CN102585516B - 用于形成硅基绝缘层的组合物及其制造方法、硅基绝缘层及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于形成硅基绝缘层的组合物及其制造方法、硅基绝缘层及其制造方法。该组合物包括氢化聚硅氧硅氮烷，该氢化聚硅氧硅氮烷包括化学式1的部分和化学式2的部分，且氯浓度为1ppm或更低。在化学式1和2中，R1至R7各自独立为氢、取代或未取代C1至C30烷基、取代或未取代C3至C30环烷基、取代或未取代C6至C30芳基、取代或未取代C7至C30芳烷基、取代或未取代C1至C30杂烷基、取代或未取代C2至C30杂环烷基、取代或未取代C2至C30烯基、取代或未取代烷氧基、取代或未取代羰基、羟基或它们的组合，条件是R1至R7中至少一个为氢。利用本发明组合物可形成有少量缺陷的硅基绝缘层。

Description

用于形成硅基绝缘层的组合物及其制造方法、硅基绝缘层及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于形成硅基绝缘层的组合物、该组合物的制造方法，以及使用该组合物而形成的硅基绝缘层。
背景技术
随着半导体技术的日益发展，对于形成高度集成、更加快速且具改善性能和更小集成半导体芯片的半导体存储单元正在进行不断的研究。
在这些半导体存储单元中，例如，可使用DRAM(动态随机存取存储器)。DRAM能够自由输入和输出信息，并可实现大容量。
DRAM例如可包括多个含有一个MOS晶体管(金属氧化物半导体晶体管)和一个电容器的单元(unit cells)。
电容器可包括两个电极和设置在两个电极之前的介电层。电容器可以具有不同的电容，这取决于例如介电常数、介电层的厚度、电极面积等。
随着半导体芯片的尺寸缩小，其中的电容器的尺寸也应缩小。然而，较小电容器仍然需要足够的存储容量。
电容器可通过例如增大垂直面积(而不是减少水平面积)来增大总有效面积(overall active area)，从而实现更大的容量。
当以这种方式形成电容器时，可使用一种用于形成硅基绝缘层的组合物来填充模具和其上的间隙(gap)，并有效地形成相比于小的水平面积相对较高的电极。
发明内容
本发明的一种实施方式提供一种用于形成硅基绝缘层的组合物，该组合物包括具有残余氯含量的氢化聚硅氧硅氮烷(氢化聚硅氧氮烷，hydrogenated polysiloxazane)。
本发明的另一种实施方式提供一种用于形成硅基绝缘层的组合物的制造方法，该组合物包括具有残余氯含量的氢化聚硅氧硅氮烷。
本发明的又一种实施方式提供一种具有少量缺陷的硅基绝缘层。
本发明的再一种实施方式提供一种具有少量缺陷的硅基绝缘层的制造方法。
根据本发明的另一种实施方式，提供用于形成硅基绝缘层的组合物，其包括氢化聚硅氧硅氮烷，该氢化聚硅氧硅氮烷包括以下化学式1表示的部分和以下化学式2表示的部分，并且氯浓度为1ppm或更低。
[化学式1]
<化学式2>
在化学式1和2中，R1至R7各自独立地为氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C7至C30芳烷基、取代或未取代的C1至C30杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的羰基、羟基、或它们的组合，条件是R1至R7中的至少一个为氢。
氢化聚硅氧硅氮烷可在其末端包括以下化学式3表示的部分，并且氧含量为0.2-3wt％，基于Si-H键的总量，以下化学式3表示的部分的含量可以是15～35wt％。
<化学式3>
*-SiH3
氢化聚硅氧硅氮烷的重均分子量可以是1000～5000。
氢化聚硅氧硅氮烷的含量可以是0.1～50wt％。
根据本发明的另一种实施方式，提供一种用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物的制造方法，该方法包括：混合卤代硅烷化合物和溶剂以进行共氨解(coammonolysis)，从而合成氢化聚硅氧硅氮烷并制备氢化聚硅氧硅氮烷溶液；将氢化聚硅氧硅氮烷溶液的溶剂换为非极性溶剂；使溶剂换为非极性溶剂的氢化聚硅氧硅氮烷溶液在-20～5℃陈化；以及过滤经陈化的氢化聚硅氧硅氮烷溶液，以除去氯化铵。
经过滤除去氯化铵后，氢化聚硅氧硅氮烷溶液的氯浓度可以是1ppm或更低。
该非极性溶剂可以是二甲苯。
陈化可进行1～48小时。
在过滤除去氯化铵期间，可使用孔径(pore size)为约0.01至20μm的过滤器。
根据本发明的又一种实施方式，提供一种具有低缺陷的硅基绝缘层，该绝缘层使用用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物制成，且具有缺陷数量为1000或更少/8英寸晶片，其中缺陷具有尺寸为5μm或更小。
根据本发明的再一种实施方式，提供一种具有低缺陷的硅基绝缘层的制造方法，该方法包括：将用于形成硅基绝缘层的组合物施加在基板上；干燥其上施加有用于形成硅基绝缘层的组合物的基板；以及在包括200℃以上的蒸气的气氛中对其进行固化。
下文将详细描述本发明的其他实施方式。
使用本发明用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物而制成的硅基绝缘层，具有减少的缺陷并改善了硅基绝缘层所需的绝缘特性和填隙(gap-fill)特性。
具体实施方式
下文将详细描述本发明的示例性实施方式。然而，这些实施方式仅是示例性的，并不限制本发明。
当未提供其他限定时，本文使用的术语“取代的”表示用至少一个选自以下的取代基进行取代：卤素(F、Br、CI或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基(hydrazono group)、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、烷基、C2至C16烯基、C2至C16炔基、芳基、C7至C13芳烷基、C1至C4烷氧基、C1至C20杂烷基、C6至C20杂芳烷基、C3至C15环烷基、C3至C15环烯基、C3至C15环炔基、C3至C15杂环烷基、以及它们的组合。
当未提供其他限定时，本文使用的前缀“杂”可表示包括1至3个选自N、O、S和P的杂原子。
根据一种实施方式，用于形成硅基绝缘层的组合物包括氢化聚硅氧硅氮烷，该氢化聚硅氧硅氮烷包括以下化学式1表示的部分和以下化学式2表示的部分，并且用于形成硅基绝缘层的该组合物的氯浓度为1ppm或更低。优选地，氯浓度的范围可以是0.1～0.5ppm。
<化学式1>
<化学式2>
在化学式1和2中，R1至R7各自独立地为氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C7至C30芳烷基、取代或未取代的C1至C30杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的羰基、羟基或它们的组合，条件是R1至R7中的至少一个为氢。
这样，氢化聚硅氧硅氮烷的结构中除了硅-氮(Si-N)键之外还包括硅-氧-硅(Si-O-Si)键。在通过热处理进行固化期间，这种硅-氧-硅(Si-O-Si)键可释放压力，从而减少收缩。
合成氢化聚硅氧硅氮烷时生成的氯化铵颗粒影响用于形成诸如半导体和液晶的装置的工艺中所需的硅基绝缘层，从而产生缺陷。因此，设想通过除去氯化铵来减少硅基绝缘层形成时所产生的缺陷。
如上所述，可通过除去氯化铵来降低氯的浓度。下文将具体描述用于减少氢化聚硅氧硅氮烷合成期间氯化铵的量的方法。
在本发明的一种实施方式中，氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量可以为约0.2至约3wt％。当其氧含量在此范围内时，结构中的硅-氧-硅(Si-O-Si)键可在热处理期间充分释放压力并防止收缩，从而防止加载图案(chargedpattern)上的缺口(裂口，crack)。
优选地，氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量的范围可以为约0.4至约2wt％。
在本发明的另一种实施方式中，氢化聚硅氧硅氮烷可在其末端包括以下化学式3表示的部分。
[化学式3]
*-SiH3
以上化学式3表示的部分具有被氢封端的末端，并且基于氢化聚硅氧硅氮烷中Si-H键的总量其含量可以为约15至35wt％。当其含量在此范围内时，其可在热处理期间导致充分的氧化反应，并且防止SiH3散成SiH4。因此，Si-H键可防止收缩，从而防止加载图案上的缺口。
在本发明的另一种实施方式中，氢化聚硅氧硅氮烷可以具有约1000～5000的重均分子量(Mw)。当重均分子量(Mw)在该范围内时，用于形成硅基绝缘层的组合物在热处理期间蒸发的组分可减少，并且密集地填充小于50nm的细小间隙(fine gaps)。
优选地，氢化聚硅氧硅氮烷可以具有的重均分子量(Mw)的范围为约1500至约3500。
在本发明的又一种实施方式中，基于用于形成硅基绝缘层的组合物的总量，氢化聚硅氧硅氮烷的含量可以是0.1～50wt％。在该范围内，可以维持适当水平的粘度，并且用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物可均匀并一致地填充间隙，不留下孔隙。
用于形成硅基绝缘层的组合物还可包括热生酸剂(TAG)。
热生酸剂可以是用以改善氢化聚硅氧硅氮烷的显影特性(developingproperty)的添加剂。氢化聚硅氧硅氮烷可在相对较低的温度下显影。
热生酸剂可包括任何化合物而没有特别限制，只要其能通过热产生酸(H+)。具体地，其可包括在90℃或更高温度下活化并生成足够的酸、且还具有低挥发性的化合物。例如，此类热生酸剂可选自甲苯磺酸硝基苄酯、苯磺酸硝基苄酯、磺酸苯酚酯以及它们的组合。
基于用于形成硅基绝缘层的组合物的总量，热生酸剂的含量可以为约0.01至25wt％。在该范围内，氢化聚硅氧硅氮烷可在低温下显影，并同时具有改善的涂覆特性。
用于形成硅基绝缘层的组合物还可包括表面活性剂。
表面活性剂并无特别限制，而是包括例如非离子基表面活性剂：聚氧乙烯烷基醚类，如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油基醚等；聚氧乙烯烷基烯丙基醚类，如聚氧乙烯壬基酚醚等；聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯类，如山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸脂、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯等；氟基表面活性剂：EFTOP EF301、EF303、EF352(Tochem Products Co.，Ltd.)、MEGAFACEF171、F173(Dainippon Ink & Chem.，Inc.)、FLUORAD FC430、FC431(Sumitomo 3M)、Asahi guard AG710、SurflonS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(Asahi Glass Co.，Ltd.)等；其他硅基表面活性剂，如有机硅氧烷聚合物KP341(Shin-EtsuChemical Co.，Ltd)等。
基于用于形成硅基绝缘层的组合物的总量，表面活性剂的含量可以是约0.001～10wt％。在该范围内，其可改善溶液的分散，并同时提高层的均匀厚度和填充特性。
用于形成硅基绝缘层的组合物可以是溶液，其中氢化聚硅氧硅氮烷和其他组分溶解在溶剂内。
该溶剂可以是溶解组分的任何化合物，并无特别限制。溶剂的实例例如为醇类，如甲醇、乙醇等；二氯乙醚、正丁醚、二异戊醚、甲基苯基醚、四氢呋喃等；二醇醚类(乙二醇醚类)，如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等；乙酸溶纤剂类，如乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、乙酸二乙基溶纤剂等；卡必醇类，如甲基乙基卡必醇、二乙基卡必醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚等；丙二醇烷基醚醋酸酯类，如丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丙醚醋酸酯等；芳香烃类，如甲苯、二甲苯等；酮类，如甲乙酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-丁基酮、甲基-n-戊基酮、2-庚酮等；饱和脂肪族单羧酸烷基酯类，如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等；乳酸酯类，如乳酸甲酯、乳酸乙酯等；乙醛酸烷基酯类(氧代乙酸烷基酯类，alkyl oxoacetates)，如乙醛酸甲酯、乙醛酸乙酯、乙醛酸丁酯等；烷氧基烷基乙酸酯类(烷氧基乙酸烷基酯类，alkoxy alkyl acetates)，如甲氧基甲基乙酸酯、甲氧基乙基乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、乙氧基甲基乙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯等；丙醛酸烷基酯类(3-氧代丙酸烷基酯类，alkyl3-oxopropionates)，如丙醛酸甲酯、丙醛酸乙酯等；3-烷氧基丙酸烷基酯类，如3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯等；丙酮酸烷基酯类(2-氧代丙酸烷基酯类，alkyl2-oxopropionates)，如丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯等；2-烷氧基丙酸烷基酯类，如2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸甲酯等；2-烷氧基-2-烷基丙酸酯如2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等的单氧基单羧酸烷基酯；酯类，如2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯等；酮酸酯类，如丙酮酸乙酯等。此外，其还可以包括具有高沸点的溶剂，如N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺(N-methylformanylide)、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、苄基乙基醚、二己醚、乙酰丙酮、异佛乐酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、苹果酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、乙酸苯基溶纤剂等。在这些溶剂中，可选择二乙二醇单甲醚、二乙二醇二乙醚、乙基-3-乙氧基丙酸酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、环戊酮、环己酮、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇二甲醚乙酸酯、1-甲氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、环戊酮以及羟基乙酸乙酯。
具体地，至少一种溶剂可具有高沸点。在填充间隙时具有高沸点的溶剂可防止间隙内生成孔隙。由于其挥发缓慢，因而还可以提高层的平整度(flatness)。
基于用于形成硅基绝缘层的组合物的总量，除了上述组分之外，可以包含余量的溶剂。
根据本发明的另一种实施方式，提供一种用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物的制造方法，该方法包括：混合卤代硅烷化合物和溶剂，以进行共氨解，从而合成氢化聚硅氧硅氮烷并制备氢化聚硅氧硅氮烷溶液；将氢化聚硅氧硅氮烷溶液的溶剂换为非极性溶剂；使溶剂换为非极性溶剂的氢化聚硅氧硅氮烷溶液在-20～5℃陈化；以及过滤陈化的氢化聚硅氧硅氮烷溶液，以除去氯化铵。
在本发明的另一种实施方式中，经过滤除去氯化铵后，氢化聚硅氧硅氮烷溶液可具有的氯浓度为1ppm或更低。优选地，可制备氯浓度为约0.1～0.5ppm的氢化聚硅氧硅氮烷溶液。
在本发明的又一种实施方式中，非极性溶剂可以是二甲苯。
在本发明的再一种实施方式中，溶剂换为非极性溶剂的氢化聚硅氧硅氮烷溶液可在低温下陈化，优选陈化约1～48小时。
通过制备氢化聚硅氧硅氮烷溶液并且使其在非极性溶剂中低温陈化，从而生长氯化铵晶粒。氯化铵晶粒可用过滤器进行过滤。因此，通过除去氯化铵可降低氯浓度。随着氯浓度降低，硅基绝缘层变得具有较少的缺陷。
根据本发明的另一种实施方式，可以控制过滤器的孔径，以除去预定尺寸或更大的氯化铵颗粒。例如，当采用孔径为0.01～20μm的过滤器时，大于过滤器孔径的氯化铵颗粒可以被过滤并除去。
根据本发明的又一种实施方式，采用用于形成硅基绝缘层的、包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物来制造硅基绝缘层，该硅基绝缘层具有缺陷数量为1000或更少/8英寸晶片，其中缺陷尺寸为5μm或更小。
用于形成硅基绝缘层的方法并不限于某种具体的方法，并且该硅基绝缘层可以通过已知的方法形成。
例如，硅基绝缘层可通过采用上述用于形成硅基绝缘层的组合物涂覆诸如半导体和液晶的装置基板、干燥该基板、并在包括200℃以上的蒸气的气氛中对其进行固化而形成。
以下实施例将更详细地阐述本发明。然而，应理解的是本发明并不限于这些实施例。
[实施例]
实施例1
使配备有搅拌器和温度控制器的容量为2L的反应器的内部被干燥氮气置换(填充)。随后，将0.3g去离子水加入1500g的干燥吡啶中并充分混合，然后将混合物装入反应器，并保持在5℃。随后，经1小时缓慢加入100g二氯硅烷。并且，在搅拌混合物的同时，经3小时缓慢加入70g氨。随后，供应干燥氮气30分钟，除去残留在反应器内的氨，从而获得白色浆状产物。在干燥氮气气氛中使用1μm TEFLON(聚四氟乙烯)材料制成的过滤器过滤白色浆状产物，从而获得1000g滤液。在加入1000g干燥二甲苯后，通过使用旋转蒸发器三次进行将溶剂由吡啶替换为二甲苯的过程，将固体浓度控制为20wt％，然后使用TEFLON材料制成的、孔径为0.03μm的过滤器进行过滤，从而获得氢化聚硅氧硅氮烷。所得氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量为0.5wt％，SiH3/SiH(总)重量比为0.20，重均分子量为2000，以及氯含量为3.0ppm。(其被称为氢化聚硅氧硅氮烷溶液A)
将溶液倒入5L的不锈钢罐内，不锈钢罐内部被干燥氮气充分置换(填充)，并且向该罐施加1kg/cm2G的压力。将溶液在设置为-10℃的冷冻器中陈化10小时，然后用TEFLON材料制成的、孔径为0.03μm的过滤器进行过滤。氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量、SiH3/SiH(总)重量比以及重均分子量与陈化前相同，但氯含量减少至0.5ppm。
使用旋涂器将溶液施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
实施例2
将实施例1中所述的氢化聚硅氧硅氮烷溶液A倒入5L的不锈钢罐内，不锈钢罐内部被干燥氮气充分置换(填充)，并且向该罐施加1kg/cm2G的压力。溶液在设置为-10℃的冷冻器中陈化30小时，然后用TEFLON材料制成的、孔径为0.02μm的过滤器进行过滤。该氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量、SiH3/SiH(总)重量比以及重均分子量与陈化前相同，但氯含量减少至0.2ppm。
使用旋涂器将溶液施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
比较例1
使用旋涂器将实施例1中所述的氢化聚硅氧硅氮烷溶液A施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
比较例2
使用另外一台旋转蒸发器浓缩实施例1中所述的氢化聚硅氧硅氮烷溶液A，直至其固体浓度达到30wt％，然后将干燥吡啶加入浓缩溶液中直至固体浓度达到20wt％。
将溶液倒入5L的不锈钢罐内，不锈钢罐内部被干燥氮气充分置换(填充)，并且向该罐施加1kg/cm2G的压力。将溶液在设置为-10℃的冷冻器中陈化30小时，然后用TEFLON材料制成的、孔径为0.03μm的过滤器进行过滤。氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量、SiH3/SiH(总)重量比以及重均分子量与陈化前相同。氯含量减少至2.5ppm。
使用旋涂器将溶液施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
比较例3
将实施例1中所述的氢化聚硅氧硅氮烷溶液A倒入5L的不锈钢罐内，不锈钢罐内部被干燥氮气充分置换(填充)，并且向该罐施加1kg/cm2G的压力。将溶液在室温下陈化30小时，然后用TEFLON材料制成的、孔径为0.02μm的过滤器进行过滤。氢化聚硅氧硅氮烷的氧含量、SiH3/SiH(总)重量比以及重均分子量与陈化前相同。氯含量减少至2.0ppm。
使用旋涂器将溶液施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
比较例4
将水加入实施例1中所述的氢化聚硅氧硅氮烷溶液A，然后搅拌3小时，使其静置分层，并除去上清液，获得下层中沉淀为固体的氢化聚硅氧硅氮烷。将所得氢化聚硅氧硅氮烷溶解在二甲苯溶剂中，固体重量比为20％。使用旋涂器将溶液施加至8-英寸的N型裸硅晶片上，并在设置为100℃的热板上进行干燥。经涂覆的晶片在温度500℃的氧气气氛(包括蒸气分压5kPa)中固化1小时。所得层的缺陷测试结果示于表1中。
分析与评估装置如下。
-氧含量：FlashEA 1112：Thermo Fisher Scientific Inc.制造
-SiH3/SiH(总)：AC-200：200MHz质子NMR，Bruker制造：计算SiH3基的量与SiH基总量的比值。
-重均分子量：
GPC，Waters制造；HPLC泵1515、RI检测器2414
柱，Shodex制造；KF801、802、803
-氯含量：氯分析器，Mitsubishi Chemical Analytech制造；TOX-2100H
-缺陷数量评估：Surfscan SP1，KLA-Tencor制造
表1
从表1的结果可以看出，实施例1和2中的氯含量降低，缺陷数量明显减少。
尽管已连同目前被认为实用的示例性实施方式描述本发明，但应理解的是本发明并不限于所披露的实施方式，而相反地，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改变和同等安排。因此，上述实施方式应理解为示例性的，并且不以任何方式限制本发明。

Claims (10)

1.一种用于形成硅基绝缘层的组合物，包括：
氢化聚硅氧硅氮烷，其包括以下化学式1表示的部分和以下化学式2表示的部分，并且具有0.1ppm至1ppm的氯浓度：
<化学式1>
<化学式2>
在化学式1和2中，
R1至R7各自独立地为氢、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C7至C30芳烷基、取代或未取代的C1至C30杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的羰基、羟基或它们的组合，条件是R1至R7中的至少一个为氢。
2.根据权利要求1所述的用于形成硅基绝缘层的组合物，其中，所述氢化聚硅氧硅氮烷在其末端包括以下化学式3表示的部分，并且具有0.2～3wt％的氧含量，并且基于Si-H键的总量以下化学式3表示的部分的量为15～35wt％：
<化学式3>
*-SiH3。
3.根据权利要求1所述的用于形成硅基绝缘层的组合物，其中，所述氢化聚硅氧硅氮烷的重均分子量为1000～5000。
4.根据权利要求1所述的用于形成硅基绝缘层的组合物，其中，所述氢化聚硅氧硅氮烷的含量为0.1～50wt％。
5.一种用于形成硅基绝缘层且包括氢化聚硅氧硅氮烷的组合物的制造方法，包括：
混合卤代硅烷化合物和溶剂以进行共氨解，从而合成氢化聚硅氧硅氮烷并制备氢化聚硅氧硅氮烷溶液；
将所述氢化聚硅氧硅氮烷溶液的溶剂换为非极性溶剂；
使溶剂换为所述非极性溶剂的所述氢化聚硅氧硅氮烷溶液在-20～5℃陈化；以及
对经陈化的氢化聚硅氧硅氮烷溶液进行过滤，以除去氯化铵，
其中，在通过过滤而除去氯化铵后，所述氢化聚硅氧硅氮烷溶液具有0.1ppm至1ppm的氯浓度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述非极性溶剂为二甲苯。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述陈化进行1～48小时。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在通过过滤除去氯化铵期间，使用孔径为0.01～20μm的过滤器。
9.一种硅基绝缘层，其应用根据权利要求1所述的用于形成硅基绝缘层且包括所述氢化聚硅氧硅氮烷的组合物制成，并且具有缺陷数量为1000或更少/8英寸晶片，其中，所述缺陷尺寸为5μm或更小。
10.一种制造具有低缺陷的硅基绝缘层的方法，包括
将根据权利要求1所述的用于形成硅基绝缘层的组合物施加于基板上；
干燥其上施加有用于形成硅基绝缘层的所述组合物的所述基板；以及
在包括200℃以上的蒸气气氛中对其进行固化。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101432606B1 (ko) * 2011-07-15 2014-08-21 제일모직주식회사 갭필용 충전제, 이의 제조 방법 및 이를 사용한 반도체 캐패시터의 제조 방법
KR101556672B1 (ko) * 2012-12-27 2015-10-01 제일모직 주식회사 실리카계 절연층 형성용 조성물, 실리카계 절연층 형성용 조성물의 제조방법, 실리카계 절연층 및 실리카계 절연층의 제조방법
KR20140087412A (ko) * 2012-12-29 2014-07-09 제일모직주식회사 가스 배리어 필름 및 그 제조방법
KR101583225B1 (ko) * 2012-12-31 2016-01-07 제일모직 주식회사 실리카계 절연층 형성용 조성물, 실리카계 절연층 및 실리카계 절연층의 제조방법
WO2014104510A1 (ko) * 2012-12-31 2014-07-03 제일모직 주식회사 개질 수소화 폴리실록사잔, 이를 포함하는 실리카계 절연층 형성용 조성물, 실리카계 절연층 형성용 조성물의 제조방법, 실리카계 절연층 및 실리카계 절연층의 제조방법
JP6104785B2 (ja) 2013-12-09 2017-03-29 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ（ルクセンブルグ）ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ ペルヒドロポリシラザン、およびそれを含む組成物、ならびにそれを用いたシリカ質膜の形成方法
KR101825546B1 (ko) 2014-05-26 2018-02-05 제일모직 주식회사 실리카계 막 형성용 조성물, 및 실리카계 막의 제조방법
US10020185B2 (en) * 2014-10-07 2018-07-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming silica layer, silica layer, and electronic device
KR101833800B1 (ko) 2014-12-19 2018-03-02 삼성에스디아이 주식회사 실리카계 막 형성용 조성물, 실리카계 막의 제조방법 및 상기 실리카계 막을 포함하는 전자 소자
KR101837971B1 (ko) 2014-12-19 2018-03-13 삼성에스디아이 주식회사 실리카계 막 형성용　조성물, 실리카계 막, 및 전자 디바이스
KR20170014946A (ko) 2015-07-31 2017-02-08 삼성에스디아이 주식회사 실리카 막 형성용 조성물, 실리카 막의 제조방법 및 실리카 막
KR20180113579A (ko) * 2016-02-15 2018-10-16 에이제트 일렉트로닉 머티어리얼스 (룩셈부르크) 에스.에이.알.엘. 실라잔-실록산 랜덤 공중합체, 이의 제조 및 용도
KR102015404B1 (ko) * 2016-12-08 2019-08-28 삼성에스디아이 주식회사 실리카 막 형성용 조성물, 실리카 막의 제조방법 및 실리카 막을 포함하는 전자소자
US10647578B2 (en) 2016-12-11 2020-05-12 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude N—H free and SI-rich per-hydridopolysilzane compositions, their synthesis, and applications
CN111902359A (zh) 2018-02-21 2020-11-06 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 全氢聚硅氮烷组合物和用于使用其形成氧化物膜的方法
CN112924719B (zh) * 2021-01-29 2023-03-03 中山大学南昌研究院 一种改善电绝缘性能的加速度计及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562465B1 (en) * 1998-04-24 2003-05-13 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. Coating liquid for forming a silica-containing film with a low-dielectric constant and substrate coated with such a film

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3015104B2 (ja) 1991-07-16 2000-03-06 触媒化成工業株式会社 半導体装置およびその製造方法
JPH07294702A (ja) 1994-04-21 1995-11-10 Seiko Epson Corp 光学素子の表面改質方法
JP3419153B2 (ja) 1995-06-01 2003-06-23 信越化学工業株式会社 １，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの製造方法
JP3516815B2 (ja) 1996-08-06 2004-04-05 触媒化成工業株式会社 シリカ系被膜形成用塗布液および被膜付基材
TW514652B (en) 1996-12-27 2002-12-21 Tonen Corp Polyorganosiloxazane and method of preparing the same
JP4162060B2 (ja) * 1998-04-24 2008-10-08 日揮触媒化成株式会社 低誘電率シリカ系被膜形成用塗布液および低誘電率被膜付基材
JP2003100865A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Catalysts & Chem Ind Co Ltd 半導体基板の製造方法および半導体基板
WO2006019157A1 (ja) 2004-08-20 2006-02-23 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 半導体素子及びその製造方法
WO2008029834A1 (fr) 2006-09-08 2008-03-13 Az Electronic Materials (Japan) K.K. Composition pour former un film siliceux et procédé de production de film siliceux à partir de celle-ci
JP4241880B2 (ja) * 2008-04-14 2009-03-18 日揮触媒化成株式会社 低誘電率シリカ系被膜形成用塗布液
KR101288574B1 (ko) * 2009-12-02 2013-07-22 제일모직주식회사 갭필용 충전제 및 상기 충전제를 사용한 반도체 캐패시터의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562465B1 (en) * 1998-04-24 2003-05-13 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. Coating liquid for forming a silica-containing film with a low-dielectric constant and substrate coated with such a film

Also Published As

Publication number Publication date
CN102585516A (zh) 2012-07-18
US9096726B2 (en) 2015-08-04
TW201231513A (en) 2012-08-01
KR20120080383A (ko) 2012-07-17
TWI585127B (zh) 2017-06-01
US20120177829A1 (en) 2012-07-12
KR101387740B1 (ko) 2014-04-21

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