫耳至約20,000克/莫耳或約10,000克/莫耳至約15,000克/莫耳，但不限於此。當全氫聚矽氮烷（PHPS）的重量平均分子量滿足所述範圍時，由用於形成二氧化矽層的組成物形成的二氧化矽層可具有極佳的膜厚度（THK）均一性特性。
可按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以以下濃度包含全氫聚矽氮烷（PHPS）：約0.1重量%到約30重量%，例如約0.5重量%到約30重量%、約1.0重量%到約30重量%、約1重量%到約25重量%、約3重量%到約25重量%、約5重量%到約25重量%、約10重量%到約25重量%、約15重量%到約25重量%、約1重量%到約20重量%、約3重量%到約20重量%、約5重量%到約20重量%、約10重量%到約20重量%或約20重量%，但不限於此。
用於形成二氧化矽層的組成物中所包含的溶劑不受特定限制,只要所述溶劑可溶解全氫聚矽氮烷（PHPS）且不與全氫聚矽氮烷反應即可。所述溶劑可包含例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮或其組合，但不限於此。
根據一實施例的用於形成二氧化矽層的組成物可更包含熱酸產生劑（thermal acid generator；TAG）。
熱酸產生劑可以是用以改善開發用於形成二氧化矽層的組成物的特性的添加劑，且因此使得在相對低溫度下開發出所述組成物的有機矽烷類縮聚物。
如果熱酸產生劑因熱量而產生酸（H+ ），那麼熱酸產生劑可包含任何化合物而不受特定限制。具體地說，熱酸產生劑可包含在90℃或高於90℃下活化並產生足夠的酸而且還具有低揮發性的化合物。
熱酸產生劑可例如選自以下：甲苯磺酸硝基苯甲酯、苯磺酸硝基苯甲酯、苯酚磺酸酯以及其組合。
可按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以約0.01重量%到約25重量%的量包含熱酸產生劑。在所述範圍內，縮聚物可在低溫下開發且同時具有改善的塗布特性。
用於形成二氧化矽層的組成物可更包含表面活性劑。
表面活性劑不受特定限制，且可以是例如：以下非離子表面活性劑：聚氧乙烯烷基醚（如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油醇醚以及類似物）、聚氧乙烯烷基烯丙基醚（如聚氧乙烯壬基酚醚以及類似物）、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯（如脫水山梨糖醇單月桂酸酯、脫水山梨糖醇單棕櫚酸酯、脫水山梨糖醇單硬脂酸酯、脫水山梨糖醇單油酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇三硬酯酸酯以及類似物）；以下氟類表面活性劑：伊夫妥（EFTOP）EF301、伊夫妥EF303、伊夫妥EF352（托化工製品有限公司（Tochem Products Co., Ltd.））、麥格菲斯（MEGAFACE）F171、麥格菲斯F173（大日本油墨及化學有限公司（Dainippon Ink & Chem., Inc.））、氟洛拉（FLUORAD）FC430、氟羅拉FC431（住友3M（Sumitomo 3M））、旭硝子AG710（Asahi guardAG710）、索龍（Surflon）S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106（旭玻璃有限公司（Asahi Glass Co., Ltd.））以及類似物；其它矽酮類表面活性劑，如有機矽氧烷聚合物KP341（信越化學有限公司（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.））以及類似物。
可按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以約0.001重量%到約10重量%的量包含表面活性劑。在所述範圍內，可改善溶液的分散，且同時可改善層的均一厚度。
本發明的另一實施例提供一種二氧化矽層，所述二氧化矽層由用於形成二氧化矽層的組成物製備。
二氧化矽層可通過將根據一實施例的用於形成二氧化矽層的包含溶劑和全氫聚矽氮烷的組成物塗布於基底上且固化所述組成物而形成。確切地說，二氧化矽層可通過使用用於製造二氧化矽層的方法來製造，所述方法包含將用於形成二氧化矽層的組成物塗布於基底上；將塗布有用於形成二氧化矽層的組成物的基底乾燥；以及在大於或等於約150℃的惰性氣體氛圍下固化所述組成物。
舉例來說，用於形成二氧化矽層的組成物可使用如旋塗方法、狹縫塗布、噴墨印刷的溶液法來塗布。
基底可以是例如裝置基底，如半導體、液晶以及類似物，但不限於此。
所獲得的二氧化矽層還可提供使用如SEM（由日立（Hitachi）SU-8230製造）的設備塗布於晶圓上的二氧化矽層的橫截面視圖。
根據一實施例的二氧化矽層具有極佳層厚度（THK）均一性，因此其可有效用於以下用途：例如保護層（如絕緣層）、電荷膜以及硬塗層、半導體電容器以及類似物。絕緣層可用於例如電晶體裝置與位線之間、電晶體裝置與電容器之間以及類似情況，但不限於此。本發明的另一實施例提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。所述電子裝置可包含顯示裝置、半導體、圖像傳感器以及類似物。
下文中，參考實例更詳細地說明本發明。然而，這些實例是示範性的，且本發明不限於此。實例 合成實例 1 ： 製備全氫聚矽氮烷 （ PHPS ） 半 成品 （ A ）
用乾燥氮氣代替具有攪拌器和溫度控制器的2升反應器的內部。將1,500克無水吡啶添加到反應器中且在5℃下冷卻。隨後，歷經一小時向其緩慢添加100克二氯矽烷。隨後，歷經3小時將70克氨水緩慢添加到反應器中。在完成氨水添加之後，歷經30分鐘添加乾燥氮氣，且去除反應器中殘餘的氨水。在乾燥氮氣氛圍下使用1微米鐵氟龍（Teflon）過濾器過濾所獲得的白色漿料產物以得到1,000克過濾物。在添加1000克無水二甲苯之後，使用旋轉蒸發器用二甲苯取代吡啶的溶劑，將其重複3次，以使得固體含量是80%，且使用具有0.1微米孔徑的鐵氟龍過濾器將其過濾。獲得具有80%的固體含量和3,000克/莫耳的重量平均分子量的全氫聚矽氮烷（PHPS）半成品（A）。製備全氫聚矽氮烷（ PHPS ） 實例 1
將由合成實例1獲得的40克全氫聚矽氮烷（PHPS）半成品（A）、365克無水吡啶以及75克無水二甲苯添加到具有攪拌器和溫度控制器的1升反應器中，且在100℃下加熱並攪拌直到達到表1中所示的重量平均分子量為止。在完成反應之後，將在50℃下用二丁醚取代溶劑的過程重複4次，且隨後由0.1微米鐵氟龍過濾器通過將固體濃度調整為20%而將其過濾，以得到具有9,292克/莫耳的重量平均分子量的全氫聚矽氮烷（PHPS）。實例 2 到實例 5 以及比較例 1 到 比較例 5
將合成實例1所獲得的40克全氫聚矽氮烷（PHPS）半成品（A）添加到具有攪拌器和溫度控制器且以表1中所示的含量添加有無水吡啶和無水二甲苯的1升反應器中，且在100℃下加熱，且隨後攪拌直到使其中的每一個達到表1中所示的重量平均分子量為止。在完成反應之後，將在50℃下用二丁醚取代溶劑的過程重複4次，且將固體濃度調整為20%並由0.1微米鐵氟龍過濾器過濾，從而得到根據實例2到實例5以及比較例1到比較例5的分別具有表1中所示的重量平均分子量（weight average molecular weight；Mw）的全氫聚矽氮烷（PHPS）。重量平均分子量（Mw）是通過凝膠滲透色譜法（Gel Permation Chromatography，GPC）測量的聚苯乙烯換算值。
（表1）
無機聚矽氮烷半成品（A）（克） 無水吡啶（克） 無水二甲苯（克） Mw（克/莫耳）
實例1 40 365 75 9,292
實例2 40 410 30 9,256
實例3 40 184 16 9,278
實例4 40 237 43 9,271
實例5 40 237 43 7,119
比較例1 40 151 49 8,367
比較例2 40 102 18 12,689
比較例3 40 102 18 9,649
比較例4 40 151 49 5,819
比較例5 40 77 3 10,003
評估 1 ： 全氫聚矽氮 烷 （ PHPS ） 的 1 H-NMR 光譜中的 波峰 1 、 波峰 2 以及 區域 A 、區域 B 的面積測量
將根據實例1到實例5以及比較例1到比較例5的0.1克全氫聚矽氮烷（PHPS）溶液（固體濃度20%）各自添加到小瓶中，且使用旋轉蒸發器去除溶劑。將乾燥溶液與2.0克CDCl3 （氯仿-d）溶劑混合以得到用於測量1 H-NMR光譜的溶液。針對在300 MHz下的1 H-NMR光譜測量所述溶液。
在1 H-NMR光譜中，各自測量從N3 SiH1 和N2 SiH2 導出的波峰1和從NSiH3 導出的波峰2的面積，且各自測量在波峰1與波峰2的波峰之間的最小點到波峰1的區域中的4.78 ppm之間的區域B以及4.78 ppm與波峰1的最小點之間的區域A的面積。
P1 /(P1 +P2 )是指波峰1相對於波峰1和波峰2的總面積的面積比，且PA /PB 是指區域A與區域B的比率。
表2中展現波峰1、波峰2、區域A以及區域B的NMR積分、P1 /(P1 +P2 )以及PA /PB 。評估 2 ： 製備二氧化矽層和 He/Hc 測量
由旋塗器將從實例1到實例5以及比較例1到比較例5獲得的全氫聚矽氮烷（PHPS）溶液各自塗布於8英寸晶圓（圖案晶圓）上，所述8英寸晶圓形成有具有0.7微米的線寬、0.7微米的間隔寬度以及1.0微米的高度的圖案。在將全氫聚矽氮烷溶液在150℃下預烘烤2分鐘之後，將其在氧氣（O2 ）氛圍下在1,000℃下加熱，且在H2 /O2 氛圍下在對應溫度下固化1小時，從而得到形成有根據實例1到實例5以及比較例1到比較例5的每一組成物的二氧化矽層。
將塗布有二氧化矽層的圖案晶圓沿直徑切割，且隨後測量在來自圖案塊的邊緣的第二圖案線的上部末端處的二氧化矽層的厚度He和在圖案塊的中心的圖案線的上部末端處的二氧化矽層的厚度Hc。表2中展現He除以Hc的He/Hc值。
（表2）
NMR積分值 P1 /(P1 +P2 ) PA /PB He/Hc
區域A 區域B 波峰1 波峰2
實例1 52.0 27.2 79.2 20.8 0.792 1.92 0.69
實例2 52.1 28.0 80.1 19.9 0.801 1.86 0.62
實例3 48.8 30.0 78.7 21.3 0.787 1.63 0.49
實例4 50.0 28.7 78.6 21.4 0.786 1.74 0.44
實例5 48.8 30.0 78.8 21.2 0.788 1.62 0.44
比較例1 47.0 29.6 76.6 23.4 0.766 1.59 0.29
比較例2 46.1 32.0 78.1 21.9 0.781 1.44 0.29
比較例3 45.5 32.8 78.3 21.7 0.783 1.39 0.26
比較例4 46.2 32.3 78.5 21.5 0.785 1.43 0.21
比較例5 44.3 34.1 78.4 21.6 0.784 1.30 0.16
參考表2，在其中波峰1相對於波峰1和波峰2的總面積的面積比P1 /(P1 +P2 )大於或等於0.77而且區域A與區域B的面積比PA /PB 大於或等於1.5的實例1到實例5的情況下，He/Hc大於或等於至少0.44。
相反，在其中P1 /(P1 +P2 )小於0.77而且PA /PB 大於或等於1.5的比較例1的情況下，He/Hc是0.29，因此證實層的厚度均一性差於根據實例1到實例5的二氧化矽層。
另外，甚至在P1 /(P1 +P2 )大於或等於0.77但PA /PB 小於1.5的比較例2到比較例5的情況下，所有He/Hc均小於或等於0.29，因此證實與實例1到實例5的情況相比，二氧化矽層的厚度均一性並不令人滿意。
因而，當P1 /(P1 +P2 )大於或等於0.77且同時PA /PB 大於或等於1.5時，He/Hc變得更接近於1。根據這些結果，二氧化矽層在圖案塊的中心與邊緣之間具有二氧化矽的小的厚度差，即具有極佳的整體厚度均一性。
雖然已結合當前被認為實用的實例實施例的內容描述了本發明，但應理解，本發明不限於所公開的實施例。相反，旨在覆蓋包含在所附請求項的精神和範圍內的各種修改和等效佈置。因此，上述實施例應理解為示範性的，但不以任何方式限制本發明。
1:晶圓 2:二氧化矽層 3:圖案塊 4:第二圖案線 5:圖案線
圖1繪示在全氫聚矽氮烷（PHPS）的1 H-NMR光譜中的波峰1、波峰2、區域A以及區域B的區間。 圖2是通過在圖案化晶圓上形成二氧化矽層且隨後沿晶圓的直徑切割的一些圖案塊的橫截面示意圖。

Claims (8)

  1. 一種用於形成二氧化矽層的組成物，包括全氫聚矽氮烷和溶劑，其中在CDCl3中的所述全氫聚矽氮烷的1H-NMR光譜中，當從N3SiH1和N2SiH2導出的波峰稱為波峰1且從NSiH3導出的波峰稱為波峰2時，波峰1的面積(P1)相對於波峰1和波峰2的總面積(P1+P2)的比率(P1/(P1+P2))大於或等於0.77，且當從波峰1與波峰2的波峰之間的最小點到4.78ppm的面積稱為區域B且從4.78ppm到波峰1的最小點的面積稱為波峰1的面積的區域A時，且區域A的面積(PA)相對於區域B的面積(PB)的比率(PA/PB)大於或等於1.5，其中所述全氫聚矽氮烷具有6,000克/莫耳至30,000克/莫耳的重量平均分子量。
  2. 如請求項1所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述全氫聚矽氮烷的1H-NMR光譜中的波峰1的面積相對於波峰1和波峰2的總面積的比率(P1/(P1+P2))是0.77到0.82。
  3. 如請求項1所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中區域A的面積(PA)相對於區域B的面積(PB)的比率(PA/PB)是1.5到2.0。
  4. 如請求項1所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述全氫聚矽氮烷具有6,000克/莫耳到15,000克/莫耳的重量平均分子量。
  5. 如請求項1所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中按用於形成所述二氧化矽層的所述組成物的總量計，包含0.1重量%到30重量%的量的所述全氫聚矽氮烷。
  6. 如請求項1所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述溶劑包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮或其組合。
  7. 一種二氧化矽層，由如請求項1到請求項6中任一項所述的用於形成二氧化矽層的組成物製造。
  8. 一種電子裝置，包括如請求項7所述的二氧化矽層。
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