TW201522508A - 用於形成二氧化矽基層的組成物、二氧化矽基層及二氧化矽基層的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種用於形成二氧化矽基層的組成物、使用其的二氧化矽基層及製造二氧化矽基層的方法。此組成物包含具有20,000至160,000的重均分子量的含矽聚合物以及溶劑。

Description

用於形成二氧化矽基層的組成物、二氧化矽基層及二氧化矽基層的製造方法 【相關申請案的交叉參考】
本申請主張分別於2013年10月1日和2014年8月25日在韓國智慧財產局提交的韓國專利申請號10-2013-0117498和10-2014-0110915的優先權和權益，通過引用將其全部內容合併在本文中。
本公開內容涉及用於二氧化矽基層(silica-based layer)的組成物、二氧化矽基層、以及用於製造二氧化矽基層的方法。
由於半導體技術的加速發展，對於通過增加具有較小尺寸的半導體晶片的積集度而具有改善的性能的高度積集和高速的 半導體記憶體單元已經進行了研究。然而，半導體的高積集度需求可能縮小導線之間的距離，從而，造成可以引起半導體互連方面的問題的RC延遲、串擾、回應速度的劣化等。此外，對於由半導體記憶體單元中多個包括一個MOS電晶體和一個電容器的單位單元組成的動態隨機存取記憶體(DRAM)，電容器包括位於兩個電極之間的介電層，可以根據介電常數、介電層的厚度、以及形成電容器的電極的面積決定電容的量。因此，當電容器根據半導體晶片變小而變小時，存在電容器能夠確保儲存容量的要求。通過增加其垂直面積代替降低其水平面積以增加其總體有效面積，可以實現此電容器。當使用此方法製造電容器時，與使水平面積變小相比，使用模具並且利用用於形成二氧化矽層的組成物填充模具上的間隙形成的二氧化矽層可以用於有效地形成相對較高的電極。因此，需要能夠確保厚度均勻性和間隙中的高緻密性的半導體絕緣層材料。
本發明的一個實施方式提供了用於能夠確保厚度均勻性和間隙中的高緻密性的二氧化矽基層的組成物。
另一個實施方式提供了使用用於二氧化矽基層的組成物的二氧化矽基層。
又一個實施方式提供了一種用於製造二氧化矽基層的方法。
根據一個實施方式，提供了一種包括具有20,000至160,000的重均分子量(weight average molecularweight)的含矽聚 合物和溶劑的用於二氧化矽基層的組成物。
含矽聚合物可以是聚矽氮烷(polysilazane)、聚矽氧氮烷(polysiloxazane)、或它們的組合。
含矽聚合物可以具有21,000至50,000的重均分子量，且基於用於二氧化矽基層的組成物的總量，可以以0.1wt%至30wt%的量包含含矽聚合物。
含矽聚合物可以具有4,000至10,000的數均分子量(number average molecularweight)。
溶劑可以選自：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫化萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環已烷、環己烷、環己烯、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮、以及它們的組合。
含矽聚合物可以包括氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷。
氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷可以具有基於100wt%的氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷為0.2wt%至3wt%的氧含量，以及相對於氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷中Si-H鍵總量的15%至40%的-SiH3基團含量。
根據另一個實施方式，提供了使用用於二氧化矽基層的組成物製造的二氧化矽基層。
二氧化矽基層可以具有小於或等於1.0的厚度均勻性(thickness uniformity)。
二氧化矽基層在小於或等於200nm的圖案中可以具有大於或等於0.5的範圍內的內部氧化物層的緻密性(compactness)。
根據又一個實施方式，提供了製造二氧化矽基層的方法，包括：將用於二氧化矽基層的組成物塗覆在基板上；對利用所述用於二氧化矽基層的組成物塗覆的基板進行乾燥；以及在包括大於或等於150℃的濕氣的氣氛下固化基板。
可以實現能夠確保厚度均勻性並且同時確保間隙中的高緻密性的二氧化矽基層。
圖1示出了根據本發明的實施方式測量晶圓上的氫化聚矽氧氮烷層的厚度的方法。
本發明的示例性實施方式將在下文中詳細地描述，並且可以由相關領域中具有公共常識的技術人員容易地實施。然而，本公開可以體現為許多不同形式，而不應解釋為局限於本文中闡述的示例性實施方式。
如在本文中使用的，當沒有另外提供定義時，術語“經取代的”是指用下述的取代基取代代替化合物中的氫，所述取代基選自鹵素原子(F、Br、Cl或I)、羥基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、疊氮基、脒基、肼基、亞肼基、羰基、氨甲醯基、硫醇基、酯基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、烷基、C2至C16烯基、C2至C16炔基、芳基、C7至C13芳烷基、C1至C4氧烷基、C1至C20雜烷基、C3至C20雜芳烷基、環烷基、C3至 C15環烯基、C6至C15環炔基、雜環烷基、以及它們的組合。
在下文中，描述了根據一個實施方式的用於二氧化矽基層的組成物。
根據一個實施方式的用於二氧化矽基層的組成物包括含矽聚合物和溶劑。
含矽聚合物可以是包括而不僅限於矽(Si)原子的任何聚合物，並且可以是例如聚矽氮烷、聚矽氧氮烷、或它們的組合。含矽聚合物可以具有20,000至160,000的重均分子量。
當重均分子量在此範圍內時，不僅可以最小化厚度均勻性劣化(例如，厚度變化可以被最小化)而且還增加了間隙內部的緻密性，從而，最小化層內部的缺陷。
在本文中，含矽聚合物可以具有21,000至50,000或20,000至46,000的重均分子量。
含矽聚合物可以具有4,000至10,000，或4,000至9,000的數均分子量。
當數均分子量在此範圍內時，不僅可以最小化厚度均勻性劣化(例如，厚度變化可以被最小化)而且還增加了間隙內部的緻密性，其可以有助於最小化層內部的缺陷。
例如，含矽聚合物可以包括氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷。
基於100wt%的氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷，氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷可以具有0.2wt%至3wt%的氧含量。
當氫化聚矽氧氮烷包含在此範圍內時，可以防止熱處理過程中的收縮，從而可以防止通過熱處理形成的電荷圖案上的裂 紋。具體地，氫化聚矽氧矽氮烷或氫化聚矽氮烷的氧含量可以為0.4wt%至2wt%。
此外，氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷在末端可以具有由-SiH3表示的部分，並且基於氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷中的Si-H鍵的總量，可以以15wt%至40wt%的量包含-SiH3。
基於用於二氧化矽基層的組成物的總量，可以以0.1wt%至30wt%的量包含氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷。當氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷包含在此範圍內時，在間隙填充過程中層可以形成得平坦且均勻而沒有間隙(空隙)以及可以維持適當的粘度。
溶劑可以是選自以下中的一種：芳香族化合物、脂肪族化合物、飽和烴化合物、醚、酯、酮等，具體地是，苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫化萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環已烷、環己烷、環己烯、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮、以及它們的組合。
特別地，來自這些溶劑中的至少一種可以具有大於或等於130℃的沸點。以這種方式，可以增加層的平坦性。
基於用於二氧化矽基層的組成物的總量，除了上述組分之外，可以以餘量包含溶劑。
用於二氧化矽基層的組成物可以進一步包含熱生酸劑(thermal acid generator，TAG)。
熱生酸劑可以包括任何化合物而沒有特別限制，只要其 通過加熱產生酸(H+)即可。特別地，其可以包含在90℃或更高溫度下活化並產生足夠的酸、並且還具有低揮發性的化合物。這種熱生酸劑可以選自例如硝基苄基甲苯磺酸酯、硝基苄基苯磺酸酯、苯酚磺酸酯、以及它們的組合。
基於用於二氧化矽基層的組成物的總量，可以以0.01wt%至25wt%的量包含熱生酸劑。
用於二氧化矽基層的組成物可以進一步包含表面活性劑。
表面活性劑沒有特別限制，並且可以是例如非離子型表面活性劑，如聚氧乙烯烷基醚類，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類，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類，如山梨糖醇酐單月桂酸酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、山梨糖醇酐單油酸脂、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、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；氟類表面活性劑：EFTOP EF301、EF303、EF352(Tochem Products Co.,Ltd.)、MEGAFACE F171、F173(Dainippon Ink & Chem.,Inc.)、FLUORAD FC430、FC431(Sumitomo 3M)、Asahi guard AG710、Surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(Asahi Glass Co.,Ltd.)等；其他矽酮類表面活性劑，如有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd)等。
基於用於二氧化矽基層的組成物的總量，可以以0.001wt%至10wt%的量包含表面活性劑。在此範圍內，改善了溶液的 分散性(dispersion)，並且同時改善了層的均勻厚度和填充性能。
根據另一個實施方式，提供了使用用於二氧化矽基層的組成物製造的二氧化矽基層。
例如，二氧化矽基層可以用作電子裝置(如半導體、顯示裝置等)中的絕緣層。例如，絕緣層可以用在電晶體裝置和位元線之間、電晶體裝置和電容器之間等，但不限於此。
二氧化矽基層可以具有小於或等於1.0的厚度均勻性。當厚度均勻性在此範圍內時，二氧化矽基層具有優異的均勻性，從而，可以容易地進行形成二氧化矽基層之後的後續處理。可以根據以下等式獲得二氧化矽基層的厚度均勻性。
*厚度均勻性=[(最大厚度-最小厚度)/2/平均厚度]×100
此外，二氧化矽基層在小於或等於200nm的圖案中可以具有大於或等於0.5的範圍內的內部氧化物層的緻密性。當內部氧化物層的緻密性在此範圍內時，二氧化矽基層可以具有間隙內部的高緻密性。可以根據下式獲得內部氧化物層的高緻密性。
*內部氧化物層的緻密性=外表面蝕刻量/圖案內部的蝕刻量
在下文中，提供了根據另一個實施方式的用於製造二氧化矽基層的方法。
用於製造二氧化矽基層的方法包括：將用於二氧化矽基層的組成物塗覆在基板上；乾燥利用用於二氧化矽基層的組成物塗覆的基板；以及在包括大於或等於150℃的濕氣的氣氛下固化基板。
用於二氧化矽基層的組成物可以是通過混合含矽聚合物 和溶劑且例如通過諸如旋塗、狹縫塗覆、絲網印刷、噴塗、滴下式注入法(one drop filling，ODF)、或它們的組合等溶液處理獲得的溶液。
以下實施例更詳細地闡明了本發明。然而，這些實施例是示例性的，並且本公開內容並不限於此。
製備用於二氧化矽基層的組成物
[比較例1]
將乾燥氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時緩慢注入85g的氨水，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥氮氣注入反應器中，並且除去殘留在其中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的四氟乙烯(TEFLON)過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
將250g的乾燥吡啶加入到獲得的氫化聚矽氮烷溶液中，並且在100℃下聚合混合物以具有4,000的重均分子量(數均分子量=2,270)。
在本說明書中，使用由Waters製造的GPC(PLC泵1515，RI檢測器2414)和由Shodex製造的管柱(LF-804)來測定重均分子量和數均分子量。
[比較例2]
將乾燥氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，向其中緩慢注入85g的氨水，同時將反應器攪拌4.3小時。然後，經120分鐘將乾燥的氮氣注入到其中，並且除去殘留在反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入至氫化聚矽氮烷溶液，並且在100℃下聚合混合物以具有14,000的重均分子量(數均分子量=3,750)。
[比較例3]
將乾燥氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時將85g的氨水緩慢注入其中，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥氮氣注入到其中，並且除去殘留在反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g 的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到氫化聚矽氮烷溶液中，並且在100℃下聚合混合物以具有19,000的重均分子量(數均分子量=3,950)。
[比較例4]
將乾燥氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時將85g的氨水緩慢注入其中，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥氮氣注入到其中，並且除去殘留在反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到氫化聚矽氮烷溶液中，並且在100℃下聚合混合物以具有161,000的重均分子量(數均分子量=9,050)。
[實施例1]
將乾燥氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反 應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入到其中。然後，經4.3小時將85g的氨水緩慢注入到其中，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥的氮氣注入到其中，並且除去殘留在其中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到獲得的氫化聚矽氮烷溶液，並且在100℃下聚合混合物以具有21,000的重均分子量(數均分子量=4,050)。
[實施例2]
將乾燥的氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時將85g的氨水緩慢注入其中，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥的氮氣注入其中，並且除去殘留在反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，使用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到獲得的氫化聚矽氮烷溶液中，並且在100℃下聚合混合物以具有68,000的重均分子量(數均分子量=5,750)。
[實施例3]
將乾燥的氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入到反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時將85g的氨水緩慢注入其中，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘將乾燥氮氣注入其中，並且除去殘留在反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到獲得的氫化聚矽氮烷溶液，並且在100℃下聚合混合物以具有115,000的重均分子量(數均分子量=7,400)。
[實施例4]
將乾燥的氮氣置換在具有攪拌裝置和溫度控制器的2L的反應器中。隨後，將1,500g的乾燥吡啶注入到反應器中，並且將反應器儲存在5℃下。然後，經2小時將140g的二氯矽烷緩慢注入其中。然後，經4.3小時緩慢注入85g的氨水，同時攪拌混合物。然後，經120分鐘注入到乾燥的氮氣中，並且除去殘留在 反應器中的氨。
在乾燥的氮氣氣氛下，用1μm的TEFLON過濾器過濾獲得的白色漿體產物，獲得1,000g的過濾溶液。隨後，將1,000g的乾燥二甲苯加入到其中，並且通過重複利用旋轉蒸發器用吡啶取代二甲苯三次將混合物調整為具有20%的固體含量，然後，用具有0.1μm的孔徑的TEFLON過濾器過濾。
然後，將250g的乾燥吡啶加入到獲得的氫化聚矽氮烷溶液中，並且在100℃下聚合混合物以具有155,000的重均分子量(數均分子量=8,800)。
評價1：層厚度均勻性
分別取3cc的根據實施例1-4和比較例1-4的氫化聚矽氮烷或氫化聚矽氧氮烷溶液，然後，用旋塗機分佈在具有8英寸直徑的矽晶圓的中心並且以1500rpm旋塗20秒(MS-A200,MIKASA Co.,Ltd.)。隨後，在熱板上在150℃下將經塗覆的晶圓加熱3分鐘並乾燥，形成每一氫化聚矽氧氮烷或氫化聚矽氮烷層。
然後，如在圖1中示出的，通過使用反射光譜層厚度儀(ST-5000,K-MAC)在具有十字(+)形狀的晶圓上的9個點處測量氫化聚矽氧氮烷層的厚度，獲得氫化聚矽氧氮烷的平均厚度、厚度範圍(最小厚度-最大厚度)、以及厚度均勻性，*厚度均勻性=[(最大厚度-最小厚度)/2/平均厚度]×100
結果提供在以下的表1中。
參照表1，與比較例1至3相比，實施例1至4和比較例4示出了相對較小的層厚度均勻性。原因在於：由分別使用根據實施例1至4和比較例4的具有大於或等於20,000的重均分子量的氫化聚矽氮烷或氫化聚矽氧氮烷溶液形成的二氧化矽基層示出了相對均勻的厚度。
評價2：間隙內部的內部氧化物層的緻密性
將根據實施例1-4和比較例1-4的氫化聚矽氮烷溶液旋塗在3cm×3cm大小的圖案化的晶圓(MS-A200,MIKASA Co.,Ltd.)上。隨後，在150℃下將經塗覆的晶圓軟烘烤3分鐘。然後，在800℃下，通過高溫氧化反應來對層進行氧化，然後，浸漬在通過混合氟酸和氟化銨(100：1)獲得的水溶液(DHF)中5分鐘。然後，蝕刻圖案，並且通過三角儀(trigonometry)(S-5500,Hitachi Ltd.)計算沿著圖案形成的間隙內部的蝕刻量。另一方面，在150℃下，以與上述相同的方法將氫化聚矽氮烷溶液旋塗在裸晶圓上3分鐘，然後軟烘烤。然後，測量通過800℃下的高溫反應氧化之後的層厚度來計算外部蝕刻量。然後，以反射光譜層厚度儀(ST-5000,K-MAC Ltd.)測量通過將層浸漬在通過混合氟酸和氟化 銨(100：1)獲得的水溶液(DHF)5分鐘後的蝕刻層的表面厚度，並且根據外部蝕刻量計算內部氧化層的緻密性。
*內部氧化物層的緻密性=外表面蝕刻量/圖案內部的蝕刻量
結果提供在以下的表2中。
參照表2，與由根據比較例1至3的組成物形成的層相比，由根據實施例1至4的組成物形成的層示出了在所有小於或等於200nm的圖案中的間隙內部的優異的層緻密性。此外，由於間隙內部沒有填充層，不能測量具有超過範圍的重均分子量的氫化聚矽氮烷或氫化聚矽氧氮烷溶液的高緻密性(如比較例4)。
儘管已經結合目前被認為是實用的示例性實施方式對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明並不限於所公開的實施 方式，而是相反，旨在覆蓋包括在所附申請專利範圍的精神和範圍內的各種修改和等效安排。

Claims (10)

  1. 一種用於二氧化矽基層的組成物，包含：具有20,000至160,000的重均分子量的含矽聚合物；以及溶劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物，其中所述含矽聚合物包含聚矽氮烷、聚矽氧氮烷、或它們的組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物，其中所述含矽聚合物具有21,000至50,000的重均分子量，且基於所述用於二氧化矽基層的組成物的總量，以0.1wt%至30wt%的量包含所述含矽聚合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物，其中所述含矽聚合物具有4,000至10,000的數均分子量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物，其中所述溶劑包括選自以下中的至少一種：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫化萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環已烷、環己烷、環己烯、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮、以及它們的組合。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之用於二氧化矽基層的組成物，其中所述氫化聚矽氧氮烷或所述氫化聚矽氮烷具有基於100wt%的所述氫化聚矽氧氮烷或所述氫化聚矽氮烷的0.2wt%至3wt%的氧含量，以及 相對於所述氫化聚矽氧氮烷或所述氫化聚矽氮烷中的Si-H鍵的總量的15%至40%的-SiH3基團含量。
  7. 一種二氧化矽基層，使用如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物製造。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之二氧化矽基層，其中所述二氧化矽基層具有小於或等於1.0的厚度均勻性。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之二氧化矽基層，其中所述二氧化矽基層在小於或等於200nm的範圍內的圖案中具有大於或等於0.5的內部氧化物層的緻密性。
  10. 一種製造二氧化矽基層的方法，包括：將如申請專利範圍第1項所述之用於二氧化矽基層的組成物塗覆在基板上；對用所述用於二氧化矽基層的組成物塗覆的所述基板進行乾燥；以及在包括大於或等於150℃的濕氣的氣氛下固化所述基板。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI621666B (zh) * 2015-07-31 2018-04-21 三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於形成氧化矽層的組成物、製造氧化矽層的方法、氧化矽層及電子裝置
US10020185B2 (en) 2014-10-07 2018-07-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming silica layer, silica layer, and electronic device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9082612B2 (en) * 2010-12-22 2015-07-14 Cheil Industries, Inc. Composition for forming a silica layer, method of manufacturing the composition, silica layer prepared using the composition, and method of manufacturing the silica layer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10020185B2 (en) 2014-10-07 2018-07-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming silica layer, silica layer, and electronic device
US10093830B2 (en) 2014-12-19 2018-10-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Composition for forming a silica based layer, method for manufacturing silica based layer, and electronic device including the silica based layer
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TWI621666B (zh) * 2015-07-31 2018-04-21 三星Ｓｄｉ股份有限公司 用於形成氧化矽層的組成物、製造氧化矽層的方法、氧化矽層及電子裝置
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