有机氨基硅烷前体及其制备和使用方法技术

本文描述了可用于沉积包含硅的含硅薄膜的有机氨基硅烷前体和制备这些前体的方法。本文还公开了制备含硅薄膜或者使用本文所述的有机氨基硅烷前体制备含硅薄膜的方法。本文还公开了可以例如，用于向反应器中传输有机氨基硅烷前体以沉积含硅薄膜的包含有机氨基硅烷前体或其组合物的容器。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C. 119要求下列申请的优先权2011年5月24日申请的U. S.临时申请号61/489，486，其所披露的内容整体以引用的方式并入本文。专利技术背景 本文描述了可以用于含硅薄膜的沉积的前体，特别是有机氨基硅烷前体，所述含硅薄膜包括但不限于，含硅薄膜诸如无定形硅、晶体硅、氮化硅、氧化硅、碳氮化硅和氧氮化硅的薄膜。在再另一方面，本文描述了用于含硅薄膜沉积的有机氨基硅烷前体在制造集成电路器件中的用途。在这些或其它的方面，有机氨基硅烷前体可以用于各种沉积工艺，包括但不限于原子层沉积(“ALD”)、化学气相沉积(“CVD”)、等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)、低压化学气相沉积(“LPCVD”)和常压化学气相沉积。几类化合物可用作含硅薄膜(例如，但不限于，氧化硅或氮化硅薄膜)的前体。适合用作前体的这些化合物的实例包括硅烷类、氯代硅烷类、聚硅氮烷类、氨基硅烷类和叠氮基硅烷类。惰性载气或稀释剂(例如，但不限于，氦、氢、氮等)也用于输送前体到反应室中。低压化学气相沉积(LPCVD)工艺是半导体工业用于沉积含硅薄膜所用的较广泛接受的方法之一。使用氨的低压化学气相沉积(LPCVD)可能需要高于750°C的沉积温度以获得合理的生长速率和均匀度。更高的沉积温度通常用于提供更好的薄膜性能。更常见的用于生长氮化娃或其它含娃薄膜的工业方法之一是在高于750°C温度下的热壁反应器中使用前体硅烷、二氯硅烷和/或氨的低压化学气相沉积。但是，使用这种方法存在几种缺陷。例如，某些前体(例如硅烷)是可自燃的。这可能产生操作和使用中的问题。而且，由硅烷和二氯硅烷沉积的薄膜可能包含某些杂质。例如，使用二氯硅烷沉积的薄膜可能包含某些杂质如氯和氯化铵，它们是在沉积过程中作为副产物形成的。使用硅烷沉积的薄膜可能包含氢。日本公开案号6-132284揭示了一种通过化学气相沉积形成氮化硅薄膜的方法，其使用的起始气体是由通式(R1R2N)nSiU其中基团R1和R2是H-、CH3-、C2H5-, C3H7-和C4H9-中任一种，其中至少一个不是H-，并且η是1-4的整数)表示的有机硅烷化合物。权利要求3列举了“有机硅烷化合物是三(二甲基氨基)硅烷((CH3)2N)3SiH、双(二甲基氨基)硅烷((CH3)2N)2SiH2、二甲基氨基硅烷((CH3)2N) SiH3、三(二乙基氨基)硅烷((C2H5) 2N) 3SiH、双(二乙基氨基)硅烷((C2H5) 2N)2SiH2、二乙基氨基硅烷((C2H5)2N) SiH3、三(二丙基氨基)娃烧((C3H7)2N)3SiH、双(_■丙基氣基)娃烧((C3H7)2N)2SiH2、_■丙基氣基娃烧((C3H7)2N)SiH3、三(二异丁基氨基)硅烷((C4H9)2N)3SiH、双(二异丁基氨基)硅烷((C4H9) 2N)2SiHjP二异丁基氨基硅烷((C4H9)2N) SiH3。”美国专利案号6391803揭示了形成含硅薄膜层例如Si3N4和SiO2薄膜的原子层沉积方法，其使用优选为 Si 4、SiH 3、SiH2 2 或者 SiH3 的第一反应物和优选为活化的NH3的第二反应物。日本公开案号6-132276描述了通过CVD形成氧化硅薄膜的方法，其使用氧和由通式(R1R2N)nSiHtn(其中R1和R2是H-、CH3-> C2H5-' C3H7-和C4H9-，其中至少一个不是H-,并且η是1-4的整数)表示的有机硅烷化合物。权利要求3列举了 “有机硅烷化合物是三(二甲基氨基)硅烷((CH3)2N)3SiH、双(二甲基氨基)硅烷((CH3)2N)2SiH2、二甲基氨基硅烷((CH3)2N) SiH3'三(二乙基氨基)硅烷((C2H5) 2N)3SiH、双(二乙基氨基)硅烷((C2H5) 2N)2SiH2、二乙基氨基硅烷((C2H5)2N) SiH3^H (二丙基氨基)硅烷((C3H7) 2N) 3SiH、双(二丙基氨基)硅烷((C3H7) 2N)2SiH2、二丙基氨基硅烷((C3H7)2N) SiH3^ H (二异丁基氨基)硅烷((C4H9)2N)3SiH、双(二异丁基氨基)硅烷((C4H9)2N)2SiH2和二异丁基氨基硅烷((C4H9)2N) SiH30^0申请人:的专利，US专利案号7875556 ；7875312和7932413描述在化学气相沉积或者原子层沉积方法中用于介电薄膜沉积(诸如，例如氧化硅和碳氮化硅薄膜)的氨基硅烷类。申请人:的未决申请EP公开号2392691(其涉及U.S.系列申请案号13/114287)揭示了用于含硅薄膜沉积的前体。 用于沉积氮化硅薄膜的前体(如BTBAS和氯代硅烷类)通常在高于550°C的温度下沉积薄膜。半导体器件小型化的趋势和低的热预算需要更低的处理温度和更高的沉积速率。应当降低含硅薄膜进行沉积的温度以防止晶格中的离子扩散，特别是对于包含金属化层的那些基材和在许多III-V族和II-VI族的器件上。因此，本领域中仍然需要提供对于普通工艺和处理要求仍足够稳定的具有充分的化学反应性以允许通过CVD、ALD或其它工艺在550°C或更低的温度下或甚至在室温下沉积的用于沉积含硅薄膜(例如氧化硅或氮化硅薄膜)的新的和更经济的前体。专利技术概述本文描述了有机氨基娃烧前体和将其用于在基材的至少一部分上形成包含娃的薄膜(本文中称为含硅薄膜)的方法，含硅薄膜诸如但不限于无定形硅、晶体硅、半晶体硅、化学计量的或非化学计量的氧化硅、化学计量的或非化学计量的氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅及其组合。本文还公开了在待加工的物体(例如，举例来说，半导体晶片)上形成含硅薄膜或涂层的方法。在本文所述方法的一个实施方式中，包含硅和氧的层在基材上生成氧化硅层的条件下，在沉积室中使用有机氨基硅烷前体和氧化剂而沉积到基材上。在本文所述方法的另一个实施方式中，是在基材上生成氮化硅层的条件下，包含硅和氮的层在沉积室中使用有机氨基硅烷前体和含氮前体而沉积到基材上。在进一步的实施方式中，本文所述的有机氨基硅烷前体也可以用作含金属薄膜(例如，但不限于，金属氧化物薄膜或金属氮化物薄膜)的掺杂剂。在本文所述的方法中，使用至少一种具有式A、B和C或其混合物的有机氨基硅烷作为至少一种含硅前体权利要求1.一种由下式A、B或C之一表不的有机氨基娃烧2.权利要求I所述的有机氨基硅烷，其包含其中R和R1结合以形成5或6元碳环或者杂环的，取代或者未取代的芳香环的式A，优选所述有机氨基硅烷是选自由N-甲硅烷基吡咯、N-甲硅烷基_2，5-二甲基吡咯和I-甲硅烷基-7-氮杂吲哚组成的组中的一种；或者 其包含其中R和R1结合以形成5或6元碳环或者杂环的、取代或者未取代的脂族环的式A，优选所述有机氨基硅烷是选自由2，6-二甲基吗啉代硅烷、2-甲基吡咯烷基硅烷和N-甲娃烧基十氢喹啉组成的组中的一种。3.权利要求I所述的有机氨基硅烷，其包含其中R和R1是相同取代基的式A，条件是R和R1 ~■者不是下面基团中的一种乙基、异丙基、叔丁基、异丁基、仲丁基、正丁基、叔戍基和仲戊基。4.权利要求I所述的有机氨基硅烷，其包含其中R和R1是不同取代基的式A，优选所述有机氨基硅烷是选自N-丙基-异丙基氨基硅烷、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由下式A、B或C之一表示的有机氨基硅烷：其中R独立地选自C1？C10直链或支链的烷基；C3？C10环烷基；C5？C10芳基；C3？C10饱和或不饱和的杂环基；直链或支链C2？C10烯基；C1？C10烷氧基；C1？C10烷基氨基；或在式C中具有或不具有取代基的甲硅烷基；其中R1独立地选自C3？C10直链或支链的烷基；C3？C10环烷基；C5？C10芳基；C3？C10饱和或不饱和的杂环基；氢原子；直链或支链C2？C10烯基；C1？C10烷氧基；C1？C10烷基氨基；或者具有取代基的甲硅烷基；其中R2表示单键；饱和或不饱和的、直链或支链的、取代或未取代的碳原子数目为1？10的烃链；饱和的或不饱和的碳环或杂环；SiR2；或者SiH2；和其中在式A中的R和R1也可结合以形成环状基团且其中式C中的R、R1和R2的任一个或多个也可结合以形成环状基团。FSA00000763713100011.tif

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萧满超，雷新建，韩冰，M·L·奥尼尔，R·M·珀尔斯泰恩，R·霍，H·钱德拉，A·德雷克凯科瓦克斯，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：