[发明专利]聚硅烷-聚硅氮烷共聚物及其制备和使用方法

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无。

发明背景

技术领域

本发明涉及新型聚硅烷-聚硅氮烷共聚物(共聚物)及其制备和使用方法。该共聚物可制备成组合物。该聚合物可用于制备空隙填充薄膜或用于铸造纤维。薄膜可填充具有宽度100≤纳米(nm)和高宽比(A/R)≥6的空隙。

背景

浅沟槽隔离(STI)可用来实现装置例如集成电路(IC)中的晶体管之间的适当隔离。STI包括在半导体基材中形成沟槽，且然后用绝缘材料填充沟槽。这些填充的沟槽限定活动区域的尺寸和位置。IC上的金属前电介质(pre-metal dielectric，PMD)层将结构与金属互连层电隔离且将其与降低电学性能的污染性离子电隔离。PMD层可能要求填充具有高A/R的窄沟槽。绝缘材料沉积到沟槽中以形成阻挡层并使表形平面化。化学气相沉积(CVD)和旋涂玻璃沉积(spin-on glass deposition，SOD)是通常用来填充半导体基材上的沟槽以形成介电层，例如二氧化硅(SiO₂)和基于二氧化硅的层的技术。

典型的CVD方法包括将基材放置到反应器腔室中，在反应器腔室中引入并加热过程气体。这引发一系列的化学反应，这些化学反应促使所期望的层沉积到基材上。可使用CVD方法制备由例如具有式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。通过CVD沉积的硼和磷掺杂的硅玻璃(BPSG)也是用于CVD方法中的PMD材料。首先BPSG膜沉积到CVD腔室中并其后在850℃(高于BPSG回流温度)熔炉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纳米级，即使在高温退火后，用无空洞BPSG填充这些狭窄的、高高宽比(A/R≥6)的沟槽变得困难。当工业力求在更低的退火温度例如700℃下加工PMD膜时，PMD的严格空隙填充变得愈加有挑战性。多种类型的CVD工艺是已知的，例如大气压CVD、低压CVD或等离子体增强CVD。然而，CVD方法可能具有如下缺点：由于工艺期间形成的空洞，当沟槽尺寸接近纳米级时，充分的沟槽填充变得困难，尤其是对于动态随机存取存储(DRAM)装置。因此CVD技术不适合用于填充具有窄的宽度和高A/R的沟槽。

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)树脂和氢硅倍半氧烷(HSQ)树脂的溶液被沉积到旋转基材上以形成均一薄膜。溶液的可纺性直接影响薄膜的性质和性能。膜形成材料沉积到基材上后，膜形成材料被固化。如果沟槽中的固化的膜形成材料可抵抗HF湿腐蚀(wet etching)，那么可获得良好的沟槽填充特性。为实现对HF湿腐蚀的抗性，在沟槽中的固化的材料必须是致密的和/或疏水的以提供与热二氧化硅相当的HF腐蚀速率。在SOD工艺中，已知由于疏水碳的引入，MSQ树脂可以以良好腐蚀抗性填充小空隙。然而，因为STI和PMD的应用都处于半导体芯片的最敏感区域，碳可导致严重的电学问题，例如漏电。因此，IC制造商，特别是动态随机存取存储(DRAM)装置制造商对找到用于沟槽填充应用的无碳SOD材料溶液感兴趣。