卤代有机氨基硅烷前体及包含该前体的薄膜沉积方法技术

本发明专利技术描述了形成薄膜的前体和方法。在一个方面，提供了具有下式I的硅前体：XmR

Halogenated organic amino silane precursors and thin film deposition methods containing the precursor

The present invention describes a precursor and a method for forming a film. In one aspect, the silicon precursor with the next I is provided: XmR

【技术实现步骤摘要】
卤代有机氨基硅烷前体及包含该前体的薄膜沉积方法本案是申请日为2012年9月27日、申请号为201210392207.9、专利技术名称为“卤代有机氨基硅烷前体及包含该前体的薄膜沉积方法”的专利申请的分案申请。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9月27日提交的U.S.临时申请号61/539,717，其所披露的内容整体以引用的方式并入本文。
技术介绍
本文描述了可以用于沉积介电薄膜的前体，特别是卤代有机氨基硅烷前体，所述介电薄膜包括，但不限于，含硅薄膜诸如硅、无定形硅、晶体硅、微晶硅、多晶硅、氮化硅、氧化硅、碳掺杂的氧化硅、碳氮化硅和氧氮化硅薄膜。在又另一方面，本文描述了用于沉积含硅介电薄膜的卤代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，卤代有机氨基硅烷前体可以用于多种基于气相的沉积工艺，包括，但不限于原子层沉积(“ALD”)、化学气相沉积(“CVD”)、循环化学气相沉积(“CCVD”)、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(“APCVD”)或基于液体的沉积工艺，包括，但不限于旋涂、浸涂、气溶胶、喷墨、丝网印刷或喷射沉积或薄膜形成法。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。美国专利6,869,638描述了采用金属氨基化物和下式的氨基硅烷化合物在衬底上形成栅介电薄膜例如栅介电的、高介电常数金属氧化物和铁电金属氧化物的CVD方法：HxSiAy(NR1R2)4-x-y，其中H是氢；x为0至3；N是氮，各R1和R2相同或不同且独立地选自下组：H、芳基、全氟芳基、C1-C8烷基和C1-C8全氟烷基；且n为1-6。6,869,638号专利中描述的氨基硅烷前体的实例包括二(二乙基氨基)二氯硅烷和三(二乙基氨基)氯硅烷。WO2011/123792描述了由氨基-金属前体和卤代金属前体的组合形成含金属-氮化物的薄膜的低温的、基于热或等离子体的ALD方法，优选从氨基硅烷前体和氯硅烷前体的组合形成含SiN的薄膜。该WO2011/12792申请中描述了包含氨基氯硅烷和氨基烷基硅烷前体的氨基硅烷前体，所述氨基氯硅烷具有式Cl4-xSi(NR’R”)x，其中x＝2或3，R’和R”独立地选自H或烷基，且R’和R”可以连接以形成环结构，所述氨基烷基硅烷前体具有式R”’4-xSi(NR’R”)x，其中x＝1、2或3，R’和R”独立地选自H或烷基，R’和R”可以连接以形成环结构，且R”’是具有少于三个碳的烷基。参考文献“Substitutionofchlorineinsilicontetrachloridebydimethyl,diethylamino,andpiperidinogroups”,Breederveld等，Research(London)5:537-9(1952)描述了通过用二烷基氨基逐步替换SiCl4中的原子来合成二烷基氨基氯硅烷，从而产生一种或多种以下化合物：二乙基氨基三氯硅烷、二(二乙基氨基)二氯硅烷、三(二乙基氨基)氯硅烷或四(二乙基氨基)硅烷。类似的过程用于制备哌啶子基三氯硅烷和二哌啶子基二氯硅烷。参考文献“Molecularstructuresofsome(dimethylamino)halogenosilanesinthegasphasebyelectrondiffractionandthecrystalandmolecularstructuresonmono-anddi-chloro(dimethylamino)silanebyx-raydiffractionatlowtemperatures”,Anderson等，J.Chem.Soc.,(1987)描述了(二甲基氨基)卤代硅烷SiH2X(NMe2)，其中X＝Cl、Br或I。参考文献“Chloroaminosilanes.I.Preparationofchloro(dimethylamino)hydrogensilanes”,Washburne等，Inorg.Nucl.Chem.,5(1):17-19(1969)描述了HSiCl2NMe2(I)、HSiCl(NMe2)2(II)和HSi(NMe2)3(III)的制备以及这些化合物的相关化学性质。参考文献“Preparationofβ-cyanoethyltrichlorosilaneusingsilylaminecatalysts”,Pike等，JournalofOrganicChemistry,27(6):21-90-92(1962)描述了(CH3)3SiNR2型甲硅烷基胺，其通过将三氯硅烷添加到丙烯腈上被证明是定向催化剂。该参考文献中描述的甲硅烷基胺的一个实例是(iPr2N)SiCl2H。本领域需要提供可用于沉积含硅薄膜并提供一个或多个以下优点的前体：低的加工温度(例如，300℃或以下)；相对良好的沉积速率；组成均匀性和/或高纯度。专利技术简述本文描述了卤代有机氨基硅烷前体和将其用于在衬底的至少一部分上形成包含硅的薄膜的方法，含硅薄膜诸如但不限于硅薄膜、氧化硅、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、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)上形成介电薄膜或涂层的方法。在本文所述方法的一个实施方式中，包含硅和氧的层在生成衬底上的氧化硅层的条件下，在沉积室中使用卤代有机氨基硅烷前体、任选的一种或多种另外的非卤代有机氨基硅烷前体和氧化剂而沉积到衬底上。在本文所述方法的另一个实施方式中，包含硅和氮的层在生成衬底上的氮化硅层的条件下，在沉积室中使用卤代前体、任选的一种或多种非卤代有机氨基硅烷前体和含氮前体而沉积到衬底上。在进一步的实施方式中，本文所述的卤代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。在本文所述方法中，本文所述的具有式I的卤代有机氨基硅烷用作至少一种含硅前体。如本领域技术人员可理解的，在本文中所描述的式I中，在R2和R3连接在一起以形成环的情况下，R2包括用于与R3连接的键(而不是氢取代基)，反之亦然。因此，在R2和R3连接在一起以形成环的情况下，R2选自直链或支链C1-C10亚烷基、C3-C12亚烯基、C3-C12亚炔基、C4-C10亚环烷基和C6-C10亚芳基；R3选自支链C3-C10亚烷基、C3-C12亚烯基、C3-C12亚炔基、C4-C10亚环烷基和C6-C10亚芳基。在一个方面，本文所述的卤代有机氨基硅烷前体包含具有下式I的硅前体：XmR1nHpSi(NR2R3)4-m-n-pI其中X是选自Cl、Br、I的卤素；R1独立地选自直链或支链C1-C10烷基、C2-C12烯基、C2-C12炔基、C4-C10环烷基和C6-C10芳基；R2选自直链或支链C1-C10烷基、C3-C12烯基、C3-C12炔基、C4-C10环烷基和C6-C10芳基；R3选自支链C3-C10烷基、C3-C12烯基、C3-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
卤代有机氨基硅烷前体，选自二‑异丙基氨基氯硅烷、二‑仲丁基氨基氯硅烷、二‑仲丁基氨基二氯硅烷、二‑异丁基氨基氯硅烷、二‑异丁基氨基二氯硅烷、环己基甲基氨基二氯硅烷、环己基乙基氨基二氯硅烷、环己基异丙基氨基二氯硅烷、异丙基甲基氨基氯硅烷、异丙基乙基氨基氯硅烷、苯基甲基氨基氯硅烷、苯基乙基氨基氯硅烷、苯基异丙基氨基氯硅烷、异丙基甲基氨基氯硅烷、异丙基乙基氨基氯硅烷、N‑氯甲硅烷基‑3‑苯胺基丙腈、N‑氯甲硅烷基‑N‑苯基氨基乙腈、苯基环己基氨基氯硅烷、N‑(氯甲硅烷基)苯并吗啉、邻甲苯基乙基氨基氯硅烷、对甲苯基乙基氨基氯硅烷、间甲苯基乙基氨基氯硅烷、对甲苯基甲基氨基氯硅烷和邻甲苯基甲基氨基氯硅烷。

【技术特征摘要】
2011.09.27 US 61/539,717;2012.09.18 US 13/622,1171.卤代有机氨基硅烷前体，选自二-异丙基氨基氯硅烷、二-仲丁基氨基氯硅烷、二-仲丁基氨基二氯硅烷、二-异丁基氨基氯硅烷、二-异丁基氨基二氯硅烷、环己基甲基氨基二氯硅烷、环己基乙基氨基二氯硅烷、环己基异丙基...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧满超，雷新建，M·L·奥内尔，韩冰，R·M·皮尔斯泰恩，H·钱德拉，H·R·伯文，A·德雷克斯凯科瓦克斯，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US