填充间隙的填料、其制备方法及制造半导体电容器的方法技术

本发明专利技术公开了一种填充间隙的填料、其制备方法及制造半导体电容器的方法。所述填充间隙的填料包含由下列化学式1表示的化合物：[化学式1]SiaNbOcHd在化学式1中，1.96＜a＜2.68，1.78＜b＜3.21，0≤c＜0.19，且4＜d＜10。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于填充间隙(gap)的填料(filler)，其制备方法以及使用其制造半导体电容器的方法。
技术介绍
随着半导体技术的日益发展，对形成具有提高的性能且集成更小的半导体芯片的高度集成且更快速的半导体存储单元进行连续不断的研究。特别地，可以使用这些半导体存储单元，例如动态随机存储器(DRAM)。DRAM能够自由地输入和输出信息且可以实现大容量。DRAM可以包括例如多个包含一个MOS晶体管(M0S晶体管)和一个电容器的单位单元(unit cells)。所述电容器可以包括两个电极和设置在其间的介电层。电容器的容量可取决于介电常数、介电层的厚度、电极的面积等。随着半导体芯片的尺寸下降，其中的电容器的尺寸也会下降。然而，较小的电容器需要足够的存储容量。所述电容器可以通过例如增大垂直区域而不是减少水平区域以提高总体活性区域来实现更大的容量。当以这种方式形成电容器时，可以将填料用于填充在模型(mold)中形成的间隙并有效地形成与小的水平区域相比相对高的电极。
技术实现思路
示例性实施方式提供了能够在到二氧化硅层的转化期间降低收缩率的用于填充间隙的填料。另一个实施方式提供了制备用于填充间隙的填料的方法。还另一个实施方式提供了使用所述用于填充间隙的填料来制造半导体电容器的方法。根据一个实施方式，提供了包含由下列化学式I表示的化合物的用于填充间隙的填料。SiaNbOcHd在上述化学式I中，I. 96 < a < 2. 68,1.78 <b< 3.21，O 彡 c <0.19，且4 < d < 10。由上述化学式I表示的化合物可以具有1，000至30，000的重均分子量。由上述化学式I表示的化合物可以以O. 7至O. 95的摩尔比(N/Si)包含氮原子和硅原子。基于氢原子的总数，由上述化学式I表示的化合物可以以O. 35至O. 85的比率在分子中包含全部-SiH6 (其中，e是I至3的整数)的-SiH3。根据另一个实施方式，提供了制备用于填充间隙的填料的方法，所述方法包括使选自由氢化的聚硅氮烷、氢化的聚硅氧氮烷和它们的组合组成的组的化合物与三甲硅烷基胺((SiH3)3N)发生反应。根据又一个实施方式，提供了一种制造半导体电容器的方法，所述方法包括在半导体基板(衬底)上形成具有间隙的模型(mold);在所述半导体基板和所述模型上形成导电层；在所述间隙中和所述导电层上施加填料以形成填料层；对所述填料层进行热处理以形成二氧化硅层；对填充在所述间隙中的所述填料层的一部分进行显影以形成填料图案；除去所述导电层的一部分以形成多个第一电极；除去所述模型和所述填料图案；在所述第一电极上形成介电层；以及在所述介电层上形成第二电极，其中所述填料包含由下列化学式I表不的化合物。SiaNbOcHd在化学式I中，I. 96 < a < 2. 68，I. 78 < b < 3. 21,(Xe <0.19，且4<d<10。由上述化学式I表示的化合物可以具有1，000至30，000的重均分子量。由上述化学式I表示的化合物可以以O. 7至O. 95的摩尔比(N/Si)包含氮原子和硅原子。基于氢原子的总数，由上述化学式I表示的化合物可以以O. 35至O. 85的比率在分子中包含全部-SiH6 (其中，e是I至3的整数)的-SiH3。对所述填料层进行热处理以形成二氧化硅层可以包括在50°C至200°C的温度下对所述填料层进行干燥，并在200°C至1，000°C的温度下在包含大于或等于O. IkPa的蒸气的氧气氛下对所述填料层进行热处理。在下文中，将更详细地描述本专利技术的其他实施方式。所述用于填充间隙的填料、其制备方法以及使用其制造半导体电容器的方法能够防止热处理期间的收缩并对宽度小的间隙具有优异的填充性能，由此填充微小间隙。所述填料可以均匀并致密地填充而不具有气泡或微隙并在层的表面上产生优异的平坦性。附图说明图I至9是顺序示出了根据一个实施方式的制造半导体电容器的方法的横截面图。具体实施例方式在下文中对本专利技术的示例性实施方式进行详细说明。然而，这些实施方式仅是示例性的且不限制本专利技术。如本文中所用的，当不另外提供定义时，术语“取代的”是指利用选自卤素(F，Br，Cl或I)、羟基、硝基、氰基、亚氨基(=NH，=NR，其中R是Cl至ClO烷基)、氨基(-NH2，-NH(R，)，-N(R，，) (R，，，)，其中R’至R”’各自独立地为Cl至ClO烷基)、脒基、肼基或腙基、羧基、Cl至ClO烷基、C6至C20芳基、C3至C20环烷 基、Cl至ClO杂烷基、C3至C20杂芳基和C2至C20杂环烷基的取代基中的至少一种代替官能团中的氢，利用选自=0、=S、=NR(其中R是Cl至ClO烷基)、=PR(其中R是Cl至ClO烷基)和=SiRR’(其中R和R’独立地为Cl至ClO烷基)的取代基中的至少一种代替两个氢而取代的物质，或者利用选自=N、= P和=SiR(R是Cl至ClO烷基)的取代基代替三个氢而取代的物质。如本文中所用的，当不另外提供定义时，术语“组合”可以指混合物或共聚物。术语“共聚”可以指嵌段共聚、无规共聚等，且术语“共聚物”可以指嵌段共聚物、无规共聚物坐寸ο根据一个实施方式的用于填充间隙的填料包含由下列化学式I表示的化合物。SiaNbOcHd在化学式I中，I. 96 < a < 2. 68,I. 78 < b < 3. 21,(Xe <0.19，且4<d<10。当c是O时，由上述化学式I表示的化合物可以是基于氢化的聚硅氮烷的化合物，并且当c不是O时，由上述化学式I表示的化合物可以是基于氢化的聚硅氧氮烷的化合物。通常，可以使氢化的聚硅氮烷或氢化的聚硅氧氮烷与氧或蒸气发生反应从而生成SiO2、氨和氢。氢化的聚硅氮烷和氢化的聚硅氧氮烷生成SiO2和NH3，这会在反应中造成重量下降。因此，当NH3的生成量下降时，可以在到二氧化硅层的转化期间防止重量下降，即收缩。NH3可以由氢化的聚硅氮烷和氢化的聚硅氧氮烷的氮制得，因此当氢化的聚硅氮烷和氢化的聚硅氧氮烷的氮相对于硅的量下降时，可以降低NH3的生成量。在一个实施方式中，使包含一个氮原子和三个娃原子且不具有有机成分的三甲娃烷基胺与氢化的聚硅氮烷或氢化的聚硅氧氮烷发生反应，由此可以降低氮对硅的相对量。与常规的氢化的聚硅氮烷和氢化的聚硅氧氮烷相比，通过上述反应改性的由上述化学式I表示的基于氢化的聚硅氮烷的化合物和基于氢化的聚硅氧氮烷的化合物可以在通过加热到二氧化硅层的转化期间降低膜收缩。由上述化学式I表示的化合物可以具有1，000至30，000的重均分子量(Mw)。当由上述化学式I表示的化合物具有在上述范围内的重均分子量时，由于适当的粘度而使得当将其涂布在基板上时，可以获得均匀的膜，可以减少在热处理期间可能蒸发的具有低分子量的成分的量，可以稳定地填充具有窄宽度的沟槽，并且较不可能造成凝胶化。当由上述化学式I表示的化合物可以以O. 7至O. 95的摩尔比(N/Si)包含氮原子和硅原子时，在到二氧化硅层的转化期间可以显著降低膜收缩。基于用于填充间隙的填料的总量，可以以O. lwt%至50wt%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于填充间隙的填料，包含由下列化学式1表示的化合物：[化学式1]SiaNbOcHd其中，在化学式1中，1.96＜a＜2.68，1.78＜b＜3.21，0≤c＜0.19，且4＜d＜10。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴银秀，金奉焕，林相学，郭泽秀，裵镇希，尹熙灿，金相均，李真旭，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：