[发明专利]含有聚硅氮烷的涂布组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于在半导体制造工序中形成硅质膜的涂布组合物。更详细地，涉及用于在半导体的制造工序中，形成作为绝缘膜使用的硅质膜的包含聚硅氮烷的涂布组合物。

背景技术

近来，半导体装置要求更高的集成密度，为了适应这个要求，对制造技术进行改良。而且，这种半导体装置的一个制造过程，也就是在形成绝缘膜的工序中，必须要埋设狭窄的间隙。

为了埋设这种狭窄的间隙，已知的是使用含有全氢聚硅氮烷的涂布组合物。全氢聚硅氮烷的特征在于是基本骨架由Si-N、Si-H、N-H键构成的聚合物，通过在含有氧气和/或水蒸气的气氛中烧制，将Si-N键用Si-O取代，可以得到纯度高的硅质膜。

然而，随着半导体要求的集成密度变得更高，间隙变得更狭窄。目前已知的含有全氢聚硅氮烷的涂布组合物，一般地，认为埋设性优异，但是为了实现近来要求的高的集成密度，必须要改良。具体地，目前的涂布组合物中，难以实现埋设性和涂布性均优异。

作为这种问题的一个原因，已知的有全氢聚硅氮烷的分子量分布。例如，在专利文献1中公开了使用重均分子量是4000～8000，重均分子量和数均分子量的比是3.0～4.0的全氢聚硅氮烷的旋涂玻璃组合物。另外，在专利文献2中公开了含有重均分子量为3000～6000的聚硅氮烷的旋涂玻璃。此外，在专利文献3中公开了聚苯乙烯换算分子量为700以下的聚硅氮烷的量是全部聚硅氮烷的量的10％以下的二氧化硅系覆膜形成用涂布液。它们都是通过控制聚硅氮烷的分子量分布来改良涂布性等。

根据本发明人的研究，如果使用重均分子量小的全氢聚硅氮烷，则埋设性有提高的趋势，但是在涂布时容易产生条纹；反之，如果使用重均分子量大的全氢聚硅氮烷，则可以抑制条纹的产生，改良涂布性，但是埋设性有变差的趋势。结果是，无法充分埋设到狭窄间隙的深部，在涂布后烧制形成硅质膜时，具有间隙深部通过氢氟酸引起的蚀刻率变大的问题。这种问题点只是像专利文献1～3中记载的这种控制分子量分布是不充分的，希望进一步改良。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2001-319927号说明书

【专利文献2】日本特开2005-150702号说明书

【专利文献3】日本特开平8-269399号说明书

【专利文献4】日本专利第1474685号说明书

【专利文献5】日本专利第2613787号说明书

发明内容

如上所述，目前的涂布组合物在对具有近来要求的这种狭窄的间隙的基板形成硅质膜时，无法同时获得足够的埋设性和涂布性。本发明的目的是鉴于这种问题，提供一种涂布组合物，该涂布组合物可以充分埋设狭窄的间隙，换而言之就是可以充分埋设高宽比大的间隙，而且在涂布时不产生条纹地形成半导体装置的硅质膜。

本发明的涂布组合物是含有全氢聚硅氮烷和溶剂的涂布组合物，其特征在于：前述全氢聚硅氮烷的分子量分布曲线分别在分子量800～2,500的范围和分子量3,000～8,000的范围内具有极大值，重均分子量Mw和数均分子量Mn的比Mw/Mn是6～12。

另外，本发明硅质膜的形成方法的特征在于，包括：

在具有凹凸的基板的表面上涂布一种涂布组合物的涂布工序，该涂布组合物含有全氢聚硅氮烷和溶剂，且前述全氢聚硅氮烷的分子量分布曲线分别在分子量800～2,500的范围和分子量3,000～8,000的范围内具有极大值，重均分子量Mw和数均分子量Mn的比Mw/Mn是6～12；

以及将涂布后的基板在不足1000℃的氧气氛或包含水蒸气的氧化气氛中进行加热处理，将前述组合物转变为二氧化硅膜的固化工序。

通过本发明的涂布组合物，不仅包含聚硅氮烷化合物的涂布组合物涂布性和埋设性均优异，而且还可以改善所得到的硅质膜的膜的物性。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方案进行详细说明。

涂布组合物

本发明的涂布组合物含有全氢聚硅氮烷和可以溶解该全氢聚硅氮烷的溶剂。

本发明中使用的全氢聚硅氮烷，如后所述必须具有特定的分子量和分子量分布，但是其结构没有特别的限定，只要不损害本发明的效果，可以选择任意结构。作为无机化合物的全氢聚硅氮烷的特征在于只由硅、氮和氢构成，在通过烧制形成硅质膜时，难以混入杂质。这种全氢聚硅氮烷的具体结构可以如下述通式(I)表示。

-(SiH₂-NH)_n-     (I)

式中，n是表示聚合度的数。