本文描述了用于形成氧化硅膜的组合物和方法。在一个方面，所述膜由具有下式的至少一种前体沉积：R1nSi(NR2R3)mH4-m-n，其中R1独立地选自直链C1-C6烷基、支链C2-C6烷基、C3-C6环烷基、C2-C6烯基、C3-C6炔基和C4-C10芳基；其中R2和R3各自独立地选自氢、C1-C6直链烷基、支链C2-C6烷基、C3-C6环烷基、C2-C6烯基、C3-C6炔基和C4-C10芳基，其中R2和R3连接以形成环状的环结构或者不连接；n＝1、2或3；且m＝1或2。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的夺叉引用 本申请要求2014年3月26日提交的美国临时申请系列号61/970, 602的优先权 和利益，该申请通过引用其全文并入本文。
本文描述了用于形成含硅和氧化物的膜的组合物和方法。更具体地，本文描述了 用于在约300°C或更低、或者约25°C-约300°C范围的一个或多个沉积温度下形成化学计量 的或非化学计量的氧化硅膜或材料的组合物和方法。
技术介绍
原子层沉积（ALD)和等离子体增强原子层沉积（PEALD)是用于在低温（<500°C) 下沉积氧化硅保形膜的工艺。在ALD和PEALD工艺两者中，前体和反应性气体（如氧或臭 氧）在一定数目的循环中分别地脉冲以在各循环形成单层氧化硅。但是，使用这些工艺在 低温下沉积的氧化硅可能含有一定的杂质水平，例如但不限于氮（N)，其在某些半导体应用 中可能是有害的。为解决这一问题，一种可能的方案是提高沉积温度至500°C或更高。但 是，在这样的更高温度下，半导体工业采用的常规前体倾向于自身反应、热分解和以化学气 相沉积（CVD)模式而非ALD模式沉积。CVD模式沉积与ALD沉积相比具有较差的保形性，特 别是对于许多半导体应用中所需的高纵横比结构。另外，CVD模式沉积与ALD模式沉积相 比对膜或材料厚度的控制较低。题为〃SomeNewA1kylaminosi1anes"，Abe1，E.W.等，】]\〇16111. Soc.，（1961)，Vol. 26,pp. 1528-1530的参考文献描述了从三甲基氯硅烷（Me3SiCl)与 适宜的胺的直接相互作用制备各种氨基硅烷化合物，如Me3SiNHBu-is〇、Me3SiNHBu-sec、 Me3SiN(Pr_iso) 2和Me3SiN(Bu_sec) 2，其中Me=甲基，Bu-sec=仲丁基和Pr-iso=异丙基。 题为〃Si02AtomicLayerDepositionUsingTris(dimethylamino)silaneand HydrogenPeroxideStudiedbyinSituTransmissionFTIRSpectroscopy"，Burton,B. B?等，TheJournalofPhysicalChemistry(2009),Vol. 113,pp. 8249-57 的参考文献描述 了利用多种硅前体和以H202作为氧化剂进行二氧化硅（Si02)的原子层沉积（ALD)。硅前体 是（N，N-二甲基氨基）三甲基硅烷）（CH3)3SiN(CH3)2、乙烯基三甲氧基硅烷CH2CHSi(0CH3)3、 三乙烯基甲氧基硅烷（CH2CH)3Si0CH3、四（二甲基氨基）硅烷Si(N(CH3)2)4和三（二甲基氨 基）硅烷（TDMAS)SiH(N(CH3)2)3。TDMAS被确定为在这些前体中是最有效的。但是，另外的 研宄确定来自TDMAS的SiH*表面物质（surfacespecies)难以仅使用H20除去。后续的 研宄采用TDMAS和作为氧化剂的H202并在150-550°C范围的温度下探索Si02ALD。TDMAS和 H202表面反应达到完全所需的暴露利用原位FTIR光谱学监测。TDMAS暴露之后的FTIR振 动光谱显示对于0-H伸缩振动的吸收的损失及对于C-Hx和Si-H伸缩振动的吸收的增加。 H202暴露之后的FTIR振动光谱显示对于C-Hx和Si-H伸缩振动的吸收的损失及对于0-H伸 缩振动的吸收的增加。SiH*表面物质仅仅在>450°C的温度下完全除去。Si02的整体振动 模式（bulkvibrationalmode)在lOOO-I^SOcnT1之间观察到并随TDMAS和H202反应循环 数逐步地增大。透射电子显微方法（TEM)在150-550°C的温度下Zr02纳米颗粒上的50个 TDMAS和H202反应循环后进行。在各温度下通过TEM测定的膜厚度用于获得SiO2ALD生长 率。每循环的生长在从l5〇°C下的〇.8A/循环到55〇°C下的1.8人/循环之间变化并与SiH*表面物质的去除相关。使用TDMAS和H202的SiO2ALD对于>450°C温度下的Si02ALD应 当是有价值的。JP2010275602和JP2010225663公开了原料在300-500°C范围的温度下通过化学 气相沉积（CVD)工艺形成含硅薄膜如氧化硅膜的用途。所述原料是有机硅化合物，由下式 表示：（a)HSi(CH3) (R1) (NR2R3)，其中R1 代表NR4R5或 1C-5C烷基；R2和R4各自代表 1C-5C烷 基或氢原子；及R3和R5各自代表1C-5C烷基）；或者（b)HSiCl(NRT) (NR3R4)，其中R1和R3 独立地代表具有1-4个碳原子的烷基或氢原子；及R2和R4独立地代表具有1-4个碳原子的 烷基。该有机硅化合物含有H-Si键。U.S.专利No. 5, 424, 095描述了一种在烃类的工业化热解过程中降低结焦速度的 方法，反应器的内表面涂覆有均匀的陶瓷材料层，该材料层通过气相的非烷氧基化的有机 硅前体在含蒸汽的气体气氛中热分解以形成氧化物陶瓷而沉积。U.S.公开No. 2012/0291321描述了用于形成集成电路衬底的介电膜与金属互连 之间的高质量碳氮化硅阻挡介电膜的PECVD工艺，该工艺包括下列步骤：提供具有介电膜 或金属互连的集成电路衬底；使所述衬底与阻挡介电膜前体接触，该前体包含：RxRy(NRR'） zSi，其中R、R'、R和R'各自独立地选自H、直链或支链饱和或不饱和烷基或芳香基团；其中 x+y+z= 4;z= 1-3 ;但R、R'不可以同时为H;且在z= 1或2的情况下，x和y中的每一 个是至少1;在集成电路衬底上形成C/Si比率>0. 8和N/Si比率>0. 2的碳氮化硅阻挡介 电膜。U.S.公开No. 2013/0295779A描述了一种用于使用具有下式的硅前体在>500°C的 沉积温度下形成氧化硅膜的原子层沉积（ALD)工艺：I.R1R2mSi(NR3R4)nXp 其中R1、!?2和R3各自独立地选自氢、直链或支链烷基和C6-C1Q芳基；R4选自 直链或支链Ci-C^烷基和c6-c1(l芳基、c3-c1(l烷基甲硅烷基； 其中R3和R4连接以形成环状环结构或者R3和R4不连接以形成环状环结构；X是 选自Cl、Br和I的齒原子；m是0-3 ;n是0-2;且p是0-2和m+n+p= 3 ;和II.R'R^Si^^OR4)qXp 其中R1和R2各自独立地选自氢、直链或支链C烷基和C6-C1Q芳基；R3和R4各 自独立地选自直链或支链Ci-Cm烷基和c6-c1(l芳基； 其中R3和R4连接以形成环状环结构或者R3和R4不连接以形成环状环结构；X是 选自Cl、Br和I的齒原子；m是〇-3 ;n是〇-2 ;q是〇-2和p是〇-2,且m+n+q+p= 3。U.S?专利No. 7, 084, 076公开了 一种卤代的硅氧烷如六氯二硅氧烷（HCDS0)，其与 作为催化剂的吡啶结合用于在低于500°C下进行ALD沉积以形成二氧化硅。U.S?专利No. 6, 992, 019公开了一种用于与相关的吹扫本文档来自技高网...
【技术保护点】
将包含硅和氧化物的膜沉积到衬底上的方法，所述方法包括以下步骤：a)在反应器中提供衬底；b)向所述反应器中引入包含具有下式A的化合物的至少一种硅前体：R1nSi(NR2R3)mH4‑m‑n A其中R1独立地选自直链C1‑C6烷基、支链C3‑C6烷基、C3‑C6环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6炔基和C4‑C10芳基；其中R2和R3各自独立地选自氢、C1‑C6直链烷基、支链C3‑C6烷基、C3‑C6环烷基、C2‑C6烯基、C3‑C6炔基和C4‑C10芳基，其中在式A中R2和R3连接以形成环状环结构，或R2和R3不连接以形成环状环结构；n＝1、2或3；且m＝1或2；c)用吹扫气体吹扫所述反应器；d)向所述反应器中引入含氧源；和e)用吹扫气体吹扫所述反应器；且其中重复步骤b至e直到沉积所需的膜厚度；和其中所述方法在约25℃‑300℃范围的一个或多个温度下进行。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·麦利卡尔珠南，H·钱德拉，萧满超，雷新建，K·S·卡思尔，M·L·奥尼尔，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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