[发明专利]有机硅树脂组合物和沟槽隔离的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于形成高纯度二氧化硅膜的有机硅树脂组合物以 及使用该有机硅树脂组合物的沟槽隔离的形成方法。

背景技术

对于分离将多个元件高密度地集成而形成的半导体装置的元件 间的技术，已知有沟槽隔离。沟槽隔离结构主要是通过干法蚀刻在硅 基板上挖沟槽，在其中埋入SiO₂，最后通过化学机械研磨法(CMP)使 其平坦而形成。该沟槽隔离与通过LOCOS(硅的局部氧化)法形成的隔 离相比，不会使起因于鸟嘴(bird beak)等的工艺的隔离尺寸增加，因此 适合元件的高集成化。

上述结构的沟槽隔离通常按照“初めての半導体プロセス”(前田 和夫著，(株)工业调查会，2001年，166～173页)所述的方法等形成。 常规的沟槽隔离形成法首先是通过化学气相生长(CVD法)法，在硅基 板的上面层合二氧化硅(SiO₂)膜和作为氧化掩模的氮化硅(Si₃N₄)膜。

接着，通过常规的光刻法，用抗蚀剂在氮化硅膜的上面形成具有 沟槽图案的蚀刻掩模，通过反应性离子蚀刻等各向异性蚀刻，以贯穿 氮化硅膜和氧化硅膜的状态在硅基板上形成沟槽。然后例如通过热氧 化法或化学气相生长法在沟槽的内壁形成氧化硅膜，接着，例如通过 化学气相生长法在沟槽的内部和氮化硅膜的上面形成氧化硅堆积层。 然后，通过化学机械研磨法(CMP)使埋入部分平坦化，形成沟槽隔离。

但是，通过上述形成方法形成的沟槽隔离中，即使通过化学气相 生长法在沟槽内部形成覆盖较好的含有二氧化硅的绝缘体，如果沟槽 的长宽比(沟槽深度/沟槽宽度)为1以上，则形成的二氧化硅的内部产 生局部的气孔。因此，进行之后的热处理步骤时，可能会出现因产生 的气孔膨胀而破坏沟槽隔离的情形。

为此，作为局部的气孔发生较少的二氧化硅堆积层的形成方法， 采用将臭氧和四乙氧基硅烷(TEOS)的混合气体用作反应气体的化学 气相生长法。但是该方法中，在上述长宽比为2以上的沟槽内部形成 的二氧化硅堆积层上产生局部的气孔。由该化学气相生长法形成的二 氧化硅堆积层比由其它化学气相生长法形成的二氧化硅堆积层的密 度低，因此难以形成含有高电阻的二氧化硅的绝缘体。

另外，上述方法中均需要高成本的真空系统装置，因此存在成本 上的问题，此外，由于原料为气态，因此有因装置的污染或杂质而导 致的成品率降低等需要解决的问题。

近年来，人们提出了使用高分子量液态二氢化硅聚合物作为涂布 型的二氧化硅前体的方法(日本特开2007-45859号公报)。该技术是使 用高分子量的液态物作为二氧化硅前体，其中，所述高分子量的液态 物是将从H₂SiCl₂的水解缩合产物中除去低沸点成分而得到的作为蒸 馏残渣的液态物、或者H₂SiCl₂的水解缩合物用无机酸进行氧化分支 而得到的。日本特开2007-45859号公报中记载：实施例中，使用重均 分子量超过500,000的超高分子量的二氧化硅前体时，可得到良好的 结果，但所述含有超高分子量的涂布型组合物容易产生涂布不均，具 有难以确保所得二氧化硅膜的膜厚的均匀性的缺点。

发明内容

本发明鉴于上述状况而设，其目的在于提供用于形成不含有有机 成分的高纯度的二氧化硅膜的组合物，同时提供使用该组合物形成长 宽比大的沟槽隔离的方法。

本发明的又一目的在于提供与使用CVD法或溅射法等真空系统 的方法不同、通过简单的操作或装置、以高成品率或高的形成速度形 成沟槽隔离的形成方法。

根据本发明，本发明的上述目的和优点的第一方面通过有机硅树 脂来实现，该有机硅树脂由下述示性式(1)表示，在120℃下为固态：

(H₂SiO)_n(HSiO_1.5)_m(SiO₂)_k    (1)

(式(1)中，n、m和k分别为数，n+m+k＝1时，n为0.05以上，m超过 0但为0.95以下，k为0～0.2)。