制備間隙填充劑的方法、用其制備的間隙填充劑和使用間隙填充劑制造半導體電容器的方法
【專利摘要】本發明披露了制備間隙填充劑的方法；通過所述方法制備的間隙填充劑；和使用所述間隙填充劑的半導體電容器。制備間隙填充劑的方法包括將鹵代硅烷注入堿性溶劑并以約1g/hr至約15g/hr的速度加入基于100重量份鹵代硅烷的約50重量份至約70重量份的氨以提供氫化聚硅氮烷。
【專利說明】制備間隙填充劑的方法、用其制備的間隙填充劑和使用間隙填充劑制造半導體電容器的方法
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請要求于2012年12月31日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2012-0158681以及于2013年6月27日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2013-0074682的優先權和從其中獲得的權益，通過引用將其全部內容并入本文中。
【技術領域】
[0003]本披露涉及制備間隙填充劑的方法、使用其制備的間隙填充劑和使用間隙填充劑制造半導體電容器的方法。
【背景技術】
[0004]隨著半導體技術的日益發展，存在對于形成具有改善的性能并集成更小的半導體芯片的高度集成并且更快速的半導體存儲單元的連續不斷的研究。在這些半導體存儲單元之中，可以使用例如DRAM (動態隨機存取存儲器)。DRAM能夠自由地輸入和輸出信息，并且可以實現大容量。
[0005]DRAM可以包括例如包括一個MOS晶體管(M0S晶體管)和一個電容器的多個單位單元(unit cells)。電容器可以包括兩個電極和設置在其間的介電層。取決于例如介電常數、介電層的厚度、電極面積等，電容器可以具有不同的電容。
[0006]隨著半導體芯片的尺寸縮小，其中的電容器的尺寸也應縮小。然而，較小的電容器需要足夠的存儲容量。電容器可通過例如增加垂直面積而不是減少水平面積以增加總活性面積來實現更大的容量。當以這種方式形成電容器時，可使用填料來填充模型和其上的間隙，并有效地形成與小的水平面積相比相對高的電極。
【發明內容】
[0007]本發明的一個實施方式提供在涂覆過程中制備具有均勻膜厚度并且在高溫下的氧化反應過程中具有低收縮率的半導體間隙填充劑的方法。
[0008]本發明的另一個實施方式提供通過該方法制備的由此在涂覆過程中具有均勻膜厚度并且在高溫下的氧化反應過程中具有低收縮率的半導體間隙填充劑。
[0009]本發明的又一個實施方式提供使用填充劑制造半導體電容器的方法。
[0010]根據本發明的一個實施方式，制備間隙填充劑的方法包括將鹵代硅烷注入堿性溶劑；并以約lg/hr至約15g/hr的速度加入基于100重量份的鹵代硅烷的約50重量份至約70重量份的氨以提供氫化聚硅氮烷。
[0011]在制備過程中，可以以約2g/hr至約9g/hr、特別地以約3g/hr至約7g/hr的速度加入氨。
[0012]鹵代硅烷可以選自RSiX3、R2SiX2、R3SiX和它們的組合，其中，每個中的R獨立地選自氫、取代的或未取代的Cl至C30烷基、取代的或未取代的C3至C30環烷基、取代的或未取代的C6至C30芳基、取代的或未取代的C7至C30芳烷基、取代的或未取代的Cl至C30雜烷基、取代的或未取代的C2至C30雜環烷基、取代的或未取代的C2至C30烯基、取代的或未取代的烷氧基、羧基、醛基、羥基和它們的組合，條件是至少一個R是氫，并且X是鹵素原子。
[0013]堿性溶劑可以選自三甲胺、二甲基乙胺、二乙基甲胺、三乙胺、吡啶、甲基吡啶、二甲基苯胺、三甲基膦、二甲基乙基膦、甲基二乙基膦、三乙膦、三甲基胂、三甲基銻(trimethyl stibine )、三嗪和它們的組合。
[0014]間隙填充劑可以包括含有由以下化學式I表示的部分的氫化聚硅氮烷:
[0015][化學式I]
[0016]
【權利要求】
1.一種制備間隙填充劑的方法，包括: 將鹵代硅烷注入堿性溶劑；和 以lg/hr至15g/hr的速度加入基于100重量份所述鹵代硅烷的50重量份至70重量份的氨以提供氫化聚硅氮烷。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，以2g/hr至9g/hr的速度加入所述氨。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，以3g/hr至7g/hr的速度加入所述氨。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述鹵代硅烷選自RSiX3、R2SiX2、R3SiX和它們的組合，其中，每個中的R獨立地選自氫、取代的或未取代的Cl至C30烷基、取代的或未取代的C3至C30環烷基、取代的或未取代的C6至C30芳基、取代的或未取代的C7至C30芳烷基、取代的或未取代的Cl至C30雜烷基、取代的或未取代的C2至C30雜環烷基、取代的或未取代的C2至C30烯基、取代的或未取代的烷氧基、羧基、醛基、羥基和它們的組合，條件是至少一個R是氫，并且X是鹵素原子。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述堿性溶劑選自三甲胺、二甲基乙胺、二乙基甲胺、三乙胺、吡唆、甲基吡唆、二甲基苯胺、三甲基膦、二甲基乙基膦、甲基二乙基膦、三乙膦、三甲基胂、三甲基銻、三嗪和它們的組合。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述間隙填充劑包含含有由以下化學式I表示的部分的氫化聚硅氮烷:
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述間隙填充劑包括氫化聚硅氧氮烷，所述氫化聚硅氧氮烷包含以下化學式I表示的部分和由以下化學式2表示的部分:
8.根據權利要求6或權利要求7所述的方法,其中，基于氫化聚娃氮燒或氫化聚娃氧氮烷結構中S1-H鍵的總量，所述氫化聚硅氮烷或所述氫化聚硅氧氮烷在末端以15%至35%的量包含由以下化學式3表示的部分: [化學式3]
*-SiH3。
9.根據權利要求6或權利要求7所述的方法，其中，所述氫化聚硅氮烷或氫化聚硅氧氮烷具有1，OOO至10，000的重均分子量(Mw)。
10.根據權利要求7所述的方法，其中，所述氫化聚硅氧氮烷具有0.2wt%至3wt%的氧含量。
11.一種由權利要求1所述的方法制備的半導體電容器間隙填充劑，并且所述間隙填充劑在150°c的熱板上加熱干燥3分鐘前后具有小于15%的膜厚度的收縮率。
12.一種制造半導體電容器的方法，包括: 在半導體基板上提供具有間隙的模型； 在所述半導體基板和所述模型上提供導電層； 在所述間隙和所述導電層上涂覆填充劑以提供填料層； 對所述填料層進行熱處理； 對部分所述填料層進行顯影以提供填充在所述間隙中的填料圖案； 除去部分所述導電層以分離多個第一電極； 除去所述模型和所述填料圖案； 在所述第一電極上提供介電層；和 在所述介電層上提供第二電極， 其中所述填充劑通過根據權利要求1所述的方法制備。
【文檔編號】H01L21/02GK103910885SQ201310718120
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】裴鎮希, 李漢松, 郭澤秀, 金古恩, 金補宣, 金相均, 羅隆熙, 樸銀秀, 徐珍雨, 宋炫知, 林相學, 任浣熙, 洪承希, 黃丙奎 申請人:第一毛織株式會社