新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物以及使用其制造含硅薄膜的方法技术

提供了新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物，包含该化合物的用于沉积含硅薄膜的组合物，以及使用其制造含硅薄膜的方法，并且由于本发明专利技术的甲硅烷基环二硅氮烷化合物具有高反应性、热稳定性和高挥发性，可以将它用作含硅前体，从而通过各种沉积方法制造高质量的含硅薄膜。通过各种沉积方法制造高质量的含硅薄膜。通过各种沉积方法制造高质量的含硅薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物以及使用其制造含硅薄膜的方法


[0001]本专利技术涉及新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物以及使用该化合物形成的含硅薄膜，并且更具体地，涉及新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物，该化合物是热稳定且高挥发性的，并且在室温和易于可操作的压力下呈液体形式，以及使用该化合物制造含硅薄膜的方法。

技术介绍

[0002]在半导体领域中，通过各种沉积过程制造呈若干种形式的含硅薄膜，诸如硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、碳氮化硅膜和氮氧化硅膜，并应用于各种领域中。
[0003]尤其，由于非常好的阻隔特性和抗氧化性将氧化硅膜和氮化硅膜在装置的制造中用作绝缘膜、防扩散膜、硬掩模、蚀刻阻挡层、种子层、间隔物、沟槽隔离、金属间介电材料，以及保护膜层。最近，多晶硅薄膜已被用于薄膜晶体管(TFT)、太阳能电池等，并已逐渐应用于不同领域。
[0004]用于制造含硅薄膜的公知的代表性技术包括金属有机化学气相沉积(MOCVD)，用于通过呈混合气体形式的硅前体与反应气体之间的反应在基底表面上形成膜，或通过呈混合气体形式的硅前体在基底表面上直接反应形成膜；以及原子层沉积(ALD)，用于通过将呈气体形式的硅前体物理或化学吸附至基底表面上，并且然后依次注入反应气体来形成膜；以及用于制造薄膜的各种技术，诸如低压化学气相沉积(LPCVD)、使用能够在低温下沉积的等离子体的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)等，其都是应用LPCVD和PECVD的技术，已经应用于制造下一代半导体和显示元件的过程中，并且已经被用于形成超细图案并以纳米级厚度沉积具有均匀和优异特性的超薄膜。
[0005]用于形成含硅薄膜的前体的一般要求特征如下：
①
在室温和正常压力下呈液体形式的化合物，以及具有优异挥发性的化合物，
②
由于其本身中的高热稳定性和低活化能，具有优异反应性的化合物，
③
在形成薄膜的过程中不产生非挥发性副产物的化合物，以及
④
易于处理、运输和储存的化合物。
[0006]用于形成含硅薄膜的代表性前体是呈硅烷、氯硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷形式的化合物，并且这些化合物的特定实例包括呈氯硅烷形式的化合物诸如二氯硅烷(SiH2Cl2)和六氯二硅烷(Cl3SiSiCl3)、三甲硅烷基胺(trisilylamine)(N(SiH3)3)、双二乙基氨基硅烷(H2Si(N(CH2CH3)2)2)和二异丙基氨基硅烷(H3SiN(i
‑
C3H7)2)等，其用于半导体制造和显示器制造的大规模生产过程。
[0007]然而，由于元件的小型化和长宽比的增加，由于元件的超高集成度和元件材料的多样化，已经需要用于在期望的低温下形成具有均匀的薄厚度和优异的电特性的超细薄膜的技术。因此，使用现有硅前体在600℃或更高温度下的高温过程、台阶覆盖、蚀刻特性以及薄膜的物理和电气特性已经成为问题。
[0008]另一方面，尽管形成了在元件所需的低温下具有均匀薄厚度和优异电特性的超细薄膜，但由于薄膜形成速度低，生产率已经成为问题。因此，已经需要开发具有改进性能优
良的新硅前体。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术的目的是提供新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物。
[0011]本专利技术的另一目的是提供作为硅前体的甲硅烷基环二硅氮烷化合物，其由于其高热稳定性和优异反应性而具有在低温下的优异内聚性。
[0012]本专利技术的另一目的是提供了包含甲硅烷基环二硅氮烷化合物的用于沉积含硅薄膜的组合物，该化合物具有高热稳定性和反应性。
[0013]本专利技术的另一目的是提供使用用于沉积含硅薄膜的组合物制造含硅薄膜的方法，该含硅薄膜能够形成具有优异的物理和电特性诸如高沉积速率和优异的台阶覆盖的含硅薄膜。
[0014]问题的解决方案
[0015]本专利技术提供了新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物，所述化合物在室温下为液体，并且具有高挥发性、热稳定性和反应性。
[0016]在一通常方面中，提供了由以下式1表示的新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物：
[0017][式1][0018][0019]其中
[0020]R1至R6各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；以及
[0021]R7为C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基。
[0022]在另一通常方面中，提供了包含甲硅烷基环二硅氮烷化合物的用于沉积含硅薄膜的组合物，该化合物作为用于沉积薄膜的前体具有优异的特性，并且作为用于沉积含硅薄膜的前体由以下式2表示。
[0023][式2][0024][0025]其中
[0026]R
11
至R
17
各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；
[0027]R
18
为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基、C2‑
C7烯基或
‑
SiR
a
R
b
R
c
；以及
[0028]R
a
、R
b
和R
c
各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；
[0029]前提是当R
11
至R
14
均为C1‑
C7烷基时，R
18
不是
‑
SiR
a
R
b
R
c
。
[0030]在另一通常方面中，提供了使用用于沉积根据本专利技术示例性实施方式的含硅薄膜的组合物来制造含硅薄膜的方法。
[0031]专利技术的有益效果
[0032]根据本专利技术的新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物在室温下为液体，具有高挥发性，具有优异的热稳定性，并且具有低活化能以具有优异的反应性。另外，根据本专利技术的新型甲硅烷基环二硅氮烷化合物在室温和可操作压力下呈液体状态存在，并且因此易于处理。
[0033]进一步的，根据本专利技术的用于沉积含硅薄膜的组合物包括具有高热稳定性和反应性的甲硅烷基环二硅氮烷化合物，并且因此可以具有优异的物理和电特性诸如优异的内聚性和优异的台阶覆盖，并且由于在各种条件下的高沉积速率而将杂质含量最小化，以制造具有优异纯度和耐久性的薄膜。
[0034]进一步的，在用于制造根据本专利技术的含硅薄膜的方法中，通过使用包括甲硅烷基环二硅氮烷化合物的用于沉积含硅薄膜的组合物来制造含硅薄膜，可以制造具有高硅含量且具有优异的热稳定性和耐久性的高质量含硅薄膜。
[0035]使用根据本专利技术的甲硅烷基环二硅氮烷化合物作为前体制造的含硅薄膜具有高纯度以及优异的物理和电特性。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种甲硅烷基环二硅氮烷化合物，由以下式1表示：[式1]其中R1至R6各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；以及R7为C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基。2.根据权利要求1所述的甲硅烷基环二硅氮烷化合物，其中R1和R3各自独立地为C1‑
C5烷基或C2‑
C5烯基；R2为氢、C1‑
C5烷基或C2‑
C5烯基；R4为C1‑
C5烷基或C2‑
C5烯基；R5和R6各自独立地为氢、C1‑
C5烷基或C2‑
C5烯基；以及R7为C1‑
C5烷基或C2‑
C5烯基。3.根据权利要求1所述的甲硅烷基环二硅氮烷化合物，其中，所述甲硅烷基环二硅氮烷化合物选自以下化合物：4.一种用于沉积含硅薄膜的组合物，包含由以下式2表示的甲硅烷基环二硅氮烷化合物：[式2]
其中R
11
至R
17
各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；R
18
为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基、C2‑
C7烯基或
‑
SiR
a
R
b
R
c
；以及R
a
、R
b
和R
c
各自独立地为氢、C1‑
C7烷基、C3‑
C7环烷基或C2‑
C7烯基；前提是当R
11
至R
14
均为C1‑
C7烷基时，R
18
不是
‑
SiR
a
R
b
R
c
。5.根据权利要求4所述的用于沉积含硅薄膜的组合物，其中R
11
和R
13
各自独立地为C1‑
C7烷基或C2‑
C7烯基；R
12
和R
14...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世珍，金成基，朴廷主，卞泰锡，权容熙，金泳勋，林幸墩，全相勇，李相益，
申请(专利权)人：DNF有限公司，
类型：发明
国别省市：