抗裂性硅基平整化组合物、方法和膜

文档序号:1220437 发布日期:2020-09-04 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 抗裂性硅基平整化组合物、方法和膜 (Crack resistant silicon-based planarization compositions, methods, and films ) 是由 黄红敏 海伦·晓·徐 于 2018-12-18 设计创作,主要内容包括:一种用于使半导体器件的表面平整化的组合物包括:硅基材料,硅基材料包括硅氧烷、倍半硅氧烷、聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷和/或聚硅氧烷树脂;连同至少一种溶剂、催化剂以及交联剂,交联剂包括硅氧烷化合物。(A composition for planarizing a surface of a semiconductor device comprising: a silicon-based material comprising a siloxane, silsesquioxane, polysiloxane, polysilsesquioxane and/or polysiloxane resin; together with at least one solvent, a catalyst, and a crosslinker, the crosslinker comprises a siloxane compound.)

抗裂性硅基平整化组合物、方法和膜

技术领域

本发明涉及平整化材料,尤其涉及用于半导体和显示器制造的平整化介电材料。

背景技术

在先进的半导体制造例如微处理器、存储器器件和采用发光二极管的显示器中,需要可以旋涂到器件的表面上以填充器件结构之间的深空间或间隙从而提供适用于后续器件层处理的相对平坦的表面的介电材料。

期望改进平整化介电材料以为具有六微米深或更深的沟槽的先进半导体器件提供平整化。重要的是,此类介电材料在此类厚度处具有抗裂性,即使当暴露于超过400℃的温度时也是如此。对于光电应用来说同样重要的是,此类介电材料具有高光学透射率。该介电材料还应当是在暴露于超过400℃的温度时热稳定的。

发明内容

一种用于使半导体器件表面平整化的组合物包括硅基材料和交联剂,所述交联剂包括根据以下通式的硅氧烷化合物:

其中R为包含脂族的基团,并且R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下项构成的组:H或具有取代的或未取代的碳的烷基基团。

各种实施方案涉及一种用于使半导体器件平整化的组合物。所述组合物包括硅基材料、至少一种溶剂、催化剂和交联剂。所述硅基材料包括以下项中的至少一者:硅氧烷、倍半硅氧烷、聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷和聚硅氧烷树脂。所述交联剂包括根据以下通式的硅氧烷化合物:

其中R为包含脂族的基团,并且R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下项构成的组:H或具有取代的或未取代的碳的烷基基团。在一些实施方案中,所述交联剂包括以下项中的至少一者:双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和1-(三乙氧基甲硅烷基)-2-(二乙氧基甲基甲硅烷基)乙烷。在一些另外的实施方案中,所述交联剂由双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺构成。在一些实施方案中,所述硅基材料包括由以下单体形成的聚硅氧烷树脂,所述单体包括以下项中的至少一者:甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷。在一些另外的实施方案中,所述聚硅氧烷树脂由以下单体形成,所述单体由以下项构成:甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷。在一些实施方案中,所述交联剂的浓度为所述组合物的0.1重量百分比至5重量百分比。在一些实施方案中,所述至少一种溶剂包括以下项中的至少一者:乳酸乙酯、丙二醇丙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙醇、异丙醇和乙酸正丁酯。在一些实施方案中,所述催化剂包括以下项中的至少一者:四甲基乙酸铵、四甲基氢氧化铵、四丁基乙酸铵、十六烷基三甲基乙酸铵和四甲基硝酸铵。在一些实施方案中,所述组合物还包括表面活性剂。

各种实施方案涉及一种用于制备平整化组合物的方法。所述方法包括:将硅基材料溶解在一种或多种溶剂中以形成硅基材料溶液,将催化剂添加到所述硅基材料溶液,以及将交联剂添加到所述硅基材料溶液。所述硅基材料包括以下项中的至少一者:硅氧烷、倍半硅氧烷、聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷和聚硅氧烷树脂。所述交联剂包括根据以下通式的硅氧烷化合物:

其中R为包含脂族的基团,并且R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下项构成的组:H或具有取代的或未取代的碳的烷基基团。在一些实施方案中,所述交联剂包括以下项中的至少一者:双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和1-(三乙氧基甲硅烷基)-2-(二乙氧基甲基甲硅烷基)乙烷。在一些另外的实施方案中,所述交联剂由双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺构成。在一些实施方案中,所述硅基材料包括由以下单体形成的聚硅氧烷树脂,所述单体包括以下项中的至少一者:甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷。在一些另外的实施方案中,所述聚硅氧烷树脂由以下单体形成,所述单体由以下项构成:甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷。在一些实施方案中,所述催化剂包括以下项中的至少一者:四甲基乙酸铵、四甲基氢氧化铵、四丁基乙酸铵、十六烷基三甲基乙酸铵和四甲基硝酸铵。在一些实施方案中,所述交联剂的浓度为所述组合物的0.1重量百分比至5重量百分比。

各种实施方案涉及一种用于半导体器件的平整化膜。所述平整化膜包括固化的硅基聚合物、催化剂的残余物和交联剂的残余物。所述聚合物包括以下项中的至少一者:聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷和聚硅氧烷树脂。所述交联剂的所述残余物包括根据以下通式的硅氧烷化合物的残余物:

其中R为包含脂族的基团,并且R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下项构成的组:H或具有取代的或未取代的碳的烷基基团。在一些实施方案中,所述交联剂的所述残余物包括以下项中的至少一者的残余物:双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷和1-(三乙氧基甲硅烷基)-2-(二乙氧基甲基甲硅烷基)乙烷。在一些实施方案中,所述催化剂的所述残余物包括以下项中的至少一者:四甲基乙酸铵、四甲基氢氧化铵、四丁基乙酸铵、十六烷基三甲基乙酸铵和四甲基硝酸铵。在一些实施方案中,所述平整化膜在所述半导体器件的一部分内具有大于6微米的膜厚度。

通过结合附图参考以下对本发明实施方案的描述,本发明的上述特征和其他特征及其获得方式将变得更加明显,并且将更好地理解本发明本身。

附图说明

图1是半导体器件的一部分的示意性横截面,其示出待平整化的表面形貌。

图2是图1的半导体器件的该部分的示意性横截面,其示出根据本公开的实施方案的平整化膜对表面形貌进行的平整化。

具体实施方式

本公开的实施方案可以采用下面所述的包括硅基材料和交联剂的组合物以将其涂覆到半导体器件(诸如微处理器、存储器器件和采用发光二极管的显示器或其它类型的显示器)的表面上以使半导体器件表面平整化。该涂覆可以例如通过旋涂或槽式涂覆施加。已发现,通过固化根据本公开的实施方案的组合物形成的平整化膜在大于6微米的厚度处表现出优异的抗裂性,即使当经受超过400℃的温度时也是如此。还已发现,通过固化根据本公开的实施方案的组合物形成的平整化膜表现出高强度和高光学透射率。还已发现,通过固化根据本公开的实施方案的组合物形成的平整化膜在暴露于超过400℃的温度时是热稳定的。

图1是半导体器件的一部分的示意性横截面,其示出待平整化的表面形貌。图1示出了包括基板12和至少一个表面特征部14的半导体器件10。基板12在所期望的半导体器件的各种厚度和布置的各种层中可以包括例如硅、二氧化硅、氮化硅、铝、铜或任何其它材料。在一些实施方案中,表面特征部14可以是形成到基板12中的沟槽。

表面特征部14可以被描述为具有宽度W和深度D。在一些实施方案中,表面特征部14的深度D可以小至0.01微米、0.1微米、0.5微米或1微米,大至3微米、5微米、10微米、100微米。在一些实施方案中,表面特征部14的深度D可以在0.01微米至100微米、0.1微米至10微米、0.5微米至5微米或1微米至3微米的范围内。在一些实施方案中,表面特征部14的宽度W可以小至0.01微米、0.1微米、1微米、10微米,或大至50微米、100微米、500微米、1000微米。在一些实施方案中,表面特征部14的宽度W可以在0.01微米至1000微米、0.1微米至500微米、1微米至100微米或10微米至50微米的范围内。

图2是图1的半导体器件10的该部分的示意性横截面,其示出根据本公开的实施方案的平整化膜16对表面特征部14进行的平整化。图2示出了在根据本公开的实施方案由硅基材料和交联剂组合物形成平整化膜16之后的半导体器件10。平整化膜16可以填充表面特征部14以提供可在其上形成后续器件层(未示出)的基本上平面的表面18。在一些实施方案中,平整化膜16在半导体器件的一部分内可以具有大于6微米的厚度T。

图1和图2示出了其中可形成根据本公开的实施方案的平整化膜16的一个示例。应当理解,根据本公开的实施方案的平整化膜16可形成在涉及导电材料、非导电材料和半导电材料的不同布置的许多其它形貌上。为了便于说明,图1和图2中仅示出了一个表面特征部14。然而,应当理解,实施方案可以包括多个表面特征部14。

平整化膜16可以通过涂覆半导体器件10的至少一部分(例如,通过旋涂或槽式涂覆如下所述的包括硅基材料、至少一种溶剂、催化剂和交联剂的组合物)来形成。在一些实施方案中,该组合物还可以包括表面活性剂。在一些实施方案中,该组合物基本上由如下所述的包括硅基材料、至少一种溶剂、催化剂、表面活性剂和交联剂的组合物构成。

在一些实施方案中,硅基材料可以包括硅氧烷、倍半硅氧烷、聚硅氧烷、或聚倍半硅氧烷或它们的任何组合。在一些实施方案中,硅基树脂可以包括例如甲基硅氧烷、甲基倍半硅氧烷、苯基硅氧烷、苯基倍半硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、甲基苯基倍半硅氧烷、二甲基硅氧烷、二苯基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、聚苯基倍半硅氧烷、聚苯基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚甲基苯基倍半硅氧烷、聚甲基硅氧烷、或聚甲基倍半硅氧烷或它们的任何组合。

在一些实施方案中,硅基材料可以附加地或另选地包括一种或多种聚硅氧烷树脂,诸如购自俄亥俄州佩里斯堡的Techneglas公司(Techneglas,Perrysburg,Ohio)的玻璃树脂聚硅氧烷树脂中的一种或多种。在一些实施方案中,聚硅氧烷树脂是由一种或多种硅基单体的有限水解和缩合反应形成的硅基低聚物。在一些实施方案中,硅基单体可以包括具有Si-C键的有机烷氧基硅烷,诸如甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)、二甲基二乙氧基硅烷(DMDEOS)、苯基三乙氧基硅烷(PTEOS)、二甲基二甲氧基硅烷、或苯基三甲氧基硅烷或它们的任何组合。在一些实施方案中,硅基单体可以包括不含Si-C键的有机烷氧基硅烷,诸如原硅酸四乙酯(TEOS)。

在一些实施方案中,组合物中的硅基材料的浓度可以低至组合物的总重量的5重量百分比(重量%)、10重量%、20重量%或30重量%,或高至组合物的总重量的40重量%、50重量%、60重量%、70重量%或80重量%,或在由前述值中的任何两个值限定的任何范围内,例如,在一些实施方案中,组合物中的硅基材料的浓度可以在组合物的总重量的5重量%至80重量%、10重量%至60重量%或20重量%至40重量%的范围内。

至少一种溶剂可以包括单一溶剂,诸如乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、乙酸正丁酯、酮或醇。乙二醇醚可以包括例如丙二醇丙醚或丙二醇甲醚。乙二醇醚乙酸酯可以包括例如丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、2-乙氧基乙酸乙酯或2-乙酸甲氧基乙酯。酮可以包括例如丙酮或二乙基酮。醇可以包括例如异丙醇、丁醇或乙醇。在其它实施方案中,至少一种溶剂包括前述溶剂中的两种或更多种溶剂的混合物。

交联剂包括根据以下通式的硅氧烷化合物:

式(I)

Figure BDA0002592460320000071

其中R为包含脂族的基团,并且R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自由以下项构成的组:H或具有取代的或未取代的碳的烷基基团。在一些实施方案中,R为脂族基团。

例如,在一些实施方案中,交联剂可以是双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、或1-(三乙氧基甲硅烷基)-2-(二乙氧基甲基甲硅烷基)乙烷或它们的任何组合。此类交联剂具有高官能度以提供将高分子量链以及低分子量低聚物链接在一起的更大机会。不希望受任何理论的束缚,据信在没有如上所述的交联剂的情况下,高分子量链直接交联,从而产生在高温暴露之后积聚高应力的刚性结构。还据信,键合不充分的低分子量低聚物使涂层变弱并且更可能由于膜中高应力的积聚而破裂。高官能度交联剂在更多位置处将高分子量链键合在一起以提供额外的强度,而交联剂的包含脂族的基团在链之间提供柔性以减小膜应力。高官能度交联剂还键合到更多的低分子量低聚物,从而充当增链剂以增加膜的分子量并增加膜强度。因此,根据本公开的实施方案的平整化膜能够抵抗破裂,即使在超过6微米的厚度处以及在暴露于超过400℃的温度之后也是如此。

在一些实施方案中,组合物中的交联剂的浓度可以低至组合物的总重量的0.01重量%、0.1重量%、0.4重量%、0.6重量%或0.8重量%,或高至组合物的总重量的1重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%,或在由前述值中的任何两个值限定的任何范围内,例如,在一些实施方案中,组合物中的交联剂的浓度可以在组合物的总重量的0.01重量%至5重量%、0.1重量%至4重量%、0.4重量%至3重量%、0.6重量%至2重量%、0.8重量%至1重量%或0.4重量%至0.8重量%的范围内。

催化剂可以包括例如四甲基乙酸铵(TMAA)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四丁基乙酸铵(TBAA)、十六烷基三甲基乙酸铵(CTAA)、四甲基硝酸铵(TMAN)、三苯基胺、三辛基胺、三十二烷基胺、三乙醇胺、四甲基乙酸鏻、四甲基氢氧化鏻、三苯基膦、三甲基膦、三辛基膦、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷三氟甲磺酸酯和它们的任何组合。可在将组合物施加到半导体器件10之后通过热来活化此类催化剂,以致使组合物聚合并交联以形成平整化膜16。

在一些实施方案中,组合物还可以包括表面活性剂。已发现,表面活性剂可以进一步减少条纹,这在将组合物旋涂到较大直径的半导体器件晶圆或显示器基板上时可以是特别有用的。在一些实施方案中,表面活性剂可以是聚醚改性聚二甲基硅氧烷表面活性剂,诸如购自德国韦塞尔的毕克化学公司(BYK-Chemie,Wesel,Germany)的-306或

Figure BDA0002592460320000082

-307。

在一些实施方案中,组合物中的表面活性剂的浓度可以低至组合物的总重量的0.01重量%、0.1重量%、0.4重量%、0.6重量%或0.8重量%,或高至组合物的总重量的1重量%、5重量%、10重量%、15重量%或20重量%,或在由前述值中的任何两个值限定的任何范围内,例如,在一些实施方案中,组合物中的表面活性剂的浓度可以在组合物的总重量的0.01重量%至20重量%、0.1重量%至15重量%、0.4重量%至10重量%、0.6重量%至5重量%或0.8重量%至1重量%的范围内。

在一些实施方案中,组合物还可以包括可以在高温下挥发或分解以帮助使组合物稳定的有机酸。在一些实施方案中,有机酸可以包括三氟乙酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、甲酸或乙酸或它们的任何组合。在一些实施方案中,有机酸的浓度可以包括少至组合物的总重量的0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%或0.4重量%,或多至组合物的总重量的0.5重量%、0.6重量%、0.8重量%或1重量%,或在由前述值中的任何两个值限定的任何范围内,例如,在一些实施方案中,组合物中的有机酸的浓度可以在组合物的总重量的0.1重量%至1重量%、0.2重量%至0.8重量%、0.3重量%至0.6重量%或0.4重量%至0.5重量%的范围内。

用于制备根据本公开的实施方案的平整化组合物的方法可以包括:提供如上所述的硅基材料,以及将硅基材料溶解在一种或多种溶剂中以形成硅基材料溶液。可以通过将硅基材料混合到一种或多种溶剂中达一至四小时来促进溶解硅基材料。可以将如上所述的交联剂和如上所述的催化剂添加到硅基材料溶液。可以将硅基材料溶液搅拌数小时(例如,三小时)以形成组合物。然后,可以通过0.1微米过滤器过滤组合物。

在使用中,可以通过例如旋涂将根据本公开的实施方案的平整化组合物施加到半导体器件10(图1)。然后可以在于约160℃至约180℃的范围内的温度下烘烤涂覆的器件10,以除去基本上所有的至少一种溶剂并形成未固化的膜。一旦基本上除去至少一种溶剂,就可以通过热来活化催化剂以通过使硅基材料和交联剂聚合并交联来固化膜,从而形成平整化膜16。交联剂和催化剂的残余物可以在固化之后留存。

在一些实施方案中,可以在低至250℃、260℃、280℃、300℃或350℃或高至400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃的温度下或在前述温度中的任何两个温度之间的任何温度下使平整化膜16固化。例如,在一些实施方案中,可以在于250℃至450℃、260℃至440℃、280℃至430℃、300℃至420℃或350℃至410℃的范围内的温度下使平整化膜16固化。

在一些实施方案中,平整化膜18还可以包括表面活性剂残余物,根据上述实施方案中的任一个实施方案,表面活性剂残余物包括聚醚改性聚二甲基硅氧烷表面活性剂诸如

Figure BDA0002592460320000105

-307的残余物。

尽管已经相对于示例性设计描述了本发明,但是可以在本公开的实质和范围内进一步修改本发明。此外,本申请旨在涵盖本发明所属领域的已知或惯常实践内的与本公开的此类偏离。

实施例

比较例–PTSRE50C平整化组合物

PTSRE50C是购自加利福尼亚州圣克拉拉霍尼韦尔电子材料事业部(HoneywellElectronic Materials,Santa Clara,California)的平整化组合物。PTSRE50C是包括聚(倍半硅氧烷)树脂并且包括催化剂和表面活性剂的平整化组合物,该聚(倍半硅氧烷)树脂包括3:1摩尔比的聚(甲基倍半硅氧烷)嵌段与聚(苯基硅倍半氧烷)嵌段以及约0.15摩尔%的聚(二甲基硅氧烷)嵌段。

通过旋涂将过滤的平整化组合物涂覆到三个四英寸硅晶圆上,其中两个硅晶圆处于1000RPM并且一个硅晶圆处于720RPM。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。使晶圆中的每个晶圆接收第二涂层,每个晶圆以与它们的第一涂层相同的速度旋转并且在如上所述的热板上再次烘烤。使以1000RPM涂覆的两个晶圆中的一个晶圆和以720RPM涂覆的晶圆各自接收第三涂层,每个晶圆以与它们的第一涂层相同的速度旋转并且在如上所述的热板上再次烘烤。针对晶圆中的每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现1000RPM下的双层涂层的厚度为1000RPM下的三层涂层的厚度为

Figure BDA0002592460320000107

并且720RPM下的三层涂层的厚度为将具有烘烤后的涂层的三个晶圆在氮气环境中在410℃固化30分钟。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。在具有最薄涂层的晶圆上未观察到固化涂层的破裂。在具有较厚涂层的其它两个晶圆上观察到破裂。

实施例1–GR150F/GR950F平整化组合物

在200ml烧瓶中,将10g的购自毕克化学公司的-307表面活性剂添加到90g的乙醇,并在室温下搅拌1小时以制备10重量%的表面活性剂溶液。在另一个200ml烧瓶中,将0.5g的四丁基硝酸铵(TBAA)催化剂添加到24.5g的去离子水并在室温下搅拌1小时,之后添加0.305g的三氟乙酸,并将混合物再搅拌1小时以制备2重量%的TBAA催化剂溶液。在另一个200ml烧瓶中,将11.4g的三氟乙酸和34.15g的购自纽约沃特福德迈图高性能材料公司(Momentive Performance Materials,Waterford,New York)的

Figure BDA0002592460320000111

A-1170(双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)交联剂添加到54.4g的PGMEA,并在室温下搅拌1小时以制备交联剂溶液。在另一个200ml烧瓶中,将45.0g的购自俄亥俄州佩里斯堡的Techneglas公司的GR150F树脂添加到55.0g的PGMEA,并在室温下搅拌1小时以形成GR150F树脂溶液。GR150为聚(倍半硅氧烷)树脂,其包括等摩尔量的聚(甲基倍半硅氧烷)嵌段和聚(苯基硅倍半氧烷)嵌段以及约0.3摩尔%的聚(二甲基硅氧烷)嵌段。在另一个200ml烧瓶中,将50.0g的购自俄亥俄州佩里斯堡的Techneglas公司的GR950F树脂添加到45.0g的PGMEA,并在室温下搅拌1小时以形成GR950F树脂溶液。GR950F为聚(苯基倍半硅氧烷)树脂。在另一个200ml烧瓶中,将1.48g的10重量%表面活性剂溶液、2.25g的TBAA催化剂溶液和0.45g的交联剂溶液连同20g的PGMEA一起添加到50g的GR150F溶液和45g的GR950F溶液,并在室温下搅拌3小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,500转每分钟(RPM)旋涂将过滤的平整化组合物涂覆在四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。获得均匀的涂层。

实施例2–GR650F平整化组合物

在100ml烧瓶中,将0.5g的四甲基硝酸铵(TMAN)催化剂添加到24.5g的去离子水,并在室温下搅拌1小时以制备2重量%的TMAN催化剂溶液。在另一个200ml烧瓶中,将45.0g的购自俄亥俄州佩里斯堡的Techneglas公司的GR650F树脂添加到55.0g的PGMEA,并在室温下搅拌1小时以形成GR650F树脂溶液。GR650F为聚(甲基倍半硅氧烷)树脂。在另一个200ml烧瓶中,将0.25g的如上所述制备的10重量%表面活性剂溶液、0.023g的TMAN催化剂溶液和0.45g的如上所述制备的交联剂溶液添加到20g的GR650F树脂溶液,并在室温下搅拌3小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,500RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆在四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。获得均匀的涂层。

实施例3–PTSRE50C平整化组合物

在50ml烧瓶中,将0.06g的A-1170(双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)交联剂添加到20g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,000RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆在四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。测量烘烤后的涂层的厚度并发现其为

Figure BDA00025924603200001210

将具有烘烤后的涂层的晶圆在氮气环境中在410℃固化30分钟。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。未观察到固化涂层的破裂。

实施例4–PTSRE50C平整化组合物

在200ml烧瓶中,将34.15g的

Figure BDA0002592460320000123

A-1170(双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)交联剂添加到11.4g的三氟乙酸和54.5g的PGMEA,并在室温下搅拌1小时以形成交联剂溶液。在100ml烧瓶中,将0.6g的交联剂溶液添加到20g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过旋涂将过滤的平整化组合物涂覆到三个四英寸硅晶圆上,其中两个硅晶圆处于1500RPM并且一个硅晶圆处于1000RPM。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。使以1500RPM涂覆的两个晶圆中的一个晶圆和以1,000RPM涂覆的晶圆各自接收第二涂层,每个晶圆以与它们的第一涂层相同的速度旋转并且在如上所述的热板上再次烘烤。针对晶圆中的每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现1500RPM下的单层涂层的厚度为

Figure BDA0002592460320000127

1500RPM下的双层涂层的厚度为

Figure BDA0002592460320000128

并且1000RPM下的双层涂层的厚度为将具有烘烤后的涂层的三个晶圆在氮气环境中在410℃固化30分钟。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。在晶圆中的任一个晶圆上均未观察到固化涂层的破裂。

实施例5–PTSRE50C平整化组合物

在100ml烧瓶中,将0.06g的A-1170(双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)交联剂和11.4g的三氟乙酸添加到20g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,000RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆在两个四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。将晶圆中的一个晶圆在氮气环境中在410℃固化30分钟,并且将另一个晶圆在氮气环境中在410℃固化24小时。针对每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现固化30分钟的晶圆的厚度为并且固化24小时的晶圆的厚度为

Figure BDA00025924603200001310

。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。在固化30分钟的晶圆上未观察到固化涂层的破裂。在固化24小时的晶圆上观察到破裂。

实施例6–PTSRE50C平整化组合物

在100ml烧瓶中,将0.06g的1,4-双-(三乙氧基甲硅烷基)甲烷交联剂添加到30g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,300RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆到三个四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。使四个晶圆中的每个晶圆接收第二涂层和热板烘烤,如上所述。使晶圆中的三个晶圆各自接收第三涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第三涂层的三个晶圆中的两个晶圆接收第四涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第四涂层的两个晶圆中的一个晶圆接收第五涂层和热板烘烤,如上所述。针对晶圆中的每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现双层涂层的厚度为三层涂层的厚度为四层涂层的厚度为

Figure BDA00025924603200001313

并且五层涂层的厚度为

Figure BDA00025924603200001314

将具有烘烤后的涂层的四个晶圆在氮气环境在于410°下固化30分钟。通过光学显微镜和扫描电子显微镜检查所固化涂层以获得破裂情况。在具有双层、三层或四层涂层的晶圆上未观察到固化涂层的破裂。在具有五层涂层的晶圆上观察到固化涂层的破裂。

实施例7–PTSRE50C平整化组合物

在100ml烧瓶中,将0.12g的1,4-双-(三乙氧基甲硅烷基)甲烷交联剂添加到30g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,300RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆到三个四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。使四个晶圆中的每个晶圆接收第二涂层和热板烘烤,如上所述。使晶圆中的三个晶圆各自接收第三涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第三涂层的三个晶圆中的两个晶圆接收第四涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第四涂层的两个晶圆中的一个晶圆接收第五涂层和热板烘烤,如上所述。针对晶圆中的每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现双层涂层的厚度为三层涂层的厚度为四层涂层的厚度为并且五层涂层的厚度为

Figure BDA00025924603200001410

将具有烘烤后的涂层的四个晶圆在氮气环境在于410℃固化30分钟。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。在具有双层、三层或四层涂层的晶圆上未观察到固化涂层的破裂。在具有五层涂层的晶圆上观察到固化涂层的破裂。

实施例8–PTSRE50C平整化组合物

在100ml烧瓶中,将0.30g的1,4-双-(三乙氧基甲硅烷基)甲烷交联剂添加到30g的PTSRE50C,并在室温下搅拌1小时以形成平整化组合物。通过0.1微米过滤器过滤该平整化组合物。

通过以1,300RPM旋涂将过滤的平整化组合物涂覆到三个四英寸硅晶圆上。将具有流延膜的晶圆在空气环境中在一连串的两个热板上各自烘烤60秒以使溶剂蒸发,其中第一热板具有160℃的表面温度并且第二热板具有180℃的表面温度。使四个晶圆中的每个晶圆接收第二涂层和热板烘烤,如上所述。使晶圆中的三个晶圆各自接收第三涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第三涂层的三个晶圆中的两个晶圆接收第四涂层和热板烘烤,如上所述。使具有第四涂层的两个晶圆中的一个晶圆接收第五涂层和热板烘烤,如上所述。针对晶圆中的每个晶圆测量烘烤后的涂层的厚度,并且发现双层涂层的厚度为

Figure BDA0002592460320000155

三层涂层的厚度为

Figure BDA0002592460320000156

四层涂层的厚度为并且五层涂层的厚度为将具有烘烤后的涂层的四个晶圆在氮气环境在于410℃固化30分钟。通过光学显微术和扫描电子显微术针对破裂检查固化涂层。在具有双层、三层或四层涂层的晶圆上未观察到固化涂层的破裂。在具有五层涂层的晶圆上观察到固化涂层的破裂。

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