[发明专利]形成氮氧化硅膜的方法和具有由此形成的氮氧化硅膜的衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成氮氧化硅膜的方法以及由此形成的氮氧化硅膜。具体地，本发明涉及一种高效且廉价的制备氮氧化硅膜的方法，所述氮氧化硅膜可有利地用作半导体器件或液晶显示器中的绝缘膜或保护膜，或者用作陶瓷、金属等的表面改性涂层。

背景技术

含硅陶瓷如二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的膜具有优异的耐热性和耐磨性，因此将其用作例如半导体器件和液晶显示器中的绝缘膜，以及用作像素电极或其中的滤色片上的保护膜。在这些膜中，与二氧化硅膜等相比，氮化硅膜的特征在于在高温下，尤其是在惰性或还原性气氛中很稳定，且为具有高折射率的透明膜。因此，考虑到致密性和高折射率，有利地将氮化硅膜用作新近光学器件中的保护膜或气体阻隔膜。

在上述技术领域中，氮化硅膜和氮氧化硅膜(在下文中通常分别称为“SiN膜”和“SiON膜”)通常根据化学气相沉积方法(下文称为“CVD法”)或其他气相沉积方法如溅射法在衬底上形成。

然而，含硅陶瓷膜也可根据涂布法形成，其中将包含含硅化合物(如氢氧化硅或聚硅氮烷)的可成膜涂布溶液涂布至衬底上，然后加热以将所述含硅化合物氧化并转化成二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。例如，已知如下方法，其中将全氢聚硅氮烷或其改性物涂布至衬底上，然后在600℃或更高下在真空中焙烧以获得SiN膜(专利文献1)。此外，还已知另一种如下方法，其中将包含全氢聚硅氮烷的组合物涂布至衬底上，然后通过在650℃下于惰性气氛中加热约30分钟而转化成无定形氮化硅(非专利文献1)。

广泛采用涂布法，这是因为其可在较简单的装置中预成型。然而，由于在较高温度下进行热处理，热能成本相当可观且该方法的生产率较低。

通常还采用气相沉积法。然而，根据CVD法形成的膜通常具有不够平滑的表面。此外，如果衬底具有其上提供有沟槽的表面，则难以均匀地填充沟槽，以至于在沟槽中形成孔隙。

为了克服气相沉积法的这些问题，已研究了在约350℃的温度下实施CVD程序以形成无定形氮化硅膜(非专利文献2)。然而，在该方法中，通常就已复杂的CVD程序变得更为复杂。此外，该方法的成本很高，且其生产率较低，因此仍有改进的空间。

此外，根据CVD法形成的SiN膜通常释放出氨气。因此，如果将通过CVD法形成的SiN膜用作其上形成抗蚀剂图案的底层防反射涂层，则所得抗蚀剂图案可能呈具有较低坡度的脊形式。该形式称为“抗蚀剂起脚(フツテイング)”，其对抗蚀剂图案是不利的。因此，通常需要在通过CVD法形成的SiN膜上形成SiO膜以作为包覆层。然而，如果具有包覆层，则抗蚀剂膜可能呈具有薄底部的脊形式。该形式称为“底夹(ボトムピンチ)”，这也对抗蚀剂图案是不利的。因此，如果将根据CVD法形成的SiN膜用作底层防反射涂层，则所得抗蚀剂图案容易形成起脚或底夹。一直希望克服该问题。

就SiN膜形成方法而言，存在降低涂布法中的热处理温度的尝试(专利文献2)。在该尝试中，将全氢型聚硅氮烷的溶液涂布至衬底上，然后在200-300℃下进行热处理，同时用紫外线进行照射以形成SiN膜。然而，从上述文献的实施例中所示的FT-IR谱判断，形成的膜可能不是SiN膜，而是二氧化硅膜。此外，该方法比常规涂布法更复杂。此外，尽管在较低温度下实施，该方法仍需要进行热处理。因此，考虑到降低热能成本，仍存在进一步改进的空间。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]：日本公开专利H10(1998)-194873

[专利文献2]：日本公开专利H7(1995)-206410

非专利文献

[非专利文献1]：Funayama等，J.Mat.Sci.，29(18)，第4883-4888页，1994

[非专利文献2]：Y.Kuo，J.Electrochem.Soc.，142，186，1995

发明内容

本发明所要解决的问题

如上所述，形成SiN膜的所有常规方法均具有复杂程序和高热能成本的问题。甚至当将现有技术用于形成SiON膜时，也应克服这些问题。

解决该问题的方式

本发明涉及一种形成氮氧化硅膜的方法，其包括：

涂布步骤，其中将包含聚硅氮烷化合物的可成膜涂料组合物涂布至衬底表面上以形成涂层；

干燥步骤，其中将所述涂层干燥以移除其中的过量溶剂；和

紫外线照射步骤，其中在低于150℃的温度下用紫外线照射经干燥的涂层。

本发明还涉及一种具有通过上述方法形成的氮氧化硅膜的衬底。