CN113528014A - 用于形成二氧化硅层的组成物、二氧化硅层以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于形成二氧化硅层的组成物，一种使用所述组成物的二氧化硅层以及包括所述二氧化硅层的电子装置。所述组成物包含含硅聚合物和溶剂，其中含硅聚合物具有约8,000克/摩尔到约15,000克/摩尔的重量平均分子量(Mw)，且由凯氏(kjeldahl)滴定法测量的含硅聚合物的氮含量按含硅聚合物的总重量计是约25重量％到约30重量％。

Description

用于形成二氧化硅层的组成物、二氧化硅层以及电子装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年4月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0046179号的优先权和权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种用于形成二氧化硅层的组成物、一种使用所述组成物制造的二氧化硅层以及一种包含二氧化硅层的电子装置。
背景技术
随着半导体技术日益发展，对形成具有改良性能且集成较小半导体芯片的高度集成和较快的半导体存储器单元进行持续研究。然而，半导体的高度集成的要求可缩窄导线之间的距离，且因此带来RC延迟、串扰、响应速度的降低以及类似物，其可导致半导体的互连方面的问题。为了解决这个问题，需要装置之间的恰当分离。
因此，由含硅材料形成的二氧化硅层广泛地用作层间绝缘层、平面化层、钝化层、元件间隔离绝缘层以及用于半导体装置的类似物以用于装置之间的恰当分离。二氧化硅层不仅用作半导体装置，且还用作用于显示装置的保护层、绝缘层以及类似物。
在40纳米或小于40纳米的如液晶和类似物的半导体装置中，增强图案的高度集成，且根据这种增强集成密度，在可流动化学气相沉积(Flowable Chemical VaporDeposition；F-CVD)或涂布中形成的二氧化硅层用作其中填充窄图案的绝缘层。为了形成具有这种绝缘属性的二氧化硅层，含有无机聚硅氮烷的涂布溶液用于旋涂式介电质(Spin-On Dielectric；SOD)。当无机聚硅氮烷溶液旋涂且固化于图案晶片上时，可存在二氧化硅层的抗蚀刻性退化的问题。
发明内容
一实施例提供一种当形成二氧化硅层时具有极佳抗蚀刻性的用于形成二氧化硅层的组成物。
另一实施例提供一种通过使用用于形成二氧化硅层的组成物制造的二氧化硅层。
另一实施例提供一种包含二氧化硅层的电子装置。
一实施例提供一种包含含硅聚合物和溶剂的用于形成二氧化硅层的组成物，其中含硅聚合物具有约8,000克/摩尔到约15,000克/摩尔的重量平均分子量(Mw)，且由凯氏(kjeldahl)滴定法测量的含硅聚合物的氮原子含量按含硅聚合物的总重量计是约25重量％到约30重量％。
含硅聚合物可包含聚硅氮烷、聚硅氧氮烷或其组合。
含硅聚合物可以是全氢聚硅氮烷(PHPS)。
含硅聚合物可具有约8,000克/摩尔到约12,000克/摩尔的重量平均分子量(Mw)。
由凯氏滴定法测量的含硅聚合物的按含硅聚合物的总重量计的氮原子含量可以是按含硅聚合物的总重量计的约27重量％到约29重量％。
可按用于形成二氧化硅层的组成物的总量计以约0.1重量％到约30重量％的量包含含硅聚合物。
溶剂可包含苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、环己烷、环己烯、十氢萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基环己烷、甲基环己烷、环己烷、环己烯、对薄荷烷、二丙醚、二丁醚、苯甲醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮或其组合。
另一实施例提供由用于形成二氧化硅层的组成物制造的二氧化硅层。
另一实施例提供一种包含二氧化硅层的电子装置。
根据一实施例的用于形成二氧化硅层的组成物可提供当形成二氧化硅层时具有极佳抗蚀刻性的二氧化硅层。
由于二氧化硅层具有极佳抗蚀刻性，故可提高包含二氧化硅层的电子装置的半导体良率。
具体实施方式
在下文中，详细地描述本发明的实施例。然而，这些实施例是示范性的，本发明不限于此且本发明由权利要求的范围定义。
应理解，当如层、膜、区或衬底的元件称为“在”另一元件“上”时，其可直接在另一元件上，或还可存在介入元件。相反地，当元件称为“直接在”另一元件“上”时，不存在介入元件。
如本文中所使用，当未另外提供定义时，术语‘取代’指代通过由以下中选出的取代基替换化合物的氢：卤素原子(F、Br、Cl或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基(amidino group)、肼基(hydrazino group)、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到C16烯基、C2到C16炔基、芳基、C7到C13芳烷基、C1到C4氧烷基、C1到C20杂烷基、C3到C20杂芳基烷基、环烷基、C3到C15环烯基、C6到C15环炔基、杂环烷基以及其组合。
如本文中所使用，当未另外提供定义时，术语“杂”指代包含由N、O、S以及P中选出的1到3个杂原子的一个基团。
在本说明书中，当未另外提供定义时，“＊”指代相同或不同原子或者化学式之间的键联部分。
下文中，描述根据一实施例的用于形成二氧化硅层的组成物。
根据一实施例的用于形成二氧化硅层的组成物包含含硅聚合物和溶剂，其中含硅聚合物具有约8,000克/摩尔到约15,000克/摩尔的重量平均分子量(Mw)，且由凯氏滴定法测量的含硅聚合物的氮原子含量按含硅聚合物的总重量计是约25重量％到约30重量％。
含硅聚合物是在主链中含有Si的聚合物，且可包含聚硅氮烷、聚硅氧氮烷或其组合，例如全氢聚硅氮烷(PHPS)。
在一实施例中，含硅聚合物可包含氢化聚硅氮烷，所述氢化聚硅氮烷包含由化学式1表示的部分。
[化学式1]
Figure BDA0003022347530000031
在化学式1中，R1到R3独立地是氢、取代或未取代的C1到C30烷基、取代或未取代的C3到C30环烷基、取代或未取代的C6到C30芳基、取代或未取代的C7到C30芳烷基、取代或未取代的C1到C30杂烷基、取代或未取代的C2到C30杂环烷基、取代或未取代的C2到C30烯基、取代或未取代的烷氧基、羧基、醛基、羟基或其组合，且
“*”是键联点。
氢化聚硅氮烷可由各种方法制备，且例如，可通过使卤代硅烷与氨反应来制备。
含硅聚合物可以是氢化聚硅氧氮烷，所述氢化聚硅氧氮烷除了由化学式1表示的部分之外更包含由化学式2表示的部分。
[化学式2]
Figure BDA0003022347530000041
在化学式2中，R4到R7独立地是氢、取代或未取代的C1到C30烷基、取代或未取代的C3到C30环烷基、取代或未取代的C6到C30芳基、取代或未取代的C7到C30芳烷基、取代或未取代的C1到C30杂烷基、取代或未取代的C2到C30杂环烷基、取代或未取代的C2到C30烯基、取代或未取代的烷氧基、羧基、醛基、羟基或其组合，且
“*”是键联点。
当含硅聚合物更包含化学式2的部分时，其可以是氢化聚硅氧氮烷，所述氢化聚硅氧氮烷除了结构中的硅氮(Si-N)键结部分之外更包含硅氧硅(Si-O-Si)键结部分。当此类氢化聚硅氧氮烷通过热处理固化时，硅氧硅(Si-O-Si)键结部分减轻应力，进而减少由氢化聚硅氧氮烷制造的二氧化硅层的收缩。
另外，聚硅氮烷或聚硅氧氮烷可包含在末端处由化学式3表示的部分。
[化学式3]
Figure BDA0003022347530000042
由化学式3表示的部分具有其中末端以氢封端的结构，且可按聚硅氮烷或聚硅氧氮烷结构中的Si-H键的总量计以约15重量％到约35重量％的量包含所述部分。当以聚硅氮烷或聚硅氧氮烷结构中的以上范围包含化学式3的部分时，氧化反应可在热处理期间充分发生，且在热处理期间，SiH3部分变为SiH4以防止散射，进而防止收缩，且防止裂痕在由其制造的二氧化硅层中出现。
可用作含硅聚合物的聚硅氮烷、聚硅氧氮烷或全氢聚硅氮烷溶液(用于形成二氧化硅层的组成物)使用旋涂法涂布在图案化晶片上且随后固化。
当用于形成二氧化硅层的组成物使用旋涂法涂布在晶片上且固化时，相较于常规F-CVD方法，当填充于具有各种深度和宽度的沟槽中时，可降低所形成二氧化硅层的抗蚀刻性。
根据一实施例的含硅聚合物具有特定范围内的重量平均分子量，且以特定含量范围包含由凯氏滴定法测量的含硅聚合物中的氮原子，进而解决由包含含硅聚合物的用于形成二氧化硅层的组成物制造的二氧化硅层的抗蚀刻性退化的问题。
当通过由旋涂式涂布法涂布用于形成二氧化硅层的组成物来形成层，且对层进行热处理以使其固化且制造二氧化硅层时，层中的含硅聚合物的Si-N键的水解发生，且因此，Si-O键(SiO2)形成于含硅聚合物中。在本文中，当含硅聚合物中的氮(N)原子含量增加到超出某一范围时，Si-N键在其下转换成Si-O键(SiO2)的速率减缓，且因此，层的上部部分的固化延迟，固化可均匀地发生于二氧化硅层的底部。因此，可改良所制造二氧化硅层的抗蚀刻性。
构成用于形成二氧化硅层的组成物的含硅聚合物可通过改变合成条件来控制重量平均分子量，且包含所述含硅聚合物的用于形成二氧化硅层的组成物的抗蚀刻性可通过控制含硅聚合物的重量平均分子量的分布来改良。
因此，含硅聚合物的重量平均分子量可大于或等于约8,000克/摩尔、大于或等于约8,200克/摩尔、大于或等于约8,500克/摩尔、大于或等于约8,700克/摩尔、大于或等于约9,000克/摩尔、大于或等于约9,200克/摩尔、大于或等于约9,400克/摩尔、大于或等于约9,500克/摩尔、大于或等于约9,700克/摩尔、大于或等于约10,000克/摩尔、大于或等于约10,200克/摩尔、大于或等于约10,500克/摩尔、大于或等于约10,700克/摩尔、大于或等于约11,000克/摩尔、大于或等于约11,200克/摩尔、大于或等于约11,500克/摩尔、大于或等于约11,700克/摩尔或大于或等于约或11,900克/摩尔，且含硅聚合物的重量平均分子量可小于或等于约15,000克/摩尔、小于或等于约14,700克/摩尔、小于或等于约14,500克/摩尔、小于或等于约14,200克/摩尔、小于或等于约14,000克/摩尔、小于或等于约13,700克/摩尔、小于或等于约13,500克/摩尔、小于或等于约13,200克/摩尔、小于或等于约13,000克/摩尔、小于或等于约12,700克/摩尔、小于或等于约12,500克/摩尔、小于或等于约12,200克/摩尔或小于或等于约12,000克/摩尔，但不限于此。
当含硅聚合物的重量平均分子量小于约8,000克/摩尔时，所制造二氧化硅层的机械和化学属性可退化，而当含硅聚合物的重量平均分子量超出约15,000克/摩尔时，含硅聚合物的凝胶可与湿气接触。当含硅聚合物的重量平均分子量满足以上范围时，包含所述含硅聚合物的用于形成二氧化硅层的组成物可改良由其制造的二氧化硅层的抗蚀刻性。
另一方面，由凯氏滴定法测量的含硅聚合物的氮原子含量可以是按含硅聚合物的总重量计的约25重量％到约30重量％，例如约25重量％到约29重量％，例如约25重量％到约28重量％，例如约25重量％到约27重量％，例如约25重量％到约26重量％，例如约26重量％到约30重量％，例如约27重量％到约30重量％，例如约28重量％到约30重量％，例如约29重量％到约30重量％，例如约26重量％到约29重量％，例如约26重量％到约28重量％，例如约27重量％到约29重量％，例如约27重量％到约28重量％，但不限于此。当含硅聚合物的氮原子含量按含硅聚合物的总重量计是小于约25重量％时，将含硅聚合物中的Si-N键转换成Si-O键的速率可不减缓，其中包含含硅聚合物的层的上部部分具有更多热处理效应且因此比下部部分更快固化，从而由于这种固化速率差异而不获得二氧化硅层的上部和下部部分中的抗蚀刻性改良效应。
当含硅聚合物的氮原子含量按含硅聚合物的总重量计是大于约30重量％时，尽管热处理，但将Si-N键转换成含硅聚合物中的Si-O键的速率可在二氧化硅层的上部和下部部分两者中总体上减缓许多，且因此，形成二氧化硅层的效率可降低，或由于Si-N键中的一些不完全地转换成Si-O键，二氧化硅层的机械属性可退化，或可发生释气。当含硅聚合物中的氮含量满足所述范围时，可改良用于形成二氧化硅层的组成物的抗蚀刻性。
当含硅聚合物具有约8,000克/摩尔到约15,000克/摩尔的重量平均分子量，且同时，含硅聚合物的氮原子含量按含硅聚合物的总重量计在约25重量％到约30重量％的范围内时，可实现本发明所预期的极佳效应，但当不满足其中的任一个时，可能很难获得具有极佳抗蚀刻性的二氧化硅层。
可按用于形成二氧化硅层的组成物的总量计以下述浓度包含含硅聚合物：约0.1重量％到约30重量％，例如约0.5重量％到约30重量％，例如约1.0重量％到约30重量％，例如约1重量％到约25重量％，例如约3重量％到约25重量％，例如约5重量％到约25重量％，例如约10重量％到约25重量％，例如约15重量％到约25重量％，例如约1重量％到约20重量％，例如约3重量％到约20重量％，例如约5重量％到约20重量％，例如约10重量％到约20重量％，例如约20重量％，但不限于此。
用于形成二氧化硅层的组成物中包含的溶剂不受特定限制，只要其可溶解全氢聚硅氮烷(PHPS)且并不与全氢聚硅氮烷反应即可，且可包含例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、环己烷、环己烯、十氢萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基环己烷、甲基环己烷、对薄荷烷、二丙醚、二丁醚、苯甲醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮或其组合。
根据一实施例的用于形成二氧化硅层的组成物可更包含热酸产生剂(thermalacid generator；TAG)。
热酸产生剂是添加剂，所述添加剂用以改良用于形成二氧化硅层的组成物的显影性且允许在相对低温度下显影组成物中包含的有机硅烷类缩合聚合物。
如果热酸产生剂因热量而产生酸(H+)，那么其可包含任何化合物而不受特定限制。确切地说，其可包含在约90℃或高于90℃下活化且产生足够酸且还具有低挥发性的化合物。
热酸产生剂可例如由甲苯磺酸硝基苯甲酯、苯磺酸硝基苯甲酯、苯酚磺酸酯以及其组合中选出。
可按用于形成二氧化硅层的组成物的总量计以约0.01重量％到约25重量％的量包含热酸产生剂。在所述范围内，缩合聚合物可在低温下显影且同时具有改良的涂布属性。
用于形成二氧化硅层的组成物可更包含表面活性剂。
表面活性剂不受特定限制，且可以是例如非离子表面活性剂，如聚氧乙烯烷基醚，如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油醇醚以及类似物；聚氧乙烯烷基烯丙基醚，如聚氧乙烯壬基苯酚醚以及类似物；聚氧乙烯·聚氧丙烯嵌段共聚物；聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯，如脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三硬酯酸酯以及类似物；伊夫妥(EFTOP)EF301、伊夫妥EF303、伊夫妥EF352的氟类表面活性剂(托化工制品有限公司(Tochem Products Co.,Ltd.))、麦格菲斯(MEGAFACE)F171、麦格菲斯F173(大日本油墨及化学株式会社(Dainippon Ink&Chem.,Inc.))、氟罗拉(FLUORAD)FC430、氟罗拉FC431(住友3M(Sumitomo 3M))、旭防护AG710(Asahi guardAG710)、索龙(Surflon)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭玻璃株式会社(Asahi Glass Co.,Ltd.))以及类似物；其它硅酮类表面活性剂，如有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学株式会社(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.))以及类似物。
可按用于形成二氧化硅层的组成物的总量计以约0.001重量％到约10重量％的量包含表面活性剂。在所述范围内，可改良溶液的分散，且同时可改良层的均一厚度。
根据本发明的另一实施例，提供一种由根据一实施例的用于形成二氧化硅层的组成物制造的二氧化硅层。
二氧化硅层可通过将根据一实施例的包含含硅聚合物和溶剂的用于形成二氧化硅层的组成物涂布于衬底上且固化所述组成物而形成。具体地说，二氧化硅层可通过制造二氧化硅层的方法来制造，所述方法包含将用于形成二氧化硅层的组成物涂佈于衬底上；干燥涂布有用于形成二氧化硅层的组成物的衬底；以及在大于或等于约150℃下在惰性气体气氛下固化所得物。
用于形成二氧化硅层的组成物可使用溶液法来涂布，所述溶液法例如如旋转涂布、狭缝涂布以及喷墨印刷的方法。
衬底可以是例如装置衬底，如半导体、液晶以及类似物，但不限于此。
当用于形成二氧化硅层的组成物完全涂布时，随后将衬底干燥且固化。可例如在大于或等于约100℃下在包含惰性气体的气氛下通过施加例如热量、紫外辐射(ultraviolet；UV)、微波、声波、超声波或类似物的能量来执行干燥和固化。
举例来说，可在约100℃到约200℃下执行干燥，且用于形成二氧化硅层的组成物中的溶剂可通过传送通过干燥来去除。此外，可在约250℃到约1,000℃下执行固化，且通过固化，层可转换成氧化物状二氧化硅薄层。
根据一实施例的二氧化硅层具有层的极佳抗蚀刻性，且因此，可有利地用于例如绝缘层、填充层、保护层(如硬涂层)、半导体电容器以及类似物。绝缘层可用于例如晶体管元件与位线之间，或晶体管元件与电容器之间，但不限于此。因此，根据本发明的另一实施例，提供一种包含二氧化硅层的电子装置。电子装置可包含显示装置、半导体、图像传感器以及类似物。
下文中，参考实例更详细地说明本发明。然而，这些实例是示范性的，且本公开不限于此。
实例
合成实例1：含硅聚合物的制备
具有1L搅拌器和温度控制装置的反应器的内部用干燥氮气替换。随后，将800克的无水吡啶添加到反应器且冷却到-1℃。随后，在200sccm的速率下历经65分钟注入60克的二氯硅烷。在搅拌1小时之后，在200sccm的速率下历经4小时将37克的氨注入到反应器中。在搅拌2小时之后，历时12小时注入干燥氮气以去除反应器中剩余的氨。使用0.1微米铁氟龙(Teflon)(四氟乙烯)过滤器在干燥氮气气氛下过滤获得的白色浆料相产物以获得680克的滤液。在添加800克的无水二甲苯之后，总计重复3次使用旋转蒸发浓缩器将溶剂从吡啶替换为二甲苯的操作以将固体含量调整为20％，且使用具有0.1微米孔径的铁氟龙过滤器来过滤所得物。将100克的无水吡啶添加到所获得溶液，且在100℃下在10％的固体含量的情况下执行聚合以使得重量平均分子量是9,400克/摩尔。当聚合完成时，在70℃下重复四次使用旋转式蒸发器用二丁醚替换溶剂的操作以将固体含量浓度调整为10％，且通过0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得无机聚硅氮烷。
合成实例2：含硅聚合物的制备
具有1L搅拌器和温度控制装置的反应器的内部用干燥氮气替换。随后，将800克的无水吡啶添加到反应器且冷却到-1℃。随后，在200sccm的速率下历经65分钟注入60克的二氯硅烷。在搅拌1小时之后，在200sccm的速率下历经4小时将37克的氨注入到反应器中。在搅拌2小时之后，历时12小时注入干燥氮气以去除反应器中剩余的氨。使用0.1微米铁氟龙过滤器在干燥氮气气氛下过滤获得的白色浆料相产物以获得680克的滤液。在添加800克的无水二甲苯之后，总计重复3次使用旋转蒸发浓缩器将溶剂从吡啶替换为二甲苯的操作以将固体含量调整为20％，且使用具有0.1微米孔径的铁氟龙过滤器来过滤所得物。将100克的无水吡啶添加到所获得溶液，且在100℃下在10％的固体含量的情况下执行聚合以使得重量平均分子量是10,200克/摩尔。当聚合完成时，在70℃下重复四次使用旋转式蒸发器用二丁醚替换溶剂的操作以将固体含量浓度调整为10％，且通过0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得无机聚硅氮烷。
合成比较例1：含硅聚合物的制备
具有1L搅拌器和温度控制装置的反应器的内部用干燥氮气替换。随后，将800克的无水吡啶添加到反应器且冷却到-1℃。随后，在200sccm的速率下历经65分钟注入60克的二氯硅烷。在搅拌1小时之后，在200sccm的速率下历经4小时将37克的氨注入到反应器中。在搅拌2小时之后，历时12小时注入干燥氮气以去除反应器中剩余的氨。使用0.1微米铁氟龙过滤器在干燥氮气气氛下过滤获得的白色浆料相产物以获得680克的滤液。在添加800克的无水二甲苯之后，总计重复3次使用旋转蒸发浓缩器将溶剂从吡啶替换为二甲苯的操作以将固体含量调整为20％，且使用具有0.1微米孔径的铁氟龙过滤器来过滤所得物。将100克的无水吡啶添加到所获得溶液，且在100℃下在10％的固体含量的情况下执行聚合以使得重量平均分子量是5,400克/摩尔。当聚合完成时，在70℃下重复四次使用旋转式蒸发器用二丁醚替换溶剂的操作以将固体含量浓度调整为20％，且通过0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得无机聚硅氮烷。
合成比较例2：含硅聚合物的制备
具有1L搅拌器和温度控制装置的反应器的内部用干燥氮气替换。随后，将800克的无水吡啶添加到反应器且冷却到-1℃。随后，在200sccm的速率下历经65分钟注入60克的二氯硅烷。在搅拌1小时之后，在200sccm的速率下历经4小时将37克的氨注入到反应器中。在搅拌2小时之后，历时12小时注入干燥氮气以去除反应器中剩余的氨。使用0.1微米铁氟龙过滤器在干燥氮气气氛下过滤获得的白色浆料相产物以获得680克的滤液。在添加800克的无水二甲苯之后，总计重复3次使用旋转蒸发浓缩器将溶剂从吡啶替换为二甲苯的操作以将固体含量调整为20％，且使用具有0.1微米孔径的铁氟龙过滤器来过滤所得物。将100克的无水吡啶添加到所获得溶液，且在100℃下在10％的固体含量的情况下执行聚合以使得重量平均分子量是6,200克/摩尔。当聚合完成时，在70℃下重复四次使用旋转式蒸发器用二丁醚替换溶剂的操作以将固体含量浓度调整为20％，且通过0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得无机聚硅氮烷。
合成比较例3：含硅聚合物的制备
具有1L搅拌器和温度控制装置的反应器的内部用干燥氮气替换。随后，将800克的无水吡啶添加到反应器且冷却到-1℃。随后，在200sccm的速率下历经65分钟注入60克的二氯硅烷。在搅拌1小时之后，在200sccm的速率下历经4小时将37克的氨注入到反应器中。在搅拌2小时之后，历时12小时注入干燥氮气以去除反应器中剩余的氨。使用0.1微米铁氟龙过滤器在干燥氮气气氛下过滤获得的白色浆料相产物以获得680克的滤液。在添加800克的无水二甲苯之后，总计重复3次使用旋转蒸发浓缩器将溶剂从吡啶替换为二甲苯的操作以将固体含量调整为20％，且使用具有0.1微米孔径的铁氟龙过滤器来过滤所得物。将100克的无水吡啶添加到所获得溶液，且在100℃下在10％的固体含量的情况下执行聚合以使得重量平均分子量是9,200克/摩尔。当聚合完成时，在70℃下重复四次使用旋转式蒸发器用二丁醚替换溶剂的操作以将固体含量浓度调整为20％，且通过0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得无机聚硅氮烷。
制备用于形成二氧化硅层的组成物
实例1和实例2以及比较例1到比较例3
根据合成实例1和合成实例2以及合成比较例1到合成比较例3获得的含硅聚合物通过在70℃下利用旋转式蒸发器反复4次用二丁醚取代溶剂来调整为具有15％的固体浓度，且随后利用0.1微米铁氟龙过滤器过滤以获得根据实例1和实例2以及比较例1到比较例3的用于形成二氧化硅层的组成物。
评估1：无机聚硅氮烷聚合物中的氮含量
根据合成实例1和合成实例2以及合成比较例1到合成比较例3的含硅聚合物通过凯氏定氮法中的以下步骤使用凯氏定氮仪K-360(KjelFlex K-360)(步琪实验技术有限公司(
Figure BDA0003022347530000121
Labor Technik AG))和877精锐加(877Titrino plus)(万通(Metrohm))相对于氮原子的含量进行分析。
1.制备样品(含硅聚合物0.4克)。
2.通过利用25％NaOH水溶液分解样品所产生的氨(NH3)收集于3％硼酸水溶液中，且随后用0.1N H2SO4水溶液滴定。
3.在滴定之后，通过反映含硅聚合物中的不包括溶剂的固体含量来计算氮原子的含量。
具有含硅聚合物的重量平均分子量(Mw)的分析结果示出于表1中。
(表1)
重量平均分子量(克/摩尔) 氮含量(重量％)
合成实例1 9,400 27.7
合成实例2 10,200 28.3
合成比较例1 5,400 30.5
合成比较例2 6,200 29.1
合成比较例3 9,200 30.2
评估2：抗蚀刻性
根据实例1和实例2以及比较例1到比较例3的用于形成二氧化硅层的组成物各自被取用3cc，且随后分配在8英寸硅晶片的中心部分上且在1,500rpm下利用旋涂机(MS-A200，三笠株式会社(MIKASA Co.,Ltd.))旋涂20秒。随后，加热涂布的组成物且在150℃下在加热板上干燥3分钟，且随后在800℃下湿式固化60分钟以形成二氧化硅层。随后，通过使用椭圆光谱仪M-2000(J.A.伍拉姆(J.A.Woollam))来测量所述层在浸渍在1重量％稀释氢氟酸(diluted hydrofluoric acid；DHF)中10分钟时的厚度改变，且随后与在湿式方法中在1,000℃下形成的SiO2热氧化层的结果进行比较，且其相对值(％)示出于表2中。
(表2)
Figure BDA0003022347530000131
参考表2，包含具有约8,000克/摩尔到约15,000克/摩尔范围的重量平均分子量和按含硅聚合物的总重量计25％到30％的氮含量的含硅聚合物的实例1和实例2呈现与SiO2热氧化层最接近的蚀刻速率且因此相较于比较例1到比较例3的极佳抗蚀刻性特性。
虽然上文已详细地描述本发明的优选实施例，但其不限于以上实施例且可以各种不同形式制造。本发明涉及的领域的一般技术人员将能够理解本发明可以其它特定形式实施而不改变本发明的技术精神或基本特征。因此，应理解，上文所描述的实例实施例在所有方面中是说明性而非限制性的。

Claims (9)

1.一种用于形成二氧化硅层的组成物，包括
含硅聚合物；以及
溶剂，
其中所述含硅聚合物具有8,000克/摩尔到15,000克/摩尔的重量平均分子量，且
由凯氏滴定法测量的所述含硅聚合物的氮原子含量按所述含硅聚合物的总重量计是25重量％到30重量％。
2.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中所述含硅聚合物包括聚硅氮烷、聚硅氧氮烷或其组合。
3.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中所述含硅聚合物是全氢聚硅氮烷。
4.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中所述含硅聚合物的重量平均分子量是8,000克/摩尔到12,000克/摩尔。
5.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中由凯氏滴定法测量的所述含硅聚合物的氮原子含量按所述含硅聚合物的所述总重量计是27重量％到29重量％。
6.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中按用于形成二氧化硅层的所述组成物的总量计以0.1重量％到30重量％的量包含所述含硅聚合物。
7.根据权利要求1所述的用于形成二氧化硅层的组成物，其中所述溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、环己烷、环己烯、十氢萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基环己烷、甲基环己烷、环己烷、环己烯、对薄荷烷、二丙醚、二丁醚、苯甲醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基异丁基酮或其组合。
8.一种二氧化硅层，使用如权利要求1到7中任一项所述的用于形成二氧化硅层的组成物制造。
9.一种电子装置，包括如权利要求8所述的二氧化硅层。
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