[发明专利]卤代有机氨基硅烷前体及包含该前体的薄膜沉积方法

说明书

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。

背景技术

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：H_xSiA_y(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。

WO 2011/123792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WO 2011/12792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Cl_4-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“Substitution of chlorine in silicon tetrachloride bydimethyl，diethylamino，and piperidino groups”，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“Molecular structures of some(dimethylamino)halogenosilanes in the gas phase by elec^trondiffraction and the crystal and molecular structures on mono-anddi-chloro(dimethylamino)silane by x-ray diffraction at lowtemperatures”，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。