[发明专利]基于氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷的化学组合物

说明书

本发明公开了基于氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷的化学组合物，涉及化学组合物技术领域，该化学组合物包括氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷，所述氢化硅杂吡咯或氢化硅杂氮杂吡咯的化学式为：其中R是一个取代或未取代的有机基团，有一个碳或硅与环氮结合，R'是一个烷基。本发明在均匀的溶液中也能与分离的硅烷醇发生反应，并且还能与其他质子发生反应，甲硅烷基氢化物官能团可以保持完整，或者根据所需的最终产物，可以脱氢以形成碳氮化硅，可以用作区域特异性还原剂，或者可以进行氢化硅烷化，因此，本发明的材料在许多应用中具有吸引力，包括氮化硅和碳氮化硅膜的形成。

技术领域

本发明涉及化学组合物技术领域，具体涉及基于氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷的化学组合物。

背景技术

目前，人们对纳米特征器件的分子层沉积非常感兴趣，包括半导体和微机电系统，期望以最少的副产物快速且优选地定量沉积单分子层，碳氮化硅薄膜广泛应用于各种介电、钝化和蚀刻停止。

目前用于生产氮化硅或碳氮化硅膜生产工艺有美国专利No.6,200,100中描述的，No.4,200,666使用三甲硅烷基胺((SiH₃)₃N)和具有可选择性带氨的惰性气体；如A.Hochberg(Mat.Res.Soc.Symp,24,509(1991))等人所述，二乙基硅烷和氨气在800℃，LPCVD工艺；以及B.Arkles(J.Electrochemical Soc.,Vol.133,No.1,pp.233-234(1986))环状硅氮烷和氨气，化学气相沉积(CVD)工艺。

最近，含卤素的前体，如四碘硅烷和六氯二硅烷，已在美国专利第6,586,056号M.Tanaka等人进行了描述，但是其存在着与前体的腐蚀性以及薄膜污染物和副产物相关的应用缺陷，另一种方法是在美国专利申请公开号2011/0256734(J.Gumpher等人，J.Electrochem.Soc.,151,G353(2004))中描述的等离子体辅助脉冲沉积方法使用双(叔丁基氨基)硅烷，它可以在低至550℃的温度下生产质量较好的SiN薄膜。这两种方法都存在着复杂的薄膜的碳污染以及热和等离子体的高能量要求，同时与基底稳定性也不相容，在EP2 644 609 A2中也对其他替代方法进行了阐述，其中建议使用氟化前体，虽然这种氟化前体理论上允许较低的沉积温度，但引入的氟经常会影响硅基结构的电性能。针对现有技术存在以下问题：

在目前的主要应用中，这些化合物要么含有过多的碳，要么由于环上的硅原子被取代而将氧引入薄膜，因此，在低温下沉积氮化硅的新氮化硅和碳氮化硅前体的需求仍未得到满足。

发明内容

本发明涉及一类新的环状氮杂硅烷，称为氢化硅杂吡咯(或环状氮杂甲硅烷基氢化物)和氢化氮杂吡咯。与在硅原子上含有烷基或烷氧基取代基的已知环状氮杂硅烷不同，本发明的材料是一类氢化硅烷，其可以减少或消除来自硅原子上的取代基的碳和氧贡献。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

基于氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷的化学组合物，该化学组合物包括氢化硅杂吡咯、氢化硅杂氮杂吡咯和硫代硅杂环戊烷，所述氢化硅杂吡咯或氢化硅杂氮杂吡咯的化学式为：

其中R是一个取代或未取代的有机基团，有一个碳或硅与环氮结合，R'是一个烷基；

本发明还涉及一类新的硫杂硅杂环戊烷化合物，化学式为：

其中R和R'分别是氢或烷基。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述氢化硅杂吡咯或氢化硅杂氮杂吡咯中R为烷基、芳基、酯、手性苯乙胺、三甲基甲硅烷基或叔胺基。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述氢化吡咯，其中在正丁基-2-硅吡啶中。