(57)【要約】  半導体デバイス表面を平坦化するための組成物は、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つ、及び少なくとも１つの溶媒を含む。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、組成物の１重量％〜４０重量％の範囲である。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有する。第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つは、組成物の０．０１重量％〜０．２０重量％の範囲である。少なくとも１つの溶媒は、組成物の残部を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイス表面を平坦化するための組成物であって、
前記組成物の１重量％〜４０重量％の範囲のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂であって、５００Ｄａから５，０００Ｄａの重量平均分子量を有する、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂と、
前記組成物の０．０１重量％〜０．２０重量％の範囲の第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つと、
前記組成物の残部を構成する、少なくとも１つの溶媒と、を含む、組成物。
【請求項２】
前記少なくとも１つの溶媒が、
プロピレングリコールメチルエーテルアセテートと、
ｎ−ブチルアセテートと、を含む溶媒混合物であり、前記プロピレングリコールメチルエーテルアセテートとｎ−ブチルアセテートとの重量比が０．５：１〜２：１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記組成物の０．０５重量％〜８重量％の範囲のフェニルシルセスキオキサンを更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）が、１，２００Ｄａ〜４，３００Ｄａの重量平均分子量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
平坦化組成物を製造するための方法であって、
５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を提供することと、
１つ又は２つ以上の溶媒を提供することと、
前記１つ又は２つ以上の溶媒に前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を溶解して、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を形成することと、
前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液に第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つを溶解して、前記平坦化組成物を形成することと、を含む、方法。
【請求項６】
前記もう１つの溶媒を提供することが、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びｎ−ブチルアセテートと、を一緒にブレンドすることを含み、前記プロピレングリコールメチルエーテルアセテートとｎ−ブチルアセテートとの重量比が、０．５：１〜２：１の範囲である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ又は２つ以上の溶媒を提供することが、前記プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及び前記ｎ−ブチルアセテートと一緒に高沸点溶媒をブレンドすることを更に含み、前記高沸点溶媒は１５４℃〜２７４℃の範囲の沸点を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フェニルシルセスキオキサンを提供することと、
前記フェニルシルセスキオキサンを溶媒中に溶解して、フェニルシルセスキオキサン溶液を形成することと、
前記フェニルシルセスキオキサン溶液を、前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液とブレンドして、前記平坦化組成物を形成することと、を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
半導体デバイス用の平坦化フィルムであって、
５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖から形成された硬化ポリ（メチルシルセスキオキサン）を含む、半導体デバイス用の平坦化フィルム。
【請求項１０】
第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つの残渣を更に含む、請求項９に記載の平坦化フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１７年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／４４８，４８８号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、誘電材料に関し、具体的には、半導体製造のための誘電材料を間隙充填することに関する。
【背景技術】
【０００３】
先進の半導体製造において、半導体デバイスの表面上にスピンコーティングされて、デバイス構造間の狭い空間又は間隙を充填し、後続のデバイス層処理に適した比較的平坦な表面を提供することができる誘電材料が必要とされている。
【０００４】
幅約２０ナノメートル、更により狭い間隙を有する先進の半導体デバイスの平坦化を提供する誘電材料の平坦化の改善が望まれている。このような誘電材料は空隙がなく、誘電材料を通る電流の流れ（漏れ電流）を実質的に抑制することができることが重要である。
【発明の概要】
【０００５】
半導体デバイス表面を平坦化するための組成物は、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂と、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つと、少なくとも１つの溶媒とを含む。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、組成物の１重量％〜４０重量％の範囲である。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有する。第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つは、組成物の０．０１重量％〜０．２０重量％の範囲である。少なくとも１つの溶媒は、組成物の残部を構成する。
【０００６】
様々な実施形態は、半導体デバイス表面を平坦化するための組成物に関する。組成物は、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂と、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つと、少なくとも１つの溶媒とを含む。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、組成物の１重量％〜４０重量％の範囲である。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有する。第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つは、組成物の０．０１重量％〜０．２０重量％の範囲である。少なくとも１つの溶媒は、組成物の残部を構成する。いくつかの実施形態では、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つは、アミノプロピルトリエトキシシラントリフラートを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートとｎ−ブチルアセテートとの重量比が０．５：１〜２：１の範囲である、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びｎ−ブチルアセテートを含む溶媒混合物である。いくつかの特定の実施形態では、組成物は組成物の０．０５重量％〜５重量％の範囲の高沸点溶媒を更に含み、高沸点溶媒は１５４℃〜２７４℃の範囲の沸点を有する。いくつかの更なる実施形態では、高沸点溶媒は、１−オクタノール、ベンジルアルコール、ヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、アニソール、及びプロピレンカーボネートのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、０．０５重量％〜８重量％の範囲のフェニルシルセスキオキサンを更に含む。いくつかの実施形態では、組成物は、組成物の０．２５重量％〜１重量％の範囲の界面活性剤を更に含む。いくつかの特定の実施形態では、界面活性剤は、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン界面活性剤を含む。いくつかの実施形態では、ポリ（メチルシルセスキオキサン）は、１，２００Ｄａ〜４，３００Ｄａの重量平均分子量を有する。
【０００７】
様々な実施形態は、平坦化組成物の製造方法に関する。本方法は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を提供することと、１つ又は２つ以上の溶媒を提供することと、１つ又は２つ以上の溶媒中にポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を溶解して、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を形成することと、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液中に第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つを溶解して、平坦化組成物を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つは、アミノプロピルトリエトキシシラントリフラートを含む。いくつかの実施形態では、もう１つの溶媒を提供することは、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドすることを含み、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートとｎ−ブチルアセテートとの重量比は０．５：１〜２：１の範囲である。いくつかの特定の実施形態において、１つ又は２つ以上の溶媒を提供することは、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びｎ−ブチルアセテートと一緒に高沸点溶媒をブレンドすることを更に含み、高沸点溶媒は１５４℃〜２７４℃の範囲の沸点を有する。いくつかの実施形態では、方法は、フェニルシルセスキオキサンを提供することと、フェニルシルセスキオキサンを溶媒中に溶解して、フェニルシルセスキオキサン溶液を形成することと、フェニルシルセスキオキサン溶液をポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液とブレンドして、平坦化組成物を形成することと、を更に含む。いくつかの実施形態では、本方法は、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液中に界面活性剤を溶解させることを更に含む。いくつかの実施形態では、この方法は、一連の少なくとも２つの０．１ミクロンフィルタを通して平坦化組成物を濾過することを更に含む。
【０００８】
様々な実施形態は、半導体デバイス用の平坦化フィルムを含む。フィルムは、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖から形成された硬化ポリ（メチルシルセスキオキサン）を含む。いくつかの実施形態では、平坦化フィルムは、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つの残渣を更に含む。特定の実施形態では、第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つの残渣は、アミノプロピルトリエトキシシラントリフラートの残渣を含む。いくつかの実施形態では、平坦化フィルムは、フェニルシルセスキオキサンの残渣を更に含む。
【０００９】
添付の図面を考慮して、本発明の実施形態についての以下の記載を参照することによって、本発明の上述及び他の特性及び有利性、並びにそれらを達成する様式がより明らかになり、本発明自体がより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】平坦化される表面微細構造を示す半導体デバイスの一部分の概略断面図である。
【図２】本開示の実施形態による平坦化フィルムによる表面微細構造の平坦化を示す、図１の半導体デバイスの一部分の概略断面図である。
【図３】高分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂から形成された平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図４】本開示の実施形態に従って形成された平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図５】本開示の実施形態に従って形成された別の平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態は、半導体デバイス表面を平坦化するために、半導体デバイスの表面上にスピンコーティングするための組成物において、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を用いることができる。本開示の実施形態によるポリ（メチルシルセスキオキサン）組成物を硬化させることによって形成された平坦化フィルムは、優れた誘電特性及び低い漏れ電流レベルを示すことが分かった。平坦化フィルムはまた、窒素中、４５０℃以下で熱的に安定であり、寸法的に安定であることも分かった。
【００１２】
図１は、平坦化される表面微細構造を示す半導体デバイスの一部分の概略断面図である。図１は、基板１２及び複数のフィン１４を含むデバイス１０を示す。基板１２は、例えば、二酸化シリコン又は窒化シリコンなどの絶縁材料の層とすることができる。基板１２は、他のデバイス層（図示せず）の上にあってもよい。複数のフィン１４は、例えば、ドープシリコン、銅、又はアルミニウムなどの導電性材料のフィンであってもよい。複数のフィン１４は複数の間隙１６を形成し、各間隙１６は図１に示すように隣接する一対のフィン１４によって画定される。図１に更に示すように、各間隙１６は幅Ｗ及び深さＤを有するものとして説明することができる。したがって、各間隙１６はアスペクト比によって更に画定され得る。本開示の目的のために、各間隙１６のアスペクト比は、その深さＤとその幅Ｗとの比として、しばしばＤ：Ｗとして表される。４：１、６：１、８：１、若しくは１０：１又はそれ以上のような高アスペクト比を有する間隙は、平坦化フィルムで完全に又は実質的に完全に充填することが困難であり得る。
【００１３】
図２は、本開示の実施形態による平坦化フィルムによる表面微細構造の平坦化を示す、図１の半導体デバイス１０の一部分の概略断面図である。図２は、本開示の実施形態による、ポリ（メチルシルセスキオキサン）組成物から平坦化フィルム１８を形成した後のデバイス１０を示す。平坦化フィルム１８は、複数の間隙１６のそれぞれを充填して優れた誘電特性を提供し、隣接するフィン１４間の漏れ電流を最小化にする。平坦化フィルムはまた、実質的に平坦な表面を提供し、その上に後続のデバイス層（図示せず）を形成することができる。
【００１４】
図１及び図２は、本開示の実施形態による平坦化フィルムを採用することができる一例を示す。本開示の実施形態による平坦化フィルムは、導電性、非導電性、及び半導体材料の異なる配置を伴う多くの他の微細構造上で採用できることが理解される。
【００１５】
組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）を５，０００ダルトン（Ｄａ）以下に制限することにより、組成物は、約２０ナノメートル幅及びそれより狭く、少なくとも４：１のアスペクト比を有する間隙を含む微細構造を有する先進の半導体デバイスの平坦化を提供することができることが分かった。対照的に、１０，０００Ｄａを超えるＭｗを有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を含む組成物は、後に硬化したフィルム中の空隙を含む重大な欠陥を伴わずに、少なくとも４：１のアスペクト比で２０ナノメートル幅の間隙を充填できないことが分かった。いかなる理論にも束縛されるものではないが、低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）によって提供されるより低い粘度は、２０ナノメートル幅及び高アスペクト比で間隙の充填を可能にすると考えられる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５００Ｄａ、６００Ｄａ、７００Ｄａ、８００Ｄａ、１，０００Ｄａ、若しくは１，２００Ｄａ程度まで少なく、又は１，６００Ｄａ、２，１００Ｄａ、２，６００Ｄａ、３，４００Ｄａ、４，３００Ｄａ、若しくは５，０００Ｄａ程度まで多く、又は前述の値のいずれか２つによって定義される任意の範囲内である。例えば、いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂のＭｗは、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａ、６００Ｄａ〜４，３００Ｄａ、１，０００Ｄａ〜２，１００Ｄａ、１，２００Ｄａ〜４，３００Ｄａ、又は１，２００Ｄａ〜１，６００Ｄａの範囲である。いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂のＭｗは、約１，３００Ｄａである。Ｍｗは、当該技術分野において既知であるように、ゲル透過クロマトグラフィによって測定することができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂中のシリコンの少なくとも９０％は、５，０００Ｄａ以下の重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖中に存在し、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂中のシリコンの１０％未満は、５，０００Ｄａを超える重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖中に存在する。いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂中のシリコンの少なくとも９２％、９４％、９６％、９８％、又は９９％（又は前述の値のいずれかの間の任意の値）は、５，０００Ｄａ以下の重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖中に存在し、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂中に存在するシリコンの８％、６％、４％、２％又は１％（又は前述の値のいずれかの間の任意の値）以下は、５，０００Ｄａを超える重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖中に存在する。
【００１８】
組成物は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂と、ポリ（メチルシルセスキオキサン）を溶液にするための少なくとも１つの溶媒とを含むことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１種の溶媒は、グリコールエーテル、グリコールエーテルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、ケトン、又はアルコールなどの単一の溶媒を含むことができる。グリコールエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールプロピルエーテル又はプロピレングリコールメチルエーテルを含み得る。グリコールエーテルアセテートとしては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、２−エトキシエチルアセテート、又は２−メトキシエチルアセテートを含み得る。ケトンは、例えば、アセトン又はジエチルケトンを含み得る。アルコールとしては、例えば、イソプロピルアルコール、ブタノール、又はエタノールを含み得る。他の実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、前述の溶媒のうちの２つ以上の混合物を含む。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、ＰＧＭＥＡなどの比較的中程度の沸点を有する溶媒と、ｎ−ブチルアセテートなどの比較的低い沸点を有する別の溶媒との混合物を含むことができる。ＰＧＭＥＡをｎ−ブチルアセテートとブレンドすることにより、得られる平坦化フィルムは、溶媒としてＰＧＭＥＡのみを含む実施形態と比較した場合に、より少ない剥離及び風紋欠陥を示すことが分かった。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテートの重量比は、０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１若しくは０．９：１程度まで下がり、又は１．１：１、１．２：１、１．４：１、１．６：１、１．８：１若しくは２：１程度まで上がり、又は前述の値のうちのいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＰＧＭＥＡのｎ−ブチルアセテートに対する比は、０．５：１〜２：１、０．６：１〜１．８：１、０．７：１〜１．６：１、０．８：１〜１．４：１若しくは０．９：１〜１．２：１の範囲である。いくつかの実施形態では、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテートの重量比は、約１：１である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、前述の比率のうちのいずれかのＰＧＭＥＡ及びｎ−ブチルアセテートからなる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂の濃度は、組成物の総重量の１重量パーセント（重量％）、５重量％、１０重量％、若しくは１５重量％程度まで少なく、又は２５重量％、３０重量％、３５重量％、若しくは４０重量％程度まで多く、又は前述の値のうちのいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得、組成物の残部は少なくとも１つの溶媒である。いくつかの実施形態では、組成物中のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂の濃度は、組成物の総重量の１重量％〜４０重量％、５重量％〜３５重量％、１０重量％〜３０重量％、若しくは１５重量％〜２５重量％の範囲であり得、組成物の残部は少なくとも１つの溶媒である。
【００２１】
いくつかの実施形態では、組成物は、第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩を更に含むことができる。硝酸テトラメチルアンモニウム、酢酸テトラブチルアンモニウム、酢酸テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラブチルアンモニウム、及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラントリフラートなどのアミノプロピルトリエトキシシラン塩などの第四級アンモニウム塩を添加することで、組成物が半導体デバイスの表面上にコーティングされた後に加熱される際に生じ得る組成物のガス放出を低減することができることが分かった。このようなガス放出は、様々な半導体プロセスに悪影響を及ぼし、長期のデバイスの信頼性を低下させ、半導体デバイスを製造するため使用される機器の耐用年数を短くする可能性がある。
【００２２】
いくつかの実施形態では、組成物中の第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩の濃度は、組成物の総重量の０．０１重量％、０．０２重量％、０．０４重量％、０．０６重量％、若しくは０．０８重量％程度まで少なく、又は０．１２重量％、０．１４重量％、０．１６重量％、０．１８重量％、若しくは０．２０重量％程度まで多く、又は前述の値のいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩の濃度は、組成物の総重量の０．０１重量％〜０．２０重量％、０．０２重量％〜０．１８重量％、０．０４重量％〜０．１６重量％、０．０６重量％〜０．１４重量％、若しくは０．０８重量％〜０．１２重量％の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩の濃度は、約０．１重量％であり得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、組成物は、高沸点溶媒を更に含むことができる。高沸点溶媒の添加は、平坦化フィルムの間隙充填及び平坦化特性を更に改善できることが分かった。いかなる理論にも束縛されるものではないが、高い蒸気圧を有する高沸点溶媒は、スピンコーティング及びその後の焼成プロセスの間、組成物中により長く留まる傾向があると考えられる。高沸点溶媒は、組成物の流体特性を改善し、組成物の高アスペクト比特徴間の間隙を平坦にしかつ充填する組成物の能力を改善すると考えられる。いくつかの実施形態では、高沸点溶媒の沸点は、１５４℃、１７０℃、１８０℃、若しくは１９０℃程度に低く、又は２１３℃、２３０℃、２４５℃、若しくは２７４℃程度に高く、又は前述の値のうちの任意の２つの間の値であり得る。いくつかの実施形態では、高沸点溶媒の沸点は、１５４℃〜２７４℃、１７０℃〜２４５℃、１８０℃〜２３０℃、又は１９０℃〜２１３℃の範囲であり得る。高沸点溶媒の例としては、１−オクタノール、ベンジルアルコール、ヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、アニソール、及びプロピレンカーボネートが挙げられる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、組成物中の高沸点溶媒の濃度は、組成物の総重量の０．０５重量％、０．０７重量％、０．１重量％若しくは０．２重量％程度まで少なく、又は０．７重量％、１重量％、２重量％、若しくは５重量％程度まで多く、又は前述の値のいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の高沸点溶媒の濃度は、組成物の総重量の０．０５重量％〜５重量％、０．０７重量％〜２重量％、０．１重量％〜１重量％、若しくは０．２重量％〜０．７重量％の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の高沸点溶媒の濃度は、組成物の総重量の約０．５重量％であり得る。
【００２５】
いくつかの実施形態では、組成物は、フェニルシルセスキオキサンを更に含むことができる。フェニルシルセスキオキサンは、可塑剤として作用し、組成物の流体特性を更に改善することができる。いくつかの実施形態では、組成物中のフェニルシルセスキオキサンの濃度は、組成物の総重量の０．０５重量％、０．１重量％、０．２重量％若しくは０．３重量％程度まで少なく、又は１重量％、２重量％、４重量％、若しくは８重量％程度まで多く、又は前述の値のいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中のフェニルシルセスキオキサンの濃度は、組成物の総重量の０．０５重量％〜８重量％、０．１重量％〜４重量％、０．２重量％〜２重量％、若しくは０．３重量％〜１重量％の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中のフェニルシルセスキオキサンの濃度は、組成物の総重量の約０．５重量％であり得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、組成物は、界面活性剤を更に含むことができる。界面活性剤は、剥離及び風紋欠陥を更に低減することができ、これは、組成物が直径３００ｍｍのウェハなどのより大きな直径の半導体デバイスウェハ上にスピンコーティングされる場合に特に有用であり得ることが分かった。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ（Ｗｅｓｅｌ、Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＢＹＫ（登録商標）−３０６又はＢＹＫ（登録商標）−３０７などのポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン界面活性剤であり得る。
【００２７】
いくつかの実施形態では、組成物中の界面活性剤の濃度は、組成物の総重量の０．２５重量％、０．３重量％、０．４重量％若しくは０．５重量％程度まで少なく、又は０．７重量％、０．８重量％、０．９重量％、若しくは１重量％程度まで多く、又は前述の値のいずれか２つによって定義される任意の範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、組成物中の界面活性剤の濃度は、組成物の総重量の０．２５重量％〜１重量％、０．３０重量％〜０．９０重量％、０．４０重量％〜０．８０重量％、若しくは０．５０重量％〜０．７０重量％の範囲であり得る。
【００２８】
本開示の実施形態による平坦化組成物の製造方法は、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を提供することと、上記の実施形態のいずれかによる１つ又は２つ以上の溶媒を提供することと、を含み得る。ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を１つ又は２つ以上の溶媒に溶解させて、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を形成することができる。上記の実施形態のいずれかによる第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩を、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液中に溶解して、平坦化組成物を形成することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の溶媒を提供することは、上記の実施形態のいずれかによる比で、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテートとを一緒にブレンドすることを含み得る。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の溶媒を提供することは、上記の実施形態のいずれかに従って高沸点溶媒中でブレンドすることを更に含み得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、平坦化組成物を製造する方法は、上記の実施形態のいずれかに記載のフェニルシルセスキオキサンを提供することを更に含み得る。フェニルシルセスキオキサンを１つ又は２つ以上の溶媒に溶解してフェニルシルセスキオキサン溶液を形成することができる。１つ又は２つ以上の溶媒は、ポリ（メチルシルセスキオキサン）を溶解するために提供される１つ又は２つ以上の溶媒と同じであっても異なっていてもよい。例えば、ポリ（メチルシルセスキオキサン）は、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテートとの１：１混合物に溶解させることができ、フェニルシルセスキオキサンをＰＧＭＥＡに溶解させることができる。フェニルシルセスキオキサン溶液をポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液とブレンドして、平坦化組成物を形成することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、平坦化組成物の製造方法は、上記の実施形態のいずれかに記載の界面活性剤を提供することと、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液中に界面活性剤を溶解して平坦化組成物を形成することと、を更に含み得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、平坦化組成物は、均質な溶液のため、ローラミキサ上で一晩混合することができる。いくつかの実施形態では、平坦化組成物は、一連の少なくとも２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過することができる。
【００３３】
使用中、本開示の実施形態による平坦化組成物は、半導体デバイスウェハの表面上にスピンコーティングすることができ、表面の微細構造を平坦化することができる。次いで、半導体デバイスウェハを、１２０℃〜２８０℃の範囲の温度で１分〜５分の範囲で焼成して、平坦化組成物から１つ又は２つ以上の実質的に全ての溶媒を外に出すことができる。次いで、半導体デバイスウェハを約４００℃〜約４５０℃の範囲の温度で硬化させて、平坦化フィルムを形成することができる。平坦化フィルムは、半導体デバイスの恒久的な部分であってもよい。
【００３４】
本開示の実施形態による平坦化フィルムは、５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖から形成された硬化ポリ（メチルシルセスキオキサン）を含むことができる。いくつかの実施形態では、平坦化フィルムは、アミノプロピルトリエトキシシラントリフラートなどの、上記の実施形態のいずれかによる第四級アンモニウム塩及び／又はアミノプロピルトリエトキシシラン塩の残渣を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、平坦化フィルムは、上記の実施形態のいずれかによるフェニルシルセスキオキサンの残渣を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、平坦化フィルムは、ＢＹＫ（登録商標）−３０７などのポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン界面活性剤を含む、上記の実施形態のいずれかによる界面活性剤残渣を更に含むことができる。
【００３５】
本発明は、例示的な設計に対するものとして説明したが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本発明が関連する技術分野における既知の又は慣習的な実践に属する本開示からのそのような逸脱を包含することが意図されている。
【実施例】
【００３６】
比較例１
高分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）
ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂ＧＲ６５０は、Ｔｅｃｈｎｅｇｌａｓ、Ｐｅｒｒｙｓｂｕｒｇ、Ｏｈｉｏから入手した。ポリ（メチルシルセスキオキサンの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテートとの５０／５０混合物中に４５重量％のポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液を調製し、次いで溶液を０．１ミクロンのフィルタで濾過することによって求めた。次いで、当該技術分野において既知のように、濾過された溶液をゲル透過クロマトグラフィ（ｇｅｌ  ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＰＣ）によって分析して、Ｍｗを決定した。ポリ（メチルシルセスキオキサン）のＭｗは、１０，２２３Ｄａであることが分かった。
【００３７】
１０，２２３Ｄａのポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００グラム（ｇ）を、プロピレングリコールモノモエチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）４００ｇに添加した。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。この溶液を、幅約２０ｎｍ及び深さ約８０ｎｍ〜１００ｎｍの高アスペクト比特徴を含む、直径２００ｍｍのパターン化試験ウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。パターン化されたウェハを、トンネル電子顕微鏡（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）分析によって間隙充填について評価した。図３は、１０，２２３Ｄａのポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂から形成された平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。図３に示すように、高いアスペクト比の特徴において多くの空隙が観察された。ホットプレートの焼成中に著しいガス放出が観察された。
【００３８】
実施例２
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）
約１．５ＫＤａの分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂ＧＲ６５０は、Ｔｅｃｈｎｅｇｌａｓ、Ｐｅｒｒｙｓｂｕｒｇ、Ｏｈｉｏから入手した。ポリ（メチルシルセスキオキサンの実際の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテート５０／５０の混合物中に４５重量％のポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液を調製し、次いで溶液を０．１ミクロンのフィルタで濾過することによって求めた。次いで、当該技術分野において既知のように、濾過された溶液をゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって分析して、Ｍｗを決定した。ポリ（メチルシルセスキオキサン）のＭｗは、１，３２３Ｄａであることが分かった。
【００３９】
１，３２３Ｄａのポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを、プロピレングリコールモノモエチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）４００ｇに添加した。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。溶液を、直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされた２００ｍｍのウェハを５０倍の倍率で光学顕微鏡下において、フィルム欠陥について評価した。剥離及び風紋欠陥が観察された。ホットプレートの焼成中に著しいガス放出も観察された。
【００４０】
実施例３
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）及び溶媒ブレンド
２１０ｇのＰＧＭＥＡ及び２１０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１，３２３ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを溶媒混合物４２０ｇと混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。この溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００４１】
溶液を、直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。ウェハを光学顕微鏡下で５０倍の倍率で観察した。剥離又は風紋欠陥は観察されなかった。ホットプレートの焼成中に著しいガス放出が観察された。
【００４２】
実施例４
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）、溶媒ブレンド、アミノプロピルトリエトキシシラン塩
２１０ｇのＰＧＭＥＡ及び２１０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１，３２３Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを、溶媒混合物４２０ｇと混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。０．３３ｇのアミノプロピルトリエトキシシラントリフラートをポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液に添加し、均一性を確保するためにローラミキサで１時間混合し、次に一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００４３】
この溶液を、幅約２０ｎｍ及び深さ約８０ｎｍ〜１００ｎｍの高アスペクト比特徴を含む、直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハと、直径２００ｍｍのパターン化試験ウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされたブランクのシリコンウェハを光学顕微鏡下で５０倍の倍率で観察した。剥離又は風紋欠陥は観察されなかった。いずれのホットプレートでの焼成においても、コーティングされたブランクのシリコンウェハ上でガス放出は観察されなかった。パターン化された試験ウェハを、トンネル電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析によって間隙充填について評価した。図４は、１，３２３Ｄａのポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂から形成された平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。図４に示すように、平坦化及び間隙充填は良好であり、高アスペクト比の特徴において、空隙は観察されなかった。
【００４４】
実施例５
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）、溶媒ブレンド、フェニルシルセスキオキサン
４１０ｇのＰＧＭＥＡ及び４１０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１，３２３Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを、溶媒混合物４２０ｇと混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。２３ｇのフェニルシルセスキオキサンを７７ｇのＰＧＭＥＡと混ぜ合わせて、フェニルシルセスキオキサン溶液を形成した。フェニルシルセスキオキサン溶液をローラミキサ上で一晩混合して均質性を確保し、次いで一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。０．３３ｇのアミノプロピルトリエトキシシラントリフラートをポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液に添加し、均一性を確保するためにローラミキサで１時間混合し、次に一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００４５】
ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液をフェニルシルセスキオキサン溶液と３つの割合で混ぜ合わせて、評価用の３つの別々のバッチを作成した。第１のバッチでは、９０ｇのポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を、１０ｇのフェニルシルセスキオキサン溶液と混ぜ合わせた。第２のバッチでは、８０ｇのポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を、２０ｇのフェニルシルセスキオキサン溶液と混ぜ合わせた。第３のバッチでは、７０ｇのポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を、３０ｇのフェニルシルセスキオキサン溶液と混ぜ合わせた。
【００４６】
溶液のそれぞれを、３つの異なる直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。ウェハを検査したところ、平坦化フィルムが曇っていることが分かった。
【００４７】
実施例６
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）、溶媒ブレンド、界面活性剤
２１０ｇのＰＧＭＥＡ及び２１０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１，３２３Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを、溶媒混合物４２０ｇと混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで一晩混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００４８】
界面活性剤ＢＹＫ（登録商標）−３０７を、ポリ（メチレンシルセスキオキサン）の溶液に３重量パーセントで添加した。第１のバッチでは、界面活性剤が溶液の１重量％になるように、１．５ｇの界面活性剤をポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液１５０ｇに添加した。第２のバッチでは、界面活性剤が溶液の０．５重量％になるように、０．７５ｇの界面活性剤をポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液１５０ｇに添加した。第３のバッチでは、界面活性剤が溶液の０．２５重量％になるように、０．３７５ｇの界面活性剤をポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液１５０ｇに添加した。得られた溶液をそれぞれローラミキサで１時間混合して均質性を確保し、次いで一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００４９】
各溶液を異なる直径３００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされたウェハを光学顕微鏡下で５０倍の倍率で観察した。１重量％の界面活性剤溶液でコーティングされたウェハにおいて、剥離及び風紋欠陥が観察された。０．５重量％溶液又は０．２５重量％溶液でコーティングされたウェハにおいては、剥離又は風紋欠陥は観察されなかった。
【００５０】
実施例７
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）、高沸点溶媒
４２０ｇのＰＧＭＥＡ及び４２０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。２００ｇの１，３２３Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を、８４０ｇの溶媒混合物と混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで１時間混合して、溶液を形成した。８個の１００ｇの溶液のポーションを調製した。それぞれ０．５ｇの８個の高沸点溶媒を、０．０６ｇのアミノプロピルトリエトキシシラントリフラートと共に８個の異なる１００ｇのポーションに添加して、０．５重量％の高沸点溶媒を含有する溶液を形成した。得られたポーションをそれぞれローラミキサで３０分間混合した後、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。使用した８個の高沸点溶媒は、１−オクタノール、ベンジルアルコール、ヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、及びアニソールであった。
【００５１】
このプロセスを２回繰り返し、添加する高沸点溶媒（１ｇ及び５ｇ）の量を増加させて、１重量％の高沸点溶媒を含有する溶液を形成する８個の１００ｇのポーションの第２のセット、及び５重量％の高沸点溶媒を含有する溶液を形成する８個の１００ｇのポーションの第３のセットを製造する。
【００５２】
２４個のポーションのそれぞれを、異なる直径１００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有する２４個のウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされたウェハを光学顕微鏡下で５０倍の倍率で観察した。結果を表１に示す。表１に示すように、０．５重量％の高沸点溶媒を含有する溶液でコーティングされた全てのウェハは、いかなる欠陥もないことが分かった。１重量％の高沸点溶媒を含有する溶液でコーティングされたウェハの大部分は、いかなる欠陥も含まないことが分かった。５重量％の高沸点溶媒を含有する溶液でコーティングされたウェハの一部は、いかなる欠陥も含まないことが分かった。
【００５３】
【表１】
2020507917.tif 000003
【００５４】
実施例８
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）、溶媒ブレンド、アミノプロピルトリエトキシシラン塩
約５ＫＤａの分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂ＧＲ６５０は、Ｔｅｃｈｎｅｇｌａｓ、Ｐｅｒｒｙｓｂｕｒｇ、Ｏｈｉｏから入手した。ポリ（メチルシルセスキオキサンの実際の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＰＧＭＥＡとｎ−ブチルアセテート５０／５０の混合物中に４５重量％のポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液を調製し、次いで溶液を０．１ミクロンのフィルタで濾過することによって求めた。次いで、当該技術分野において既知のように、濾過された溶液をゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって分析して、Ｍｗを決定した。ポリ（メチルシルセスキオキサン）のＭｗは、４，１１４Ｄａであることが分かった。
【００５５】
２６ｇのＰＧＭＥＡ及び２６ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１０ｇの４，１１４Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を、５２ｇの溶媒混合物及び０．１ｇのアミノプロピルトリエトキシシラントリフラートと混ぜ合わせた。この組み合わせをローラミキサで３０分間混合して、均質性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００５６】
この溶液を、幅約２０ｎｍ及び深さ約８０ｎｍ〜１００ｎｍの高アスペクト比特徴を含む、直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハと、直径２００ｍｍのパターン化試験ウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１４０℃、１５０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされたブランクのシリコンウェハを光学顕微鏡下で５０倍の倍率で観察した。剥離又は風紋欠陥は観察されなかった。いずれのホットプレートでの焼成においても、コーティングされたブランクのシリコンウェハ上でガス放出は観察されなかった。パターン化された試験ウェハを、トンネル電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析によって間隙充填について評価した。図５は、４，１１４Ｄａのポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂から形成された平坦化フィルムのＴＥＭ顕微鏡写真を示す。図５に示すように、平坦化及び間隙充填は良好であり、高アスペクト比の特徴において、空隙は観察されなかった。
【００５７】
実施例９
低分子量ポリ（メチルシルセスキオキサン）
２５０ｇのＰＧＭＥＡ及び２５０ｇのｎ−ブチルアセテートを一緒にブレンドして、溶媒混合物を形成した。１，３２３Ｄａポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂１００ｇを溶媒混合物５００ｇに添加した。脱イオン水において、２％の硝酸テトラメチルアンモニウム０．１５ｇをポリ（メチルシルセスキオキサン）の溶液と混ぜ合わせ、その組み合わせをローラミキサで一晩混合して均一性を確保した。得られた溶液を、一連の２つの０．１ミクロンフィルタを通して濾過した。
【００５８】
溶液を、直径２００ｍｍのブランクのシリコンウェハ上にスピンコーティングした。キャストフィルムを有するウェハを、それぞれ６０秒間、一連の３枚のホットプレート上で焼成し、当該ホットプレートは、１００℃、１４０℃、及び２１０℃の温度をそれぞれ有した。焼成したフィルムを有するウェハを、窒素環境の中４２５℃のホットプレート上で５分間硬化させ、直ちに冷却プレート上で冷却した。コーティングされた２００ｍｍのウェハを５０倍の倍率で光学顕微鏡下において、フィルム欠陥について評価した。剥離及び風紋欠陥は観察されなかった。ホットプレートの焼成中に著しいガス放出は観察されなかった。
【図１】
2020507917.tif 000004
【図２】
2020507917.tif 000005
【図３】
2020507917.tif 000006
【図４】
2020507917.tif 000007
【図５】
2020507917.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月23日(2019.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイス表面を平坦化するための組成物であって、
前記組成物の１重量％〜４０重量％の範囲のポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂であって、５００Ｄａから５，０００Ｄａの重量平均分子量を有する、ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂と、
前記組成物の０．０１重量％〜０．２０重量％の範囲の第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つと、
前記組成物の残部を構成する、少なくとも１つの溶媒と、を含む、組成物。
【請求項２】
平坦化組成物を製造するための方法であって、
５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を提供することと、
１つ又は２つ以上の溶媒を提供することと、
前記１つ又は２つ以上の溶媒に前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）樹脂を溶解して、ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液を形成することと、
前記ポリ（メチルシルセスキオキサン）溶液に第四級アンモニウム塩及びアミノプロピルトリエトキシシラン塩のうちの少なくとも１つを溶解して、前記平坦化組成物を形成することと、を含む、方法。
【請求項３】
半導体デバイス用の平坦化フィルムであって、
５００Ｄａ〜５，０００Ｄａの重量平均分子量を有するポリ（メチルシルセスキオキサン）ポリマー鎖から形成された硬化ポリ（メチルシルセスキオキサン）を含む、平坦化フィルム。
【国際調査報告】
2020507917.tif 000009
2020507917.tif 000010