有機(jī)氨基硅烷前體和包含該前體的沉積膜的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】有機(jī)氨基括燒前體和包含該前體的沉積膜的方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年9月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/880, 261的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。 該臨時(shí)申請(qǐng)的公開(kāi)通過(guò)引用W其整體并入本文。
[000引發(fā)明背景
[0004] 本文描述了可W用于沉積含娃膜的前體（特別是有機(jī)氨基硅烷）及其組合物，所 述含娃膜包括但不限于，無(wú)定形娃、晶體娃、氮化娃、氧化娃、碳滲雜的氧化娃、碳氮化娃和 氧氮化娃膜。在再另一方面，本文描述了用于沉積含娃膜的前體在制造集成電路器件中的 用途。在該些或其它的方面中，有機(jī)氨基硅烷前體可W用于各種沉積工藝，包括但不限于原 子層沉積（"ALD")、化學(xué)氣相沉積（"CVD")、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（"PECVD")、低 壓化學(xué)氣相沉積（"LPCVD")和常壓化學(xué)氣相沉積。
[0005] 幾類(lèi)化合物可用作含娃膜（例如，但不限于，氧化娃、碳滲雜的氧化娃或氮化娃 膜）的前體。適合用作前體的該些化合物的實(shí)例包括硅烷類(lèi)、氯代硅烷類(lèi)、聚娃氮燒類(lèi)、氨 基硅烷類(lèi)和疊氮基硅烷類(lèi)。惰性載氣或稀釋劑（例如，但不限于，氮、氨、氮等）也用于輸送 前體到反應(yīng)室中。
[0006] 低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD)工藝是半導(dǎo)體工業(yè)用于沉積含娃膜所用的較廣泛接 受的方法之一。使用氨的低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD)可能需要高于750°C的沉積溫度W獲 得合理的生長(zhǎng)速率和均勻度。更高的沉積溫度通常用于提供更好的膜性能。更常見(jiàn)的用于 生長(zhǎng)氮化娃或其它含娃膜的工業(yè)方法之一是在高于750°C溫度下的熱壁反應(yīng)器中使用前體 硅烷、二氯硅烷和/或氨的低壓化學(xué)氣相沉積。但是，使用該種方法存在幾種缺陷。例如， 某些前體（例如硅烷）是易燃的。該可能產(chǎn)生操作和使用中的問(wèn)題。而且，由硅烷和二氯 硅烷沉積的膜可能包含某些雜質(zhì)。例如，使用二氯硅烷沉積的膜可能包含某些雜質(zhì)如氯和 氯化錠，它們是在沉積過(guò)程中作為副產(chǎn)物形成的。使用硅烷沉積的膜可能包含氨。
[0007] 用于沉積氮化娃膜的前體（如BTBAS和氯代硅烷類(lèi)）通常在高于550°C的溫度下 沉積膜。半導(dǎo)體器件小型化的趨勢(shì)和低的熱預(yù)算需要更低的處理溫度和更高的沉積速率。 應(yīng)當(dāng)降低含娃膜進(jìn)行沉積的溫度W防止晶格中的離子擴(kuò)散，特別是對(duì)于包含金屬化層的那 些襯底和在許多III-V族和II-VI族器件上。因此，本領(lǐng)域中需要提供具有充分的化學(xué)反 應(yīng)性W允許通過(guò)CVD、ALD或其它工藝在550°C或更低的溫度下或甚至在室溫下沉積的用于 沉積含娃膜（例如氧化娃、碳滲雜的氧化娃、氧氮化娃或氮化娃膜）的前體。
[000引美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2013/224964描述了一種通過(guò)原子層沉積（ALD)在半導(dǎo)體 襯底上形成具有Si-C鍵的介質(zhì)膜的方法，包括；（i)將前體吸附在襯底表面上；（ii)使吸 附的前體和表面上的反應(yīng)氣體反應(yīng)；和（iii)重復(fù)步驟（i)和（ii) W在襯底上形成具有至 少Si-C鍵的介質(zhì)膜。所述前體在其分子中具有Si-C-Si鍵，且所述反應(yīng)氣體不含氧氣和不 含面素，且由至少一種稀有氣體組成。
[0009]日本專(zhuān)利 No. JP2002158223 描述了采用具有式出3 (R4) N} sSi- {C 巧1) R2}"-Si {N(R5) R6}3的Si類(lèi)材料形成的絕緣膜，其中R 1、R2= H、姪基或X(面素原子）-取代的姪基化1和 R2可W相同），n = 1-5整數(shù)，R 3、R4、R5和R6= H、姪基或X(面素原子）-取代的姪基巧3、 R4、R哺R呵W相同）。所述絕緣體膜可通過(guò)CVD在襯底上形成。
[0010] 美國(guó)專(zhuān)利No. 7, 125, 582描述了一種方法和系統(tǒng)，其設(shè)及在高達(dá)550°C的溫度下結(jié) 合Si源前體和氮（腳源前體并形成氮化娃膜。
[0011] 題為"Synthesis of Volatile 切clic Silylamines and the Mole州lar Structures of Two l-Aza-2, 5-disilacyclopentane Derivatives^ 的參考文獻(xiàn)， Mitzel, N. W.等，Inorg. Chem.，第 36 卷（20) (1997)，第 4360-4368 頁(yè)描述了制備 a，《 -雙 (漠甲娃烷基）燒姪、化略1(邸2)掛&化（其中n = 2和扣的合成方法。在該參考文 獻(xiàn)中，1,2-雙（漠甲娃烷基）己燒與氨反應(yīng)生成1,4-雙（1-氮雜-2, 5-二娃雜環(huán)戊 燒-1-基）-1,4-二娃雜了燒、痕量的1,6-二氮雜-2, 5, 7, 10, 11，14-六娃雜二環(huán)[4.4.4] 十四燒和非揮發(fā)性產(chǎn)物。
[0012] 題為"Differences in reactivity of 1, 4-disilabutane and n-tetrasilane towards secondary amines"的參考文獻(xiàn)，Z. Naturforsch.，B:Chem. Sci. FIELD Full Journal Title:Zeitschrift fuer Naturforschung, B:Chemical Sciences 45(12) :1679-83 描述 了采用 1，4-二娃雜了燒 HsSiC&C&Si&a)和 n-四硅烷 HjSiSi&Si&SiHs制備氨基硅烷的合成方法。
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本文描述了有機(jī)氨基硅烷前體、包含該前體的組合物和將其用于在襯底的至少一 部分上形成包含娃的膜的方法，所述膜諸如但不限于無(wú)定形娃、晶體娃、氧化娃、碳滲雜的 氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、碳化娃、碳氮化娃及其組合。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，所述有 機(jī)氨基硅烷前體對(duì)在低溫（例如，350°C或更低）下進(jìn)行氧化娃或碳滲雜的氧化娃膜的原子 層沉積（ALD)或等離子體增強(qiáng)原子層沉積（PEALD)有效。此外，本文描述了包含本文所述 的有機(jī)氨基硅烷的組合物，其中所述有機(jī)氨基娃烷基本上不含選自胺、面化物（例如C1、F、 I、化)、較高分子量物質(zhì)和痕量金屬中的至少一種。在該些或其他實(shí)施方式中，所述組合物 可W進(jìn)一步包含溶劑。本文還公開(kāi)了在待加工的物體（例如，舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體晶片）上形 成含娃的膜或涂層的方法。在本文所述方法的一個(gè)實(shí)施方式中，包含娃和氧的膜在于襯底 上生成氧化娃、碳滲雜的氧化娃膜的條件下，在沉積室中使用有機(jī)氨基硅烷前體和含氧源 而沉積到襯底上。在本文所述方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，在于襯底上生成氮化娃膜的條件 下，包含娃和氮的膜在沉積室中使用有機(jī)氨基硅烷前體和含氮前體而沉積到襯底上。在進(jìn) 一步的實(shí)施方式中，本文所述的有機(jī)氨基硅烷前體也可W用作含金屬膜（例如，但不限于， 金屬氧化物膜或金屬氮化物膜）的滲雜劑。在本文描述的組合物和方法中，使用具有本文 所描述的通式的有機(jī)氨基硅烷作為至少一種所述含娃前體。
[0015] 一個(gè)方面，本文描述的有機(jī)氨基硅烷前體包含由下式A-E之一表示的化合物：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有機(jī)氨基硅烷，其包含由下式A-E之一表不的化合物：
其中R1選自直鏈或支鏈C ^Cltl烷基、直鏈或支鏈C 3-C1(l烯基、直鏈或支鏈C 3-C1(l炔基、 C3-Cltl環(huán)烷基、和C 5-C1(l芳基；其中R 2選自氫、直鏈或支鏈C ^Cltl烷基、直鏈或支鏈C 3-Cjt 基、直鏈或支鏈C3-Cltl炔基、C 3-C1(l環(huán)烷基、和C 5-C1(l芳基，R 3和R4各自獨(dú)立地選自直鏈或支 鏈C1-Cltl亞烷基、直鏈或支鏈C 3-C6亞烯基、直鏈或支鏈C 3-C6亞炔基、C 3-C1(l亞環(huán)烷基、C 3-C1Q 亞雜環(huán)烷基、C5-Cltl亞芳基、和C 5-C1(l亞雜芳基；式A中的η等于1或2;式A中的m等于O、 1、2或3;式E中的p和q等于1或2;且任選其中式D中的R 3形成選自具有兩個(gè)硅原子和 至少一個(gè)氮原子的四元、五元或六元環(huán)的環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)氨基硅烷，