專利名稱：隔離結構的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子器件中的絕緣膜的形成方法。
背景技術：
一般在半導體裝置那樣的電子器件中，半導體元件例如晶體管、電阻、以及其它元件被配置于基板上，但需要將它們進行電絕緣。因此，需要在這些元件之間設置用于將元件分離的隔離結構(isolation structure)。另一方面，近年在電子器件領域正在進行高密度化以及高集成化。推進這樣的高密度以及高集成度化時，則要求形成與必需的集成度相稱的微細的隔離結構。作為符合這樣的需求的新的隔離結構之一，列舉出溝槽隔離結構。該結構如下，在半導體基板的表面形成微細的槽，在該槽的內(nèi)部填充絕緣物，以將形成在槽的兩側的元件之間進行電分離。與以往的方法相比，用于這樣的元件分離的結構可使隔離區(qū)域變狹窄，因而是可有效用于實現(xiàn)近來所要求的高集成度的元件分離結構。另外，在將元件三維地層疊以謀求高密度化的情況下，也需要在導電性材料的層之間設置絕緣層。作為這樣的絕緣膜，存在有金屬膜下絕緣膜、金屬布線層間絕緣膜等。作為用于形成這樣的隔離結構的方法，正在研究如下方法:在具有槽結構的基板的表面涂布包含氧化物的前體的組合物，將槽埋設之后進行燒成以形成氧化膜的方法(專利文獻I);由包含氧化物的前體的組合物將基板表面的槽埋設，然后進一步通過高密度等離子體CVD將絕緣膜埋入的方法(專利文獻2)。另外也公開了如下方法:在基板表面涂布多孔質(zhì)二氧化硅前體以形成多孔質(zhì)二氧化硅膜，在其上通過CVD進一步形成氧化膜，以形成層間絕緣膜的方法(專利文獻3)?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2005-150702號公報專利文獻2:日本特開2008-103645號公報專利文獻3:日本特開2008-235479號公報專利文獻4:日本第4408994號發(fā)明專利公報專利文獻5:日本特開2002-075982號公報專利文獻6:日本特開2004-331733號公報專利文獻7:日本特開2006-188547號公報專利文獻8:日本特開2006-316077號公報專利文獻9:日本特開平11-116815號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，在近來的具有非常微細的結構的器件中，通過以往的隔離結構的形成方法以形成有絕緣膜的情況下，存在有如下問題，微細的溝槽壁無法充分耐受氧化膜的應力，容易引起裂紋的廣生和基板的變形。用于解決問題的方案本發(fā)明的隔離結構的形成方法的特征在于，其包含如下工序:在基板表面涂布包含多孔質(zhì)化劑的第I聚硅氮烷組合物以形成涂膜的涂布工序，將前述涂膜燒成以形成折射率為1.3以下的多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜的第I燒成工序，用第2聚硅氮烷組合物浸沒前述多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜的浸沒工序，以及通過將前述多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜燒成，以形成由折射率1.4以上的二氧化硅質(zhì)膜形成的隔離結構的第2燒成工序。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可形成收縮率以及應力低的隔離結構。根據(jù)這樣的隔離結構，可抑制溝槽隔離結構中的裂紋、圖案傾塌、或者絕緣膜上的膜剝落。


圖1所示為本發(fā)明的隔離結構的形成方法的概念圖。
具體實施例方式本發(fā)明的隔離結構的形成方法可用于形成各種隔離結構。即，可由二氧化硅質(zhì)膜將基板表面中存在的溝槽等埋設，也可由二氧化硅質(zhì)膜將平整的基板表面、或者配置有元件的基板表面覆蓋。首先，一邊參照圖一邊說明以由二氧化硅質(zhì)膜將淺溝隔離槽中的溝槽進行埋設的情況為例子以形成隔離結構的方法，具體如下。(A)凃布工序首先，準備用于形成淺溝槽隔離結構的槽結構，即具有凹凸的基板I (圖1㈧)?；宓牟馁|(zhì)沒有特別限定，可使用以往所知的任意的基板例如硅基板。另外為了在基板表面形成槽，可使用任意的方法。具體的例子是以下所示那樣的方法。首先，通過例如熱氧化法在硅基板表面形成二氧化硅質(zhì)膜。此處形成的二氧化硅質(zhì)膜的厚度一般為5 30nm。根據(jù)需要，通過例如減壓CVD法在所形成的二氧化硅質(zhì)膜上形成氮化硅膜。該氮化硅膜可以作為之后的蝕刻工序中的掩模、或者后述的研磨工序中的阻擋層以發(fā)揮功能。在形成氮化娃膜的情況下，一般以100 400nm的厚度形成。在這樣形成的二氧化硅質(zhì)膜或者氮化硅膜之上涂布光致抗蝕劑。根據(jù)需要將光致抗蝕膜進行了干燥或者固化，然后按照所希望的圖案進行曝光以及顯影以形成圖案。曝光的方法可通過掩模曝光、掃描曝光等任意的方法來進行。另外，關于光致抗蝕劑，也可從分辨率等觀點選擇任意的光致抗蝕劑以進行使用。以所形成的光致抗蝕膜作為掩模，將氮化硅膜以及處于其下的二氧化硅質(zhì)膜依次蝕刻。通過此操作，在氮化硅膜以及二氧化硅質(zhì)膜上形成所希望的圖案。以形成有圖案的氮化硅膜以及二氧化硅質(zhì)膜作為掩模，對硅基板進行干法蝕刻，以形成具有溝隔離槽的基板I (圖1 (A))。關于所形成的溝隔離槽的寬度，通過將光致抗蝕膜曝光的圖案來確定。半導體元件中的溝隔離槽的寬度根據(jù)作為目標的半導體元件來恰當?shù)卦O定。在本發(fā)明中溝隔離槽的槽寬度更狹小，另外在深寬比更高的情況下顯現(xiàn)優(yōu)異的特性。即，槽的寬度a優(yōu)選為5 50nm,更優(yōu)選為5 40nm。另外,槽的深度b相對于槽的寬度a的比、即、深寬比b/a優(yōu)選為10 100，更優(yōu)選為10 50。接著，在這樣地準備出的硅基板I上，涂布構成二氧化硅質(zhì)膜的基本結構的材料，即作為前體的第I聚硅氮烷組合物，以形成涂膜。該組合物可使用通過將以往所知的任意的聚硅氮烷化合物和多孔質(zhì)化劑溶解于溶劑以得到的物質(zhì)。本發(fā)明中使用的聚硅氮烷化合物沒有特別限定，只要不損害本發(fā)明的效果，就可任意選擇。它們可以是無機化合物或者有機化合物中的任一種。這些聚硅氮烷之中，作為優(yōu)選的聚硅氮烷，列舉出:由下述通式(Ia) (Ic)所示的單元的組合以形成的聚硅氮烷。[化學式I]
權利要求
1.一種隔離結構的形成方法，其特征在于，其包含如下工序: 涂布工序，在基板表面涂布包含多孔質(zhì)化劑的第I聚硅氮烷組合物以形成涂膜， 第I燒成工序，將所述涂膜燒成以形成折射率為1.35以下的多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜， 浸沒工序，用第2聚硅氮烷組合物浸沒所述多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜，以及 第2燒成工序，通過將所述多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜燒成，以形成由折射率1.4以上的二氧化硅質(zhì)膜形成的隔離結構， 其中，所述第I燒成工序或者第2燒成工序中的至少一個工序在包含水蒸氣的不活潑氣體或者包含水蒸氣的氧氣氣氛下進行。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第I聚硅氮烷組合物以及所述第2聚硅氮烷組合物包含全氫化聚硅氮烷。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述多孔質(zhì)化劑是聚氨基硅氮烷。
4.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的方法，其中，所述第I燒成工序以及第2燒成工序這兩個工序在包含水蒸氣的不活潑氣體或者包含水蒸氣的氧氣氣氛下進行。
5.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的方法，其中，所述第I燒成工序或者第2燒成工序中的至少一個工序在200 1000°C進行。
6.根據(jù)權利要求1 5中任一項所述的方法，其中，所述基板具有基板表面凹凸，在其凹部形成由二氧化硅質(zhì)膜形成的隔離結構，以形成淺溝槽隔離結構。
7.—種絕緣膜，其特征在于，其通過權利要求1 5中任一項所述的方法形成。
8.一種基板，其特征在于，其具備通過權利要求1 5中任一項所述的方法形成的隔離結構。
全文摘要
本發(fā)明提供一種收縮率以及拉伸應力低的隔離結構的形成方法。通過在基板表面上將包含多孔質(zhì)化劑的第1聚硅氮烷組合物進行涂布以及燒成，以形成折射率為1.3以下的多孔質(zhì)二氧化硅質(zhì)膜，接著用第2聚硅氮烷組合物浸沒該膜的表面，通過燒成以形成由折射率1.4以上的二氧化硅質(zhì)膜形成的隔離結構。
文檔編號H01L21/76GK103189972SQ20118005311
公開日2013年7月3日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者中本奈緒子, 鈴木勝力, 菅原進司, 長原達郎 申請人:Az電子材料Ip(日本)株式會社