[发明专利]一种液态双氨基取代的乙硅烷制备方法及其产物的应用

说明书

本发明提供一种液态双氨基取代的乙硅烷的制备方法及其产物在薄膜ALD沉积中的应用。该方法是在惰性气体保护下，向反应容器中加入非极性溶剂和六氯乙硅烷，降温至‑20℃及以下，加入单取代的有机胺，反应后经过滤、蒸馏得到双氨基取代的四氯乙硅烷中间体，与四氢呋喃混合，降温至‑40℃及以下，再向体系中滴入含有还原剂的四氢呋喃溶液进行还原，滴加完成后将体系缓慢升至室温，并持续搅拌，然后用非极性溶剂进行萃取，将萃取溶液浓缩、蒸馏得到纯度≥99％的粗产品，精馏提纯得到纯度≥7N的液态的双氨基取代的乙硅烷。

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种用于薄膜沉积的液态的双氨基取代的乙硅烷的制备方法及其产物的应用。

背景技术

SiO₂薄膜由于很容易通过Si衬底氧化得到，且具有良好的化学、机械、介电性能和适宜的带宽等等，在半导体领域得到了广泛的研究和应用。在SiO₂薄膜制备技术中，基于自限性的ALD能够实现原子级别厚度可控、大面积均匀覆盖、薄膜品质高等优点，是当前应用最为广泛的制备工艺。

在ALD制备工艺中，前驱体的选择非常重要。当前，通过ALD沉积SiO2薄膜常见的前驱体材料有双(二乙氨基)硅烷（BDEAS）、双(叔丁氨基)硅烷（BTBAS）、三(二甲氨基)硅烷（3DMAS）、二异丙胺硅烷（DIPAS）等。但是，这些前驱体材料的沉积速率都比较有限，如：BDEAS、3DMAS、DIPAS在200℃下，被氧等离子体氧化的沉积速率分别为：0.70、1.10、1.20 A/cycle；BDEAS、DIPAS在300℃下，以臭氧为氧化剂，沉积速率分别为0.36、1.20 A/cycle。

随着部分薄膜的厚度增加，为提高生产效率，一些工艺流程要求更高的沉积速率，因此有必要开发沉积速率更高的新型前驱体材料。

人们已经在高沉积速率SiO₂薄膜方向做了比较多的研究。比如WO2011042882A2：High deposition rate of SiO₂using atomic layer deposition at extra lowtemperature，使用含氯的硅烷、乙硅烷作为硅源，以臭氧、水、或氧等离子体作为氧化剂，可以在50~200℃沉积SiO₂薄膜，沉积速率可达2A/cycle。但由于生成的HCl对腔体及管路有很强的腐蚀性，对设备的要求较高，且薄膜中会有少量Cl元素残留。

再比如US20180127592A1：Compositions and Methods for the Deposition ofSilicon Oxide Films，发明者设计了二硅氧烷、三硅氧烷等结构，可以显著提升高温时的SiO₂沉积速率。不过由于硅氧烷结构的分子活性较低，不适用于低温SiO₂薄膜沉积。

发明内容

本发明提供一种液态双氨基取代的乙硅烷的制备方法，能够得到常温下为液态的、适用于高沉积速率ALD SiO₂薄膜的前驱体。

本发明还提供了上述产物在薄膜ALD沉积中的应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种液态双氨基取代的乙硅烷制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在惰性气体保护下，向反应容器中加入非极性溶剂和六氯乙硅烷，降温至-20℃及以下，加入单取代的有机胺，反应后经过滤、蒸馏得到双氨基取代的四氯乙硅烷中间体；

2）在惰性气体保护下，将双氨基取代的四氯乙硅烷中间体与四氢呋喃混合，降温至-40℃及以下，再向体系中滴入含有还原剂的四氢呋喃溶液进行还原，滴加完成后将体系缓慢升至室温，并持续搅拌；所述还原剂为氢化铝锂（LiAlH₄）、硼氢化锂(LiBH₄)、硼氢化钠和氢化钠的混合物(NaBH₄+NaH)中的任意一种；