TWI658003B - 用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層和電子裝置 - Google Patents

用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層和電子裝置 Download PDF

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Abstract

一種用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層和電子裝置。用於形成二氧化矽層的組成物包含在1 H-NMR光譜中滿足等式1和2的含矽聚合物以及溶劑。 [等式1] B/A = 0.2到0.4 [等式2] (A+B)/C = 4.8到12.0 等式1和2的定義與具體實施方式中相同。根據一個實施例的用於形成二氧化矽層的含矽聚合物具有極佳耐蝕刻性、間隙填充特徵以及平面化特徵。通過提供包含其的組成物，所獲得的二氧化矽層可實現極佳耐蝕刻性和平面化特徵。

Description

用於形成二氧化矽層的組成物、二氧化矽層和電子裝置
本申請主張2016年8月31日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請第10-2016-0112026號和2016年9月22日在韓國智慧財產局申請的第10-2016-0121750號的優先權和權益，其全部內容以引入的方式併入本文中。
本發明涉及一種用於形成二氧化矽層的組成物和使用所述組成物製造的二氧化矽層。
平板顯示器使用包含閘極電極、源極電極、汲極電極以及半導體的薄膜電晶體（thin film transistor，TFT）作爲切換裝置，且配備有傳遞用於控制薄膜電晶體的掃描信號的閘極線和傳遞施加到像素電極的信號的數據線。另外，在半導體與若干電極之間形成絕緣層以將其隔開。
絕緣層一般爲通過將含矽聚合物轉化成氧化矽形成的二氧化矽層。在本文中，根據含矽聚合物的結構，二氧化矽層的耐蝕刻性、間隙填充特徵、平面化特徵以及類似者可以不同，且可能影響用於形成二氧化矽層的組成物的儲存穩定性。這些特徵彼此具有折衷關係，且因此需要同時滿足特性的二氧化矽層。
一個實施例提供具有改善耐蝕刻性、間隙填充特徵以及平面化特徵的用於形成二氧化矽層的組成物。
另一實施例提供包含通過轉化用於形成二氧化矽層的含矽聚合物獲得的氧化矽組分的二氧化矽層。
又一實施例提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。
根據一個實施例，用於形成二氧化矽層的組成物包含含矽聚合物和溶劑，其中含矽聚合物的1 H-NMR光譜滿足等式1和2。 [等式1] B/A = 0.2到0.4 [等式2] (A+B)/C = 4.8到12.0 在等式1和2中， A爲大於或等於4.5 ppm以及小於5.5 ppm的峰面積， B爲大於或等於3.8 ppm以及小於4.5 ppm的峰面積，以及 C爲大於或等於0.2 ppm以及小於2.5 ppm的峰面積：1 H-NMR光譜根據條件1測量： [條件1] 將含矽聚合物添加到二丁醚（DBE）溶劑中以製備固體含量爲15±0.1重量%的樣品1， 獲取3立方厘米的樣品1，使用旋塗器在直徑8英寸的矽晶圓中心分配樣品1，且以1,500轉/分鐘（1500 rpm）將其旋轉5分鐘以在所述矽晶圓上形成膜， 用切割器獲取所述膜且將所獲取的膜與CDCl3 （氯仿-d）溶劑混合以製備溶液， 製備樣品2，其中所獲取的膜含量爲按所述溶液的總量計的3.0重量%，以及 在300兆赫茲（MHz）下測量樣品2的1 H-NMR光譜。 在等式2中，(A+B)/C可在5.0到10.5範圍內。 在等式2中，(A+B)/C可在5.2到9.0範圍內。
含矽聚合物可包含聚矽氮烷（polysilazane）、聚矽氧氮烷（polysiloxazane）或其組合。
含矽聚合物可具有1,000到100,000的重量平均分子量。
含矽聚合物可具有500到10,000的數目平均分子量。
溶劑可包含由以下各者中選出的至少一種：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚（anisole）、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮以及其組合。
含矽聚合物可以按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以0.1重量%到30重量%的量包含在內。
根據另一實施例，提供由用於形成二氧化矽層的組成物製成的二氧化矽層。
根據又一實施例，提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。
根據一個實施例的用於形成二氧化矽層的含矽聚合物具有極佳耐蝕刻性、間隙填充特徵以及平面化特徵。通過提供包含其的組成物，所獲得的二氧化矽層可實現極佳耐蝕刻性和平面化特徵。
將在下文中詳細描述本發明的示例性實施例，且可容易由具有相關領域中常識的人員執行。然而，本發明可以許多不同形式實施，且不應理解爲限於本文所闡述的示範性實施例。
在圖式中，爲清楚起見放大層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相似參考標號表示相似元件。應理解，當將一個元件，如層、膜、區域或基底稱作在另一元件“上”時，其可以直接在另一元件上，或者還可以存在插入元件。相比之下，當元件被稱爲“直接在”另一元件“上”時，不存在插入元件。
如本文所使用，當未另外提供定義時，‘取代’是指化合物的氫經由以下中選出的取代基置換：鹵素原子（F、Br、Cl或I）、羥基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、甲脒基、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、C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C7到C30芳烷基、C1到C30烷氧基、C1到C20雜烷基、C2到C20雜芳基、C3到C20雜芳烷基、C3到C30環烷基、C3到C15環烯基、C6到C15環炔基、C2到C30雜環烷基以及其組合。如本文所使用，當未另外提供定義時，術語‘雜’是指包含1到3個由N、O、S以及P中選出的雜原子的一者。
另外，在說明書中，“＊”是指與相同或不同的原子或化學式的連接點。
在下文中，描述根據本發明的一個實施例的用於二氧化矽層的含矽聚合物。
根據本發明的一個實施例，用於形成二氧化矽層的組成物包含在1 H-NMR光譜中滿足等式1和2的含矽聚合物以及溶劑。 [等式1] B/A = 0.2到0.4 [等式2] (A+B)/C = 4.8到12.0 在等式1和2中， A爲大於或等於4.5 ppm以及小於5.5 ppm的峰面積， B爲大於或等於3.8 ppm以及小於4.5 ppm的峰面積，以及 C爲大於或等於0.2 ppm以及小於2.5 ppm的峰面積： 限制條件爲1 H-NMR光譜根據條件1測量： [條件1] 將含矽聚合物添加到二丁醚（DBE）溶劑中以製備固體含量爲15±0.1重量%的樣品1， 獲取3立方厘米（cc）的樣品1，使用旋塗器在直徑8英寸的矽晶圓中心分配樣品1，且以1,500轉/分鐘將其旋轉5分鐘以在所述矽晶圓上形成膜， 用切割器獲取所述膜且將所獲取的膜與CDCl3 （氯仿-d）溶劑混合以製備溶液， 製備樣品2，其中所獲取的膜含量爲按所述溶液的總量計的3.0重量%，以及 在300兆赫茲下測量樣品2的1 H-NMR光譜。
在等式1和2中，A是指其中展現SiH和SiH2 的範圍內的面積（area）；B是指其中展現SiH3 的範圍內的面積；且C是指其中展現NH1,2 的範圍內的面積。1 H-NMR光譜成爲定義含矽聚合物的結構特徵的重要指數。
圖1爲通過對含矽聚合物的1 H-NMR光譜的SiH、SiH2 、SiH3 以及NH1,2 的峰面積進行定量而有助於理解用於表示含矽聚合物的交聯程度的結構的參考圖。
參看圖1，聚矽氮烷聚合物具有矽和氮的重複單元，且除了具有用於重複單元的矽和氮的結合部分以外的其它部分與氫形成鍵結。鑒於這一點，SiH1,2,3 /NH1,2 的比率可爲用於確證聚合物交聯程度的衡量標準。因爲聚矽氮烷具有更高交聯程度，所以經由1 H-NMR光譜分析的SiH1,2,3 / NH1,2 比率變大。結果顯示，當聚矽氮烷聚合物改變到二氧化矽層時，可改善間隙中的層密實度和耐蝕刻性。
因爲含矽聚合物在1 H-NMR光譜下同時滿足等式1和2且具有結構特徵，當形成二氧化矽層時，其可同時提供極佳耐蝕刻性、間隙填充特徵以及平面化特徵。
耐蝕刻性是指對蝕刻氣體或蝕刻液體具有較低蝕刻速率，因此較高耐蝕刻性可實現剛性層。
極佳間隙填充特徵通過將由含矽聚合物形成的二氧化矽層緊密填充到積體電路（integrated circuit，IC）的間隙中增強內部氧化物層的密實度。
膜平整度是指由含矽聚合物形成的二氧化矽層的厚度均一性，因此可更有助於形成二氧化矽層之後的後續製程，因爲膜平整度更高。
一般來說，特徵彼此爲折衷關係。但通過控制結構滿足等式1和2兩者，根據一個實施例的用於二氧化矽層的含矽聚合物可同時滿足耐蝕刻性、間隙填充特徵以及平面化特徵。
舉例來說，等式2中的(A+B)/C可爲5.0到10.5，更確切地說，例如等式2中的(A+B)/C可爲5.2到9.0，但不限於此。
舉例來說，含矽聚合物可包含聚矽氮烷、聚矽氧氮烷或其組合，且可具有例如1,000到100,000的重量平均分子量，但不限於此。舉例來說，用於形成二氧化矽層的含矽聚合物可具有500到10,000的數目平均分子量，但不限於此。
另一方面，含矽聚合物可包含例如由化學式A表示的部分。 [化學式A]
在化學式A中，R1 到R3 獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30烷基、經取代或未經取代的C3到C30環烷基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、經取代或未經取代的C7到C30芳基烷基、經取代或未經取代的C1到C30雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30烯基、經取代或未經取代的烷氧基、羧基、醛基、羥基或其組合，以及 “*”指示連接點。
舉例來說，含矽聚合物可爲通過鹵代矽烷與氨的反應產生的聚矽氮烷。
舉例來說，除由化學式A表示的部分以外，用於形成二氧化矽層的組成物中的含矽聚合物可更包含由化學式B表示的部分。 [化學式B]
化學式B的R4 到R7 獨立地是氫、經取代或未經取代的C1到C30烷基、經取代或未經取代的C3到C30環烷基、經取代或未經取代的C6到C30芳基、經取代或未經取代的C7到C30芳基烷基、經取代或未經取代的C1到C30雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30烯基、經取代或未經取代的烷氧基、羧基、醛基、羥基或其組合，以及 “*”指示連接點。
在此情况下，除矽-氮（Si-N）結合部分以外，含矽聚合物在其結構中包含矽-氧-矽（Si-O-Si）結合部分，且從而矽-氧-矽（Si-O-Si）結合部分可通過熱處理和縮減收縮減弱固化期間的應力。
舉例來說，含矽聚合物包含由化學式A表示的部分和由化學式B表示的部分，且可更包含由化學式C表示的部分。 [化學式C]
由化學式C表示的部分具有末端用氫封端的結構，且可以按聚矽氮烷或聚矽氧氮烷結構的Si-H鍵的總量計以15到35重量%的量包含在內。當化學式C的部分在所述範圍內包含於聚矽氮烷或聚矽氧氮烷結構中時，會防止SiH3 部分分散到SiH4 ，同時在熱處理期間充分進行氧化反應，且可防止填料圖案中出現裂紋。
所述含矽聚合物可以按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以0.1重量%到50重量%，例如0.1重量%到30重量%的量包含在內。當其在所述範圍內包含時，其可維持適當黏度且產生不具有間隙（空隙）的平坦且均一的層。
用於形成二氧化矽層的組成物的溶劑可爲（但不限於）可溶解含矽聚合物的任何溶劑，且尤其可包含由以下各者中選出的至少一種：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮以及其組合。
所述用於形成二氧化矽層的組成物可更包含熱酸產生劑（thermal acid generator，TAG）。
熱酸產生劑可爲用以改善用於形成二氧化矽層的組成物的顯影特性的添加劑，且因此使得組成物的聚合物在相對較低溫度下顯影。
如果所述熱酸產生劑因熱量而產生酸（H+ ），那麽其可包含任何化合物而不受特定限制。確切地說，其可包含在90℃或高於90℃下被活化且產生足夠酸以及具有低揮發性的化合物。
熱酸產生劑可例如由甲苯磺酸硝基苯甲酯、苯磺酸硝基苯甲酯、苯酚磺酸酯以及其組合中選出。
所述熱酸產生劑可以按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以0.01到25重量%的量包含在內。在所述範圍內，聚合物可在低溫下顯影且同時具有改善的塗布特性。
用於形成二氧化矽層的組成物可更包含表面活性劑。
表面活性劑不受特定限制，且可爲例如非離子表面活性劑，例如聚氧乙烯烷基醚，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類似物；聚氧乙烯烷基烯丙基醚，如聚氧乙烯壬基酚醚以及類似物；聚氧乙烯·聚氧丙烯嵌段共聚物；聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯，如山梨醇單月桂酸酯、山梨醇單棕櫚酸酯、山梨醇單硬脂酸酯、山梨醇單油酸酯、聚氧乙烯山梨醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇三硬酯酸酯以及類似物；EFTOP EF301、EFTOP EF303、EFTOP EF352的氟類表面活性劑（托化工製品有限公司（Tochem Products Co., Ltd.））、麥格菲斯F171（MEGAFACE F171）、麥格菲斯F173（大日本油墨及化學有限公司（Dainippon Ink & Chem., Inc.））、氟羅拉FC430（FLUORAD FC430）、氟羅拉FC431（住友3M（Sumitomo 3M））、旭防護AG710（Asahi guardAG710）、索龍S-382（Surflon S-382）、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106（旭玻璃有限公司（Asahi Glass Co., Ltd.））以及類似物；其它矽酮類表面活性劑，如有機矽氧烷聚合物KP341（信越化學有限公司（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.））以及類似物。
所述表面活性劑可以按用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以0.001到10重量%的量包含在內。在所述範圍內，可改善溶液的分散，且同時可改善層的均一厚度。
所述用於形成二氧化矽層的組成物可爲通過將所述含矽聚合物和組分溶解於混合溶劑中獲得的溶液。
根據本發明的另一個實施例，一種用於製造二氧化矽層的方法包含：將用於形成二氧化矽層的組成物塗布於基底上；乾燥塗布有所述用於形成二氧化矽層的組成物的所述基底；以及在高於或等於150℃的惰性氣體氛圍下固化所得物。
舉例來說，用於形成二氧化矽層的組成物可使用如旋塗方法、狹縫塗布、噴墨印刷的溶液法塗布。
基底可爲例如裝置基底，如半導體、液晶以及類似基底，但不限於此。
根據本發明的另一個實施例，二氧化矽層包含通過轉化用於二氧化矽層的含矽聚合物獲得的氧化矽組分。
二氧化矽層可爲例如絕緣層、分隔層或硬塗層，但不限於此。
本發明提供一種包含二氧化矽層的電子裝置。電子裝置可爲例如顯示裝置，如LCD或LED；或半導體裝置。
以下實例更詳細地說明本發明的實施例。然而，這些實例是示例性的，且本發明不限於此。
用於形成二氧化矽層的組成物的製備
聚合比較例 1 使用乾燥氮氣來取代裝備有攪拌器和溫度控制器的3升反應器的內部。將2,000克乾燥吡啶放置在反應器中且在0℃下使混合物保持溫熱。隨後，歷經一小時向其中緩慢添加100克二氯矽烷。歷經12小時將85克氨緩慢注入到其中，同時攪拌所獲得的混合物。接著，將乾燥氮氣注入反應器中持續120分鐘，且去除殘餘在反應器中的氨氣。
在乾燥氮氣氛圍下，通過1微米特富龍過濾器（Teflon filter）過濾所獲得的白色漿料相產物，獲得1,000克過濾溶液。接著，向其中添加1,000克乾燥二甲苯，且通過用旋轉式蒸發器總共重複三次吡啶到二甲苯的溶劑交換調節混合物以具有30重量%的固體濃度，且接著用孔徑爲0.03微米的特富龍過濾器過濾。
經由程序，獲得具有3,200的重量平均分子量和(A+B)/C=4.29的聚矽氮烷。
在本說明書中，通過使用沃特斯（Waters）產生的GPC（PLC泵1515，RI檢測器2414）測量聚矽氮烷的重量平均分子量且通過布魯克（Bruker）產生的NMR（300兆赫茲）測量(A+B)/C。
聚合比較例 2 使用乾燥氮氣來取代裝備有攪拌器和溫度控制器的3升反應器的內部。將2,000克乾燥吡啶放置在反應器中且在0℃下使混合物保持溫熱。隨後，歷經一小時向其中緩慢添加100克二氯矽烷。歷經3小時將85克氨氣緩慢注入到其中，同時攪拌所獲得的混合物。接著，將乾燥氮氣注入反應器中持續120分鐘，且去除殘餘在反應器中的氨氣。
在乾燥氮氣氛圍下，通過1微米特富龍過濾器過濾所獲得的白色漿料相產物，獲得1,000克過濾溶液。接著，向其中添加1,000克乾燥二甲苯，且通過用旋轉式蒸發器總共重複三次吡啶到二甲苯的溶劑交換調節混合物以具有30重量%的固體濃度，且接著用孔徑爲0.03微米的特富龍過濾器過濾。
經由程序，獲得具有1,800的重量平均分子量和(A+B)/C=3.86的聚矽氮烷。
聚合 實例 1 使用乾燥氮氣來取代裝備有攪拌器和溫度控制器的3升反應器的內部。將1,500克乾燥吡啶放置在反應器中且在0℃下使混合物保持溫熱。隨後，歷經一小時向其中緩慢添加100克二氯矽烷。接著，歷經3小時向其中緩慢添加70克氨氣。接著，將乾燥氮氣注入反應器中持續120分鐘，且去除殘餘在反應器中的氨氣。
在乾燥氮氣氛圍下，通過1微米特富龍過濾器過濾所獲得的白色漿料相產物，獲得1,000克過濾溶液。接著，向其中添加1,000克乾燥二甲苯，且通過用旋轉式蒸發器總共重複三次吡啶到二甲苯的溶劑交換調節混合物以具有30重量%的固體濃度，且接著用孔徑爲0.03微米的特富龍過濾器過濾。
經由程序，獲得具有3,200的重量平均分子量和(A+B)/C=4.84的聚矽氮烷。
聚合實例 2
使用乾燥氮氣來取代裝備有攪拌器和溫度控制器的3升反應器的內部。將1,500克乾燥吡啶放置在反應器中且在0℃下使混合物保持溫熱。隨後，歷經一小時向其中緩慢添加100克二氯矽烷。隨後，歷經3小時向其中緩慢添加70克氨氣。接著，將乾燥氮氣注入反應器中持續120分鐘，且去除殘餘在反應器中的氨氣。
在乾燥氮氣氛圍下，通過1微米特富龍過濾器過濾所獲得的白色漿料相產物，獲得1,000克過濾溶液。接著，向其中添加1,000克乾燥二甲苯，且通過用旋轉式蒸發器總共重複三次吡啶到二甲苯的溶劑交換調節混合物以具有30重量%的固體濃度，且接著用孔徑爲0.03微米的特富龍過濾器過濾。
將300克乾燥吡啶放置在過濾溶液中且將所得物加熱到100℃直到其重量平均分子量爲5,400爲止。
經由程序，獲得具有5,400的重量平均分子量和(A+B)/C=5.46的聚矽氮烷。
聚合實例 3 經由與聚合實例2相同的程序獲得具有11,200的重量平均分子量和(A+B)/C=6.10的聚矽氮烷聚合物。
聚合實例 4 經由與聚合實例2相同的程序獲得具有22,400的重量平均分子量和(A+B)/C=6.70的聚矽氮烷聚合物。
聚合 實例 5 經由與聚合實例2相同的程序獲得具有64,200的重量平均分子量和(A+B)/C=7.22的聚矽氮烷聚合物。
聚合 實例 6 經由與聚合實例2相同的程序獲得具有98,000的重量平均分子量和(A+B)/C=8.52的聚合物。
聚合實例 7 使用乾燥氮氣來取代裝備有攪拌器和溫度控制器的3升反應器的內部。將1,500克乾燥吡啶放置在反應器中且在10℃下使混合物保持溫熱。隨後，歷經一小時向其中緩慢添加100克二氯矽烷。歷經6小時將50克氨氣緩慢注入到其中，同時攪拌所獲得的混合物。接著，將乾燥氮氣注入反應器中持續120分鐘，且去除殘餘在反應器中的氨氣。
在乾燥氮氣氛圍下，通過1微米特富龍過濾器過濾所獲得的白色漿料相產物，獲得1,000克過濾溶液。接著，向其中添加1,000克乾燥二甲苯，且通過用旋轉式蒸發器總共重複三次吡啶到二甲苯的溶劑交換調節混合物以具有30重量%的固體濃度，且接著用孔徑爲0.03微米的特富龍過濾器過濾。
將300克乾燥吡啶放置在過濾溶液中且將所得物加熱到100℃直到其重量平均分子量爲3,400爲止。
經由程序，獲得具有3,400的重量平均分子量和(A+B)/C=8.12的聚矽氮烷。
測量 1 H-NMR 光譜的 SiH 、 SiH2 、 SiH3 以及 NH 的峰面積 將獲自聚合比較例1到2和聚合實例1到7的每種含矽聚合物添加到二丁醚（DBE）溶劑中以製備具有15±0.1重量%的固體含量的樣品1。隨後，獲取3立方厘米的樣品1且使用旋塗器（MS-A200，三笠公司（MIKASA Co., Ltd.））分配在直徑8英寸的矽晶圓（LG西特龍（LG Siltron））中心且在1,500轉/分鐘下旋轉5分鐘以在矽晶圓上提供膜。用切割器獲取所獲得的膜且將膜與CDCl3 （氯仿-d）溶劑混合以提供溶液。將膜的量調節爲按溶液的總量計3.0重量%以提供樣品2。隨後，在300兆赫茲下，針對1 H-NMR光譜測量樣品2。
在1 H-NMR光譜下在大於或等於4.5 ppm到小於5.5 ppm範圍內的峰面積定義爲SiH和SiH2 的峰面積（A）；在大於或等於3.8 ppm到小於4.5 ppm範圍內的峰面積定義爲SiH3 的峰面積（B）；大於或等於0.2 ppm到小於2.5 ppm的峰面積定義爲NH的峰面積（C）；因此各自計算B/A和(A+B)/C。
結果在表1中示出。 （表1）
參看表1，應理解，當測量1 H-NMR光譜時，聚合比較例1、2和聚合實例1到7的含矽聚合物滿足以下等式1和2設定的範圍。 [等式1] B/A = 0.2到0.4 [等式2] (A+B)/C = 4.8到12.0
用於形成二氧化矽層的組成物的製備
比較例 1 和 2 使用旋轉式蒸發器，用二丁醚取代獲自聚合比較例1和2的聚矽氮烷的每種溶劑以提供具有15重量%的固體含量的用於形成二氧化矽層的每種組成物。
實例 1 到 7 使用旋轉式蒸發器，用二丁醚取代獲自聚合實例1到7的聚矽氮烷的每種溶劑以提供具有15重量%的固體含量的用於形成二氧化矽層的每種組成物。
評估 1 ： 膜平整度 根據比較例1和2以及實例1到7的用於二氧化矽層的組成物分別獲取3立方厘米，且接著用旋塗器在直徑8英寸的矽晶圓中心省去且在1500轉/分鐘下旋塗20秒（MS-A200，三笠公司）。隨後，在150℃下在熱板上加熱經塗布的晶圓3分鐘且乾燥以形成二氧化矽類層。
接著，通過在十字形狀（+）的晶圓上的9個位置處，通過使用如圖2中所示的反射光譜膜厚度計（ST-5000，K-MAC）測量二氧化矽類層的厚度獲得二氧化矽類層的平均厚度、厚度範圍（最小厚度-最大厚度）和厚度均一性，且通過以下等式獲得二氧化矽類層的膜平整度。
膜平整度=[(最大厚度-最小厚度)/2/平均厚度]×100
結果在表2中示出。 （表2）
參看表2，應理解，與比較例1和2相比，實例1到7具有相對較低的膜平整度。此顯示獲自含有聚矽氮烷聚合物的組成物（B/A和(A+B)/C滿足預定範圍）的二氧化矽類層具有相對均一的厚度，如同實例1到7中。
評估 2 ：間隙填充特徵
在圖案化矽晶圓上塗布根據比較例1和2以及實例1到7的用於形成二氧化矽類層的每種組成物且進行烘烤以提供薄膜。隨後，將其橫截面附接到支架上且使用HR塗布器在6毫安下鉑濺鍍（Pt濺鍍）進行8秒。使用電子顯微鏡（S5500，日立（Hitachi））以100,000的量值觀測經預處理的樣品。
結果在表3和圖3和4中示出。 （表3）
如表3中所示，應理解，根據實例1到7的用於形成二氧化矽類層的組成物顯示“良好”的間隙填充特徵結果，另一方面，根據比較例1和2的用於形成二氧化矽類層的組成物顯示“較差”的間隙填充特徵結果。
此顯示由含有聚矽氮烷聚合物的組成物（B/A和(A+B)/C滿足預定範圍）形成的層具有極佳間隙填充特徵。
另外，如圖3和4中所示，確證與獲自比較例2的二氧化矽層相比，獲自實例2的二氧化矽層的間隙填充更好地形成。
評估 3 ： 二氧化矽層的耐蝕刻性 （ 密實度 ） 的評估
在尺寸爲3厘米×3厘米的圖案晶圓（三笠製造，MS-A200）上旋塗根據比較例1和2以及實例1到7的用於形成二氧化矽類層的每種組成物。接著將其在150℃下軟烘烤3分鐘。隨後，其與高溫氧化反應一起進行以在800℃下將所述組成物轉化成氧化物層且接著浸漬在水溶液（DHF 100:1）中，其中混合氫氟酸和氟化銨5分鐘。接著將圖案蝕刻成各自40納米、100納米以及200納米的尺寸，且根據三角學（日立製造：S-5500）計算所形成的間隙內部（即，圖案內部）的蝕刻量。
根據相同方法，在裸晶圓上旋塗聚矽氮烷溶液，且在150℃下軟烘烤3分鐘。隨後，其與高溫氧化反應一起進行以在800℃下將所述組成物轉化成氧化物層，且測量其厚度。接著將其浸漬在水溶液（DHF 100:1）中，其中混合氫氟酸和氟化銨5分鐘，且接著通過K-MAC製造的反射光譜膜厚度計（ST-5000）測量經蝕刻的表面的厚度，且計算其外表面蝕刻量，以便發現內部氧化物層的密實度。
如以下等式獲得內部氧化物層的密實度：
內部氧化物層的密實度=外表面蝕刻量/圖案內部的蝕刻量
結果在表4中示出。 （表4）
如表4中所示，相比於使用根據比較例1和2的組成物的情况，確證使用根據實例1到7的組成物具有各尺寸小於或等於200納米的所有圖案中的間隙內部的極佳密實度的情况。
雖然本發明已經結合當前被認爲實用實例實施例來描述，但應理解，本發明不限於所披露的實施例，而是相反，本發明旨在涵蓋所附申請專利範圍的精神和範疇內所包含的各種修改和等效配置。
圖1爲通過在含矽聚合物的1 H-NMR光譜下對SiH、SiH2 、SiH3 以及NH1,2 的峰面積進行定量來說明含矽聚合物的交聯程度的參考圖。 圖2爲說明評估通過使用根據實例1到7和比較例1和2的組成物獲得的每一層的厚度均一性的方法的參考圖。 圖3爲獲自實例2的二氧化矽層的電子顯微圖像。 圖4爲獲自比較例2的二氧化矽層的電子顯微圖像。

Claims (10)

  1. 一種用於形成二氧化矽層的組成物，包括： 含矽聚合物以及溶劑， 其中所述含矽聚合物的1H-NMR光譜滿足等式1以及2： [等式1] B/A = 0.2到0.4 [等式2] (A+B)/C = 4.8到12.0 其中，在等式1以及等式2中， A爲大於或等於4.5 ppm以及小於5.5 ppm的峰面積， B爲大於或等於3.8 ppm以及小於4.5 ppm的峰面積，以及 C爲大於或等於0.2 ppm以及小於2.5 ppm的峰面積： 限制條件爲所述1H-NMR光譜根據條件1測量： [條件1] 將含矽聚合物添加到二丁醚溶劑中以製備固體含量爲15±0.1重量%的樣品1， 獲取3立方厘米的樣品1，使用旋塗器在直徑8英寸的矽晶圓中心分配所述樣品1，以及以1,500轉/分鐘將其旋轉5分鐘以在所述矽晶圓上形成膜， 用切割器獲取所述膜以及將所獲取的所述膜與CDCl3溶劑混合以製備溶液， 製備樣品2，其中所獲取的所述膜的含量爲按所述溶液的總量計的3.0重量%，以及 在300兆赫茲下測量所述樣品2的1H-NMR光譜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中在方程式2中，(A+B)/C在5.0到10.5範圍內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中在方程式2中，(A+B)/C在5.2到9.0範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述含矽聚合物包含聚矽氮烷、聚矽氧氮烷或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述含矽聚合物具有1,000到100,000的重量平均分子量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述含矽聚合物具有500到10,000的數目平均分子量。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述溶劑包含由苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二乙苯、三甲苯、三乙苯、環己烷、環己烯、十氫萘、二戊烯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙基環己烷、甲基環己烷、對薄荷烷、二丙醚、二丁醚、茴香醚、乙酸丁酯、乙酸戊酯、甲基異丁基酮以及其組合中選出的至少一種。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物，其中所述含矽聚合物以按所述用於形成二氧化矽層的組成物的總量計以0.1重量%到30重量%的量包含在內。
  9. 一種二氧化矽層，由如申請專利範圍第1項所述的用於形成二氧化矽層的組成物製成。
  10. 一種電子裝置，包括如申請專利範圍第9項所述的二氧化矽層。
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