[发明专利]CVD前体

说明书

本申请是于2011年4月20日进入国家阶段的申请号为200980141783.2（国际申请号PCT/US2009/053364）的名称为“CVD前体”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

二氧化硅和碳掺杂氧化硅的薄膜是制作半导体器件中所用的普通介电质。这些材料薄膜在低温下的沉积一般采用等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)工艺方法。然而，由于考虑到等离子体潜在地损坏晶体管，在某些情况下优选低温工艺方法。

热氮化硅或碳氮化硅已经用作半导体器件的介电质、钝化涂层、防护涂层、隔板、衬里或应激体。由于受限于器件中紧紧的热预算和热敏组分，半导体制作工业正寻求容许在降低的温度下沉积这些膜的新前体。据预计，当大规模生产开始时膜沉积温度在22nm的技术节可能低至400至450℃。容许膜在如此低温下沉积，这种前体要求在接近200℃下分解并，同时，仍能满足货架稳定性的条件。或许仅仅已经证实的硅烷前体远远地具有如此低的热分解温度和良好的货架寿命，是通过Air Products开发的肼基硅烷。已经公开，二(1,1-二甲基肼基)乙基硅烷，HEtSi(NH-NMe2)2，在氨中于370℃下提供了15/min的膜生长速率。含微弱N-N键的1,1-二甲基肼基配体已知在硅表面上低于200℃下分解。然而，由肼基硅烷沉积的碳氮化硅膜具有低密度的问题。

二氨基硅杂环丁烷已被人提出作为新一类低温沉积含硅膜的前体。这些分子具有在低温下可能分解的应变四员硅杂环丁烷环。然而，因为二氨基硅杂环丁烷通过不同于肼基硅烷的机理分解，则二氨基硅杂环丁烷预期提供超级的薄膜性能。二氨基硅杂环丁烷已经可以制备99+%的纯度，并已经发现在200至250℃下发生分解。

发明内容

本发明涉及通过热聚合含二氨基硅杂环丁烷和选自供氮气体、供氧气体及其混合物的源气体的反应性气体混合物而生产含硅薄膜的方法。沉积的膜可以是氮化硅、碳氮化硅、二氧化硅或碳掺杂二氧化硅。这些膜适用于作为半导体器件中的介电质、钝化涂层、防护涂层、隔板、衬里和/或应激体。

附图说明

图1显示了在低压CVD反应器中采用二(叔丁氨基)硅杂环丁烷(BTBSCB)沉积碳氮化硅膜的工艺方法。

具体实施方式

本发明涉及一种在基底上生产含硅薄膜的方法，其中所述薄膜可以是氮化硅、碳氮化硅、二氧化硅或碳掺杂二氧化硅。典型的基底包括但不限于，半导体基底，液晶器件，发光二极管显示器器件和有机发光显示器器件。对于“半导体基底”是指包括但不限于预想用于生产包括焦平面阵列的半导体组件的硅基器件和砷化镓基器件，光电器件，光伏电池，光学器件，晶体管型器件，3-D器件，绝缘体上外延硅器件（silicon-on-insulator devices），超晶格器件等。半导体基底可以包含一层或多层布线。半导体基底也可以是在形成任何布线层之前的那些基底。

本文中有用的二氨基硅杂环丁烷选自具有以下结构式的化合物及其混合物：

其中每一R1，R2，R3，R4，R5和R6独立选自氢或具有1至6个碳的单价烃基（直链的，支链的或环状的；饱和的或不饱和的）而m，n具有0至10的值。每一R1，R2，R3，R4，R5和R6可以通过但不限于甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，环己基，环丙基，苯基，乙烯基，己烯基等而示例性说明。

本文中有用的二氨基硅杂环丁烷通过具有以下结构式的化合物示例性说明

用于生产膜的反应性气体混合物也可以包含用量受控的选自供氮气体、供氧气体或其混合物的源气体。源气体的用量可以通过所用的气体类型，或通过膜沉积工艺条件而进行控制。

供氮气体包括，但不限于氮气N2，氨气NH3，肼N2H4，叠氮酸HN3，及其混合物。典型地供氮气体是氨，但是肼和叠氮酸可以用于低温沉积。供氮气体的用量典型地为每体积份的二氨基硅杂环丁烷0.1至50体积份的供氮气体，可替代地为每体积份的二氨基硅杂环丁烷0.2至7体积份的供氮气体。本领域内的技术人员将能够基于供氮气体的类型和沉积条件而易于确定供氮气体的用量。