[发明专利]硅质薄膜形成用组合物及应用所述组合物的硅质薄膜的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在电子装置中形成硅质薄膜的组合物，还涉及应用所述组合物的硅质薄膜的形成方法。详细地，本发明涉及用于形成浅槽隔离结构的含聚硅氮烷的组合物，该结构为了在电子装置如半导体元件的制造中绝缘的目的而设置在电子元件中；本发明还涉及应用所述组合物形成硅质薄膜的方法。

背景技术

在电子装置如半导体元件中，半导体部件如晶体管、电阻等被排列在基片上。由于所述部件必须彼此电绝缘，需要形成分离它们的区域。所述区域被称为“隔离区域”。迄今，隔离区域通常通过在半导体基片的表面上有选择地形成绝缘薄膜而提供。

同时，近来在电子装置技术领域内，密度和集成度越来越高。随着密度和集成度变得越高，形成具有与所需集成度相应的精密性的隔离结构变得越困难。因此，期望提供一种新的隔离结构以满足所需的精密性。作为能满足需求的隔离结构之一，提出了槽隔离结构。槽隔离结构通过在半导体基片上形成精细的槽，而后用绝缘材料填充槽，以将位于每个槽的一侧的部件与另一侧的部件电绝缘而制造。如此对部件电绝缘的结构相对于传统的结构可以减少隔离区域，因此在目前对达到需要的集成度是有效的。

为了制造槽隔离结构，可应用例如CVD法或高密度等离子体CVD法(例如，见专利文献1)。然而，如果依据上述方法填充具有目前需要的精密性的槽(例如100nm或更小的槽)时，在填充的槽中常常出现一些空隙。所述结构缺陷容易使基片的物理强度劣化和/或消弱绝缘性能。

为了有利地填充槽，(例如在专利文献1中)建议通过用氢氧化硅溶液涂布基片，而后加热所施加的溶液以将氢氧化硅转化成二氧化硅来填充槽。然而，在所述方法中，当氢氧化硅转化成二氧化硅时，体积会收缩，并常常形成裂纹。

为避免裂纹，(例如在专利文献1和2中)还建议用聚硅氮烷代替上述方法中的氢氧化硅。当聚硅氮烷转化成二氧化硅时，其体积收缩小于氢氧化硅。因此，可以避免由体积收缩形成的裂纹。所述方法包含如下步骤：涂布含聚硅氮烷的组合物以填充槽，而后在氧化气氛下处理涂布的组合物以制造由高纯度和高密度二氧化硅制成的槽隔离结构。由于组合物充分填充进槽中，所述方法具有形成很少空隙的优点。然而，本发明人已经发现，如果用这种方法形成槽隔离结构，将存在下述问题，即由于表面的蚀刻率与槽内的蚀刻率的差别，涂布组合物的薄膜被不均匀蚀刻。其原因假定如下。当聚硅氮烷转化成二氧化硅以形成硅质薄膜时，反应条件如表面的氧气供给量与槽内的氧气供给量存在细微差别。因此，槽内得到的硅质薄膜的特征与槽外得到的不同，而且其依赖于槽的深度。结果，推测槽内的硅质薄膜的密度低从而导致上述问题。特别地，上述问题在关于装置设计和/或加工设计的限制上常常需要的低温处理时变得如此严重，以至于具有高的高宽比的槽内的薄膜以较高的蚀刻率被蚀刻。由于目前半导体装置被越来越密地集成，位置依赖性蚀刻率成为更严重的问题。

[专利文献1]日本第3178412号专利(0005至0016段)[专利文献2]日本特许未审第2001-308090号公开公报

[专利文献3]日本特许未审第2005-120029号公开公报

发明内容

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种组合物，用于即使在精细槽中也能形成致密和均匀的硅质薄膜。

本发明涉及一种硅质薄膜形成用组合物，该组合物包含：

一种包含四价硅原子的聚硅氮烷化合物，该四价硅原子的四个键全部与非氢原子连接，并且该聚硅氮烷化合物通过一种由通式(A)表示的卤代硅烷化合物或两种或更多种该卤代硅烷化合物的组合共氨解作用得到，通式(A)为

X-(SiY₂)_n-X        (A)

其中X是卤素，Y是卤素或氢，条件是每个X和每个Y可以彼此相同或不同，n是2或更大的数；和

一种能溶解所述的聚硅氮烷化合物的溶剂。

本发明还涉及一种硅质薄膜的形成方法，该方法包含：

涂布步骤，其中用上述硅质薄膜形成用组合物涂布硅基片的凹凸表面，和

硬化步骤，其中涂布的基片在氧气气氛或在含水蒸气的氧化气氛下，在低于1000℃的温度下进行热处理，以使所述的组合物转化成薄膜形式的二氧化硅。

本发明还涉及由上述硅质薄膜的形成方法形成的硅质薄膜，特征在于基于全氢聚硅氮烷的厚度收缩率，其具有95％或更低的厚度收缩率。