含五(二甲基氨基)二硅烷前体的化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种通式（Ⅰ）Ｓｉ↓［２］（ＮＭｅ↓［２］）↓［５］Ｙ的五（二甲基氨基）二硅烷，其中Ｙ选自Ｃｌ、Ｈ或氨基；本发明专利技术还涉及五（二甲基氨基）二硅烷的制备方法，及其用于生产ＳｉＮ或ＳｉＯＮ的门电极介电膜或防蚀刻介电膜的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及二硅烷化合物及其制备方法。更具体地说，本专利技术涉及五(二曱基氨基)二硅烷Si2(NMe2)sY，其中Y选自C1、 H和氨基NHR;本发 明还涉及所述化合物的制备方法。
技术介绍
硅烷化合物例如单硅烷和二硅烷用于各种应用中。在半导体领域中， 硅烷化合物一般作为原料用于通过化学汽相淀积(CVD)制备基于硅的介 电膜，例如氮化硅、氧化硅或氧氮化硅。更具体地说，硅烷化合物可以通 过与含氮反应气体例如氨反应制备氮化硅，通过与含氧气体例如氧气反应 制备氧化硅，和通过与含氮气体和含氧气体反应制备氧氮化硅。目前通过CVD制备氮化硅膜的标准方法涉及氨气体和二氯硅烷(=硅 烷化合物)之间的反应；但是，此反应产生了作为副产物的氯化铵。氯化 铵是白色固体，本身在CVD反应装置的排料管线中聚集并导致堵塞。所 以需要一种CVD方法，其中原料是不含氯的硅烷化合物。在通过CVD技 术生产氮化硅期间还希望在低温(600'C或低于600。C )获得优良的膜淀积 速率。四(二甲基氨基)硅烷和四(二乙基氨基)硅烷可以用作不含氯的硅烷化 合物，但是这些氨基硅烷化合物通常存在质量低(杂质含量高)的问题， 并且在低温的膜淀积速率慢。不含氯的烷基氨基二硅烷也是已知的。这些烷基氨基二硅烷在环境温 度下是固体。例如，据说，六(二曱基氨基)二硅烷能在减压下经受230。C的 升华。在环境温度下为固体的化合物具有差的操作性能。专利技术概述所以，本专利技术的目的是提供新的硅烷化合物，其能在氮化硅和碳氮化 硅膜的情况下在低温提供优异的膜淀积性能，并且具有优异的操作性能。 本专利技术的另 一 个目的是提供一种制备这些新的硅烷化合物的方法。 本专利技术的第 一方面是提供含五(二曱基氨基)二硅烷前体的化合物，所迷前体具有下式Si2(NMe2)5Y (I)其中Y选自Cl、 H和氨基。优选，氨基是NH(CnH2n+1)，其中(Kn<5。根据本专利技术的一个优选方面，所述含前体的化合物应当含有小于5体 积％的Si2(NMe2)6。更优选，本专利技术的前体是五(二甲基氨基)氯二硅烷。本专利技术的第二方面提供一种制备含五(二曱基氨基)二硅烷前体的化合 物的方法，所述前体具有下式(I):Si2(NMe2)5Y (I)其中每个Y代表C1、 H或氨基配体(NHR)，其中R是(CJH2n+,), 其中0<n<5,所述方法的特征在于在第一步中，通过六氯二硅烷在有机溶剂中与至 少优选5倍摩尔量的二甲胺(CH3)2NH反应，得到含Si2(NMe2)sCl的化合物。根据第一步，获得了本专利技术的含五(二甲基氨基)氯二硅烷的化合物；并 且由此化合物可以制备其它化合物，例如Si2(NMe2)5H或 Si2(NMe2)5[NH(CnH2n+1)I ，其中(K " 5。为此，提供本专利技术方法的第二步，其中剩余的氯可以被取代以形成五 (二甲基氨基)二硅烷Si2(NMe2)5Y,例如通过使用还原剂例如LiAlH4和 NaBH4被H取代而形成Si2(NMe2)5H，或者通过使用Li(NRiR2)被氨基例 如NHz、 NHMe、 NHEt或NHI^r2取代，其中r1、 112选自(CnH2n+1)，其 中(K"5。本专利技术的详细描述五(二甲基氨基)氯二硅烷Si2(NMe2)5Cl可以通过六氯二硅烷 (Cl3Si-SiCl3 )在有机溶剂中与至少5倍摩尔量的二甲胺(CH3)2NH反应来 合成。但是，优选相对于六氯二硅烷而言使用过量的二甲胺(超过五倍)。 更特别的是，六氯二硅烷二甲胺的摩尔比优选是l: 10至1: 20。使用 至少10摩尔二甲胺/1摩尔六氯二硅烷也能捕捉在反应中作为副产物产生 的氯化氢(6摩尔)，从而得到二甲基氯化铵(固体)。二甲基氯化铵可 以容易地通过过滤从反应混合物中除去。有机溶剂可以在六氯二硅烷和二甲胺的反应中用作反应溶剂。这种有 机溶剂可以是四氢呋喃，直链、支化或环状的烃，例如戊烷、己烷和辛烷。 但是，正己烷是优选的溶剂。在六氯二硅烷和二甲胺之间的反应优选在-30。C至+50。C的温度进行。 一般而言，此反应将如下进行先使反应溶剂达到优选-3trC至+5(TC的温 度，在反应溶剂中加入/溶解二甲胺，然后逐步加入六氯二硅烷，例如通过 滴加进行。六氯二硅烷可以以纯形式滴加，或者作为溶解在与反应溶剂相 同的溶剂中滴加。反应然后进行2-24小时，同时搅拌反应溶剂并且保持上 述温度。在此搅拌过程后，将反应溶剂加热到室温(约20-50。C ),并优选 再搅拌至少IO小时。然后通过过滤除去作为固体副产物的二甲基氯化铵， 并真空蒸馏出溶剂和残余的胺。所得的五(二甲基氨基)氯二硅烷可以通过 分馏进行额外的提纯。所得的五(二甲基氨基)氯二硅烷本身可以用作原料，用于其它用于碳氮 化硅前体的有用材料。其中之一是五(二甲基氨基)二硅烷Si2(NMe2)sH。其 可以通过用氢化铝锂或硼氢化钠还原五(二甲基氨基)氯二硅烷而形成。五(二甲基氨基)单乙基胺二硅烷Si2(NMe2)s(NHEt)是另 一种有用的分 子。其可以通过用单乙胺对五(二曱基氨基)氯二硅烷进行氨解而形成。可 以制得相似的五(二甲基氨基)胺二硅烷Si2(NMe2)5(NHR)，其中R代表氢 或d-C4链，可以是直链、支化或环状的。本专利技术的五(二甲基氨基)氯二硅烷及其衍生物含有五个二甲基氨基配体，并且是高度活性的，支持在低温(一般350-500°C )通过CVD达到优 异的氮化硅膜和氧氮化硅膜的淀积速率。所以，考虑到上述性能，本专利技术的产物可以在半导体工业中作为前体 用于通过CVD生产氮化硅和碳氮化硅介电膜，例如用于側壁间隔物或抗 蚀刻膜。它们也可以用于进行通过在反应室中引入含氧气体来生产氧氮化 硅膜和碳氧氮化硅膜。还优选的是，将要淀积膜的基材预热到在基材上的膜淀积温度范围， 例如至少300 。C。附图简述图l是流程图，显示了可以用于进行本专利技术的CVD反应装置的第一个 实施方案。附图说明图1是流程图，显示了适用于进行生产(氧)氮化硅膜的本专利技术方法 的CVD反应装置的一个例子。在图1中显示的CVD反应装置10具有CVD反应室11、用于本专利技术 二硅烷化合物(HCAD)的供应源12、含氮气体供应源13以及稀释气体 的供应源14，其中稀释气体例如是惰性气体，在必要时引入。当要生产氧 氮化硅时，CVD反应装置10也配备有含氧气体供应源15。反应室11被 加热装置111包围，用于加热到特定的CVD反应温度(间歇加工)。在 单晶片加工的情况下加热接受器。在图1中显示的CVD反应装置10的情况下，由于鼓泡器的作用， HCAD作为气相被引入反应室11中。HCAD供应源12具有密封容器121， 该容器负载有液体HCAD化合物或溶液。注射管道122插入密封容器121 中，从而将载气注射到密封容器121中所填充的HCAD中；载气从用于载 气的供应源16 (例如氮气)经过阀门VI和质流控制器MFC1注射。在注 射到HCAD中之后，夹带HCAD的栽气流过压力控制阀PV并进入管线Ll，并且被引入反应室ll。压力传感器PG1与管线L1连接。尽管没有显 示在图中，但是至少一种基材(通常是半导体基材，例如硅基材)装在反 应室11中。可以存在1-250个基材(装在吸盘或晶舟上)。从含氮气体供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含五（二甲基氨基）二硅烷前体的化合物，所述前体具有下式：　Ｓｉ↓［２］（ＮＭｅ↓［２］）↓［５］Ｙ　（Ⅰ）　其中Ｙ选自Ｃｌ、Ｈ和氨基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：C迪萨拉，
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：FR[法国]