用于ALD/CVD含硅薄膜应用的有机硅烷前体制造技术

本发明专利技术公开了含Si薄膜形成前体、其合成方法及使用其以使用气相沉积法沉积含硅薄膜用于制造半导体、光伏装置、LCD-TFT、平板型装置、耐火材料或航空材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于ALD/CVD含硅薄膜应用的有机硅烷前体相关申请的交互引用本申请主张2012年7月20日申请的美国临时申请第61/674，103号的优先权，该申请的全部内容引入本文供参考。
公开含Si薄膜形成前体、其合成方法及使用其以使用气相沉积法沉积含硅薄膜用于制造半导体、光伏装置、LCD-TFT、平板型装置、耐火材料或航空材料的方法。 现有技术 含Si薄膜广泛用于半导体、光伏装置、IXD-TFT、平板型装置、耐火材料或航空行业中。含Si薄膜可例如用作具有电学性质的可绝缘的介电材料(Si02、SiN, SiCN, SiCOH,MS1x，其中M为Hf、Zr、T1、Nb、Ta或Ge且x大于零)，含Si薄膜可用作导电薄膜，如金属硅化物或金属硅氮化物。由于电学装置架构朝向纳米级(尤其低于28nm节点)降低尺寸所施加的严格要求，需要愈来愈精细调节的分子前体，这些分子前体除具有高沉积速率、所产生薄膜的保形性及坚实度以外也满足挥发性(对于ALD制程)、较低制程温度、与各种氧化剂的反应性及低薄膜污染的要求。 熟知硅烷(SiH4)可用于热CVD。然而，此分子具自燃性，由此使得此室温气体在安全处理方面面临挑战。已使用采用卤代硅烷(如二氯硅烷SiH2Cl2)的CVD方法。然而,这些方法可能需要较长吹扫时间，造成薄膜的卤素污染及粒子形成(由氯化铵盐形成)，且甚至破坏某些基质，从而引起不希望的界面层形成。以烷基部分地替代卤素可得到一些改进，但代价是薄膜内产生不利的碳污染。 有机氨基硅烷已用作含Si薄膜的CVD的前体。Dussarrat等人的US7192626报导了使用三硅烷胺N(SiH3)3来沉积SiN薄膜。其他已报导的前体包括二异丙氨基硅烷[SiH3(NiPr2)]及类似SiH3(NR2)化合物(参见例如Thridandam等人的US 7875312)以及苯基甲基氨基硅烷[SiH3(NPhMe)]及相关经取代的硅烷苯胺(参见例如Xiao等人的EP2392691)。 另一相关类别的用于含Si薄膜的CVD的Si前体由通式(R1R2N)xSiiVx给出，其中x在I与4之间且R取代基独立地为H、C1-C6直链、分支链或环状碳链(参见例如Dussarrat等人的 W02006/097525)。 Hunks等人在US2010/0164057中公开诸多含Si前体，包括具有式R4_xSiLx的硅化合物，其中X为具有1-3的值的整数；R可选自H、分支链和未分支链C1-C6烷基、C3-C8环烷基和C6-C13芳基；且L可选自异氰酸酯基、甲基乙基酮肟、三氟乙酸酯、三氟甲磺酸酯、酰氧基、β - 二酮亚胺(β -diketiminate)、β - 二-亚胺(β -d1-1minate)、脒、胍、烧氨基、氢化物、烷氧化物或甲酸酯配位体。Pinnavaia等人主张了一种由乙酰基丙酮酸硅和1，3_ 二酮娃(silicon 1，3-diketonate)前体制备多孔合成半结晶有机-无机杂合氧化娃组成物的方法(US6465387)。 尽管有诸多选择可用于含Si薄膜的沉积，但仍不断寻找其他前体以为装置工程师提供调节制造制程要求及达成具有所要电学和物理性质的薄膜的能力。 记法和命名法 贯穿以下说明书及申请专利范围使用某些缩写、符号和术语，且包括: 如本文所用，不定冠词“一(a/an)”意谓一个(种)或多个(种)。 如本文所用，术语“独立地”在用于描述R基团的情形中时应理解为表示所述R基团不仅相对于带有相同或不同下标或上标的其他R基团独立地选择，还相对于同一 R基团的任何其他种类独立地选择。举例而言，在式MR1x (NR2R3) (4_x)(其中X为2或3)中，两个或三个R1基团可但无需彼此或与R2或R3相同。另外，应了解，除非另外特定陈述，否则当用于不同式子中时R基团的值彼此独立。 如本文所用，术语“烷基”指排他性地含有碳和氢原子的饱和官能基。另外，术语“烷基”指直链、分支链或环状烷基。直链烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基等。分支链烷基的实例包括但不限于叔丁基。环状烷基的实例包括但不限于环丙基、环戊基、环己基等。 如本文所用，术语“芳基”指已自环中移除一个氢原子的芳环化合物。如本文所用，术语“杂环”指环状化合物，其具有至少两种不同元素的原子作为其环的成员。 如本文所用，缩写“Me”指甲基；缩写“Et”指乙基；缩写“Pr”指任何丙基(即正丙基或异丙基)；缩写“iPr”指异丙基；缩写“Bu”指任何丁基(正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基)；缩与“tBu”指叔丁基；缩与“sBu”指仲丁基；缩与“iBu”指异丁基；缩与“Ph”指苯基；缩写“Am”指任何戊基(异戊基、仲戊基、叔戊基)；缩写“Cy”指环状烷基(环丁基、环戊基、环己基等)；且缩写“R-amd”指R-N-C (Me) -N-R脒配位体，其中R为烷基(例如iPr-amd为iPr-N-C(Me)-N-1Pr)。 如本文所用，首字母缩写词“SR0”表示氧化锶钌薄膜；首字母缩写词“HCDS”表示六氯二硅烷；且首字母缩写词“P⑶S”表示五氯二硅烷。 本文使用元素周期表的元素的标准缩写。应了解，可用这些缩写来指代元素(例如Si指娃，N指氮，O指氧，C指碳等)ο 附图简述 为了进一步理解本专利技术的性质和目的，应结合附图参考以下详细说明，其中相似组件由相同或类似参考编号指定且其中: 图1为热解重量分析(TGA)图，其显示SiH3(NiPr-Bmd)和SiH3(NtBu-amd)与DiPAS(二异丙基氨基硅烷)相比在温度变化下的重量损失百分比；且 图2为显示前体引入时间对比沉积速率和折射率的图。
技术实现思路
公开具有下式的有机硅烷分子: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Si薄膜形成前体，其具有下式：其中R1和R2可各自独立地为H、C1‑C6烷基或C3‑C20芳基或杂环基且R3可为H、C1‑C6烷基、C3‑C20芳基或杂环基、氨基、烷氧基或卤素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.20 US 61/674,1031.一种含Si薄膜形成前体，其具有下式:其中R1和R2可各自独立地为H、C1-C6烷基或C3-C20芳基或杂环基且R3可为H、C1_C6烷基、C3-C20芳基或杂环基、氨基、烷氧基或卤素。2.根据权利要求1的含Si薄膜形成前体，其具有下式:其中R1和R2可各自独立地为C1-C6烷基。3.根据权利要求2的含Si薄膜形成前体，其中分子为SiHjNipr-amd)。4.根据权利要求1的含Si薄膜形成前体，其具有下式:其中R1、R2、R3和R4可各自独立地为H、C1-C6烷基或C3-C20芳基或杂环。5.根据权利要求1的含Si薄膜形成前体，其具有下式:其中R1、R2和R3可各自独立地为H、C1-C6烷基或C3-C20芳基或杂环。6.根据权利要求1的含Si薄膜形成前体，其具有下式:其中R1和R2可各自独立地为H、C1-C6烷基或C3-C20芳基或杂环且X可为Cl、Br、I或F。7.一种在基底上沉积含Si层的方法，所述方法包括: 将至少一种根据权利要求1-6中任一项的有机硅烷前体引入其中安置有至少一个基底的反应器中； 使用气相沉积法将至少一部分有机硅烷前体沉积至至少一个基底上以形成含Si层。8.根据权利要求7的方法，其进一步包含向反应器中引入至少一种共反应物。9.根据权利要求8的方法，其中共反应物选自:02、03、H2...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·迪萨拉，G·库肯拜泽尔，V·R·帕里姆，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR