[发明专利]用于沉积含硅膜的有机氨基官能化线性和环状低聚硅氧烷

说明书

本文公开了具有至少两个硅原子和两个氧原子以及有机氨基基团的氨基官能化线性和环状低聚硅氧烷以及用于制备所述低聚硅氧烷的方法。本文还公开了使用所述有机氨基官能化线性和环状低聚硅氧烷沉积含硅和氧的膜的方法。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2017年2月8日提交的美国临时申请序列号62/456,297和2017年10月20日提交的美国临时申请序列号62/574,952的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于沉积含硅和氧的膜(例如氧化硅、氧碳氮化硅、氧碳化硅、碳掺杂氧化硅，以及其它含硅和氧的膜)的有机硅化合物，使用所述化合物沉积含氧化硅膜的方法以及由所述化合物和方法获得的膜。

背景技术

本文描述了新颖的有机氨基官能化线性和环状低聚硅氧烷前体化合物和包含该前体化合物以通过热原子层沉积(ALD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺或其组合沉积含硅膜(例如但不限于氧化硅、氧氮化硅、氧碳氮化硅或碳掺杂氧化硅)的组合物和方法。更具体地，本文描述了用于在约600℃或更低(包括例如约25℃至约300℃)的一个或多个沉积温度下形成化学计量的或非化学计量的含硅膜或材料的组合物和方法。

原子层沉积(ALD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)是用于在低温(500℃)下沉积例如氧化硅保形膜的工艺。在ALD和PEALD工艺两者中，前体和反应性气体(如氧气或臭氧)被单独脉冲一定次数的循环，以在每个循环时形成氧化硅单层。然而，使用这些工艺在低温下沉积的氧化硅可能含有一定水平的杂质，例如但不限于碳(C)或氢(H)，这可能在某些半导体应用中是有害的。为了解决这一问题，一个可能的解决方案是将沉积温度提高到500℃或更高。然而，在这些较高的温度下，半导体工业所使用的常规前体倾向于自反应、热分解，并以化学气相沉积(CVD)模式而不是ALD模式沉积。与ALD沉积相比，CVD模式沉积具有降低的保形性，特别是对于在许多半导体应用中需要的高纵横比结构。另外，与ALD模式沉积相比，CVD模式沉积对膜或材料厚度具有更少的控制。

可以用于通过原子层沉积(ALD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺在相对低的温度(300℃)下和以相对高的每循环生长(Growth Per Cycle)(GPC/循环)沉积含硅膜的有机氨基硅烷和氯硅烷前体在本领域中是已知的。

已知前体和方法的实例公开于以下公开出版物、专利和专利申请中。

美国专利号7,084,076 B2描述了卤素取代或NCO取代的二硅氧烷前体使用碱催化ALD工艺沉积氧化硅膜的用途。

美国公布号2015087139 AA描述了使用氨基官能化碳硅烷通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。

美国专利号9,337,018 B2描述了使用有机氨基乙硅烷通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。

美国专利号8,940,648 B2、9,005,719 B2和8,912,353 B2描述了使用有机氨基硅烷通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。

美国公布号2015275355 AA描述了使用单和双(有机氨基)烷基硅烷通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。

美国公布号2015376211 A描述了使用单(有机氨基)取代的、卤素取代的和假卤化物(pseudohalido-)取代的三甲硅烷基胺通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。

公布号WO15105337和美国专利号9,245,740B2描述了使用烷基化三甲硅烷基胺通过热ALD或PEALD工艺沉积含硅膜的用途。