[发明专利]硫代(二)硅烷

说明书

本发明公开了一种在基底上形成膜的方法，该方法包括：在化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)方法中，在热或等离子体条件下对根据式(I)(R^1aR^1bR^1cCS)_s(R²₂N)_n(Si‑Si)X_xH_h(I)的硫代二硅烷加热，以得到沉积在基底上的含硅膜，其中：下标s、n、x、h以及R^1a、R^1b、R^1c、R²₂和X如本文所定义。

本发明整体涉及在化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)方法中使用特定硫代(二)硅烷化合物形成含硅膜的方法以及所形成的膜。

元素硅以及含有氧、碳、或氮中的一种或多种的硅化合物具有多种用途。例如，在用于电子器件或光伏的电子电路的制造中，由元素硅、氧化硅、碳化硅、氮化硅、碳氮化硅或氧碳氮化硅构成的膜可用作半导体、绝缘层或牺牲层。

已知用于制备硅材料的方法可以利用方法诸如化学气相沉积或原子层沉积方法来使用一种或多种产硅前体材料。这些前体的用途不限于制备用于电子或光伏应用的硅。

然而，尽管经过数十年的研究，产硅前体的大多数设计者一直避免含硫部分。据信这部分归因于他们认为由于难以合成含有硫的硅化合物并且由于常规含有硫的硅化合物的分子不稳定性，含有硫的硅化合物并不适于作为前体。我们看到电子和光伏产业中对于使用改善的产硅前体形成含硅膜的方法的持久尚未满足的需求。我们认为如果关于硫的问题能够被克服，使用每分子具有一个或多个硫原子的含硫产硅前体来沉积含硅膜的方法将能够制备出新的硅膜以及硫化硅材料。采用含硫产硅前体的新方法也可能使得沉积温度降低以及制造出更精细的半导体特征结构，从而得到性能更好的电子器件和光伏器件。我们寻求使用含有硫的硅化合物沉积含硅膜的新的改进方法。理想的是，该方法将使用在储存和运输温度(例如，20℃至30℃)下纯态形式(纯度≥95％至100％)的分子稳定的含有硫的硅化合物。

发明内容

我们发现了使用硫代(二)硅烷化合物由此制备的膜和材料，以及由此制备膜和材料的制备方法。本发明的方法采用硫代(二)硅烷化合物，其包含每分子具有一个硅原子和一个或多个硫原子的硫代硅烷化合物，以及每分子具有两个硅原子和一个或多个硫原子的硫代二硅烷化合物。不同于现有技术的含有硫的硅烷化合物，本发明的方法采用硫代(二)硅烷化合物，该化合物在其分解被抑制或阻止的环境温度下是分子稳定的。因此，可储存和运输纯态(纯度≥95％至100％)的硫代(二)硅烷。该方法中所用的硫代(二)硅烷化合物的分子稳定性归因于其改善的结构。用于构造本发明的方法中所用的硫代硅烷化合物的结构的设计原理与用于构造所用硫代二硅烷化合物的结构的设计原理相同，但由于硅烷(一个Si，也称为甲硅烷)与二硅烷(Si-Si)之间的结构差异，该结果略有不同。硫代(二)硅烷化合物可用作产硅前体，并且按原样在本发明的化学气相沉积法和原子层沉积方法中使用。

使用硫代(二)硅烷的本发明的方法用于制备含硅膜。含硅膜可用于(光)电子器件和光伏器件。本发明的方法可以具有与这些应用无关的附加用途。

附图说明

图1是对于在原子层沉积方法中利用双(叔丁硫基)硅烷和臭氧使氧化硅膜生长的过程，每个循环的膜生长相对于表面温度的曲线图。

图2是示出原子层沉积方法中利用双(叔丁硫基)硅烷和臭氧使氧化硅膜生长的过程的饱和曲线的图。

图3是对于在等离子体增强原子层沉积方法中利用双(叔丁硫基)硅烷和氨等离子体使氮化硅膜生长的过程，每个循环的膜生长相对于表面温度的曲线图。

图4是示出等离子体增强原子层沉积方法中利用双(叔丁硫基)硅烷和氨等离子体使氮化硅膜生长的过程的饱和曲线的图。