烷氧基甲硅烷基胺化合物及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明描述了具有下述式A或式B的烷氧基甲硅烷基胺前体：其中R1和R4独立地选自直链或支链C1至C10烷基、C3至C12烯基、C3至C12炔基、C4至C10环烷基和C6至C10芳基，并且其中R2、R3、R5和R6独立地选自氢、直链或支链C1至C10烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基、C4至C10环烷基、C6至C10芳基以及直链或支链C1至C10烷氧基。本文还描述了使用至少一种具有本文所述的式A和／或B的前体的沉积工艺。
【专利说明】烷氧基甲硅烷基胺化合物及其应用
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年12月11日提交的美国专利申请号61 / 735，793的优先权利.、
Mo
【技术领域】
[0003]本文描述了烷氧基甲硅烷基胺化合物，更具体地，例如三(烷氧基甲硅烷基)胺或双(烷氧基甲硅烷基)胺化合物的烷氧基甲硅烷基胺化合物，以及这些化合物用于沉积硅和含硅膜的用途，如氧化硅、氧氮化硅、氧碳化硅(silicon carboxide)、氧碳氮化硅和碳氧氮化娃(silicon carboxynitride)膜。
[0004]发明背景
[0005]US2011151678A公开了新型的间隙填充方案，其包括沉积可流动氧化物膜和高密度等离子体化学气相沉积氧化物(HDP氧化物)膜。根据各种实施方式，所述可流动氧化物膜可以用作牺牲层和/或作为自下而上间隙填充的材料。在某些实施方式中，填充的间隙的上表面是HDP氧化物膜。所得的填充间隙含有HDP氧化物膜或HDP氧化物与可流动氧化物膜的组合。
[0006]US7524735B、US7582555B、US7888233B 和 US7915139B 公开了涉及通过在间隙中形成可流动膜而用固体介电材料填充衬底上的间隙的方法。所述可流动膜然后被转化为固体介电材料。在这种方式中，衬底上的间隙被固体介电材料填充。根据各种实施方式，该方法包括使介电前体与氧化剂反应，以形成介电材料。在某些实施方式中，所述介电前体凝聚(condense)，且随后与氧化剂反应以形成介电材料。在某些实施方式中，气相反应物发生反应以形成凝聚的可流动膜。·
[0007]US7943531B公开了在衬底上沉积氧化硅层的方法，其包括向沉积室中提供衬底。第一含硅前体、第二含硅前体和NH3等离子体反应以形成氧化硅层。第一含硅前体包括S1-H键和S1-Si键中的至少一个。所述第二含硅前体包括至少一个S1-N键。所沉积的氧化硅层随后进行退火。
[0008]US7425350B公开了制造含硅(“含Si”)材料的方法，所述方法包括将热解的S1-前体输送至衬底，并在衬底上聚合热解的S1-前体以形成含Si膜。该热解的S1-前体的聚合反应可以在致孔剂的存在下进行，从而形成含有致孔剂的含Si膜。致孔剂可以从含有致孔剂的含Si膜中除去，从而形成多孔的含Si膜。优选的多孔含Si膜具有低介电常数，并因此适用于各种低介电常数或低k的应用，例如在微电子和微电子机械系统中。
[0009]US7888273B、US7629227B和US8187951B公开了通过产生可流动的含氧化硅膜的膜而形成内衬和/或填充衬底上的间隙的方法。所述方法包括在使得在衬底上形成凝聚的可流动膜的条件下将气相含硅前体和氧化剂反应物引入到含有衬底的反应室中。所述可流动膜至少部分地填充衬底上的间隙，且然后被转化成氧化硅膜。在某些实施方式中，所述方法包括在膜的形成中使用催化剂(例如，亲核试剂或鎗催化剂)。该催化剂可合并至一种反应物中和/或作为单独的反应物被引入。还提供了将可流动的膜转化为固体介电膜的方法。该发明的方法可用于形成内衬或填充高纵横比的间隙，包括具有3:1至10:1的纵横比的间隙。
[0010]因此，有必要开发新型的烷氧基甲硅烷基胺，以通过采用化学气相沉积、原子层沉积或可流动化学气相沉积来沉积硅或含硅膜，例如氧化硅、氧氮化硅、氧碳化硅、氧碳氮化硅和碳氧氮化硅膜。本文描述的烷氧基甲硅烷基胺化合物能够满足这些需求。
[0011]发明概述
[0012]在一个方面，本文描述了烷氧基甲硅烷基胺化合物，例如具有下式的三(烷氧基甲硅烷基)胺:
[0013]((R1O) R2R3Si) 2NSi (OR4) R5R6
[0014]或具有下式的双(烷氧基甲硅烷基)胺:
[0015]((R1O)R2R3SD2NR5
[0016]其中R1和R4各自独立地选自直链或支链C1至Cltl烷基、C3至C12烯基、C3至C12炔基、C4至Cltl环烷基和C6至Cltl芳基，并且R2、R3、R5和R6各自独立地选自氢、直链或支链C1至Cltl烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基、C4至Cltl环烷基、C6至Cltl芳基以及直链或支链C1至Cltl烷氧基。
[0017]在另一个方面，本文描述了具有下述通式A或B的三(烷氧基甲硅烷基)胺或双(烷氧基甲硅烷基)胺化合物:
[0018]
【权利要求】
1.包含至少一种具有下述式A和/或式B的化合物的前体:
2.如权利要求1所述的前体，其中R1和R4为直链烷基，优选所述直链烷基是选自甲基和乙基的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的前体，其中R2、R3和R5中的至少一个独立地选自C1至Cki烷氧基，优选选自甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丙氧基、叔丁氧基、异丁氧基和仲丁氧基。
4.如前述权利要求任一项所述的前体,其中R2、R3>R5和R6中的至少一个为氢。
5.如前述权利要求任一项所述的前体，其中R1、R4和R5各自独立地为C1至Cltl支链烷基并且选自叔丁基和叔戍基。
6.如前述权利要求任一项所述的前体，其中R2、R3>R4和R5中至少一个独立地选自C1至Cltl烷基并且选自甲基、乙基、异丙基、仲丁基、异丁基、叔丁基和叔戍基。
7.如前述权利要求任一项所述的前体，其包含选自如下的至少一种=((MeO)2HSi)2NH,((EtO) 2HSi)2NH，( (MeO) 2MeSi)2NH，((EtO) 2MeSi)2NH, ((MeO) MeHSi)2NH, ((EtO) MeHSi)2NH,((MeO)2HSi)2NMe，((EtO)2HSi)2NMe，((MeO)2MeSi)2NMe, ((EtO) 2MeSi)2NMe，((MeO)MeHSi)2Mte，((EtO) MeHSi) 2Mfe，((MeO) 2HSi)2NEt, ((EtO) 2HSi)2NEt, ((MeO) 2MeSi)2NEt,((EtO)2MeSi)2NEt, ((MeO) MeHSi) 2NEt，((EtO) MeHSi) 2NEt, ((MeO) 2HSi) 2NPrn,((EtO) 2HSi)2NPrn, ((MeO) 2MeSi)2NPrn, ((EtO) 2MeSi)2NPrn, ((MeO) MeHSi) 2NPrn，((EtO)MeHSi)2NPrn, ((MeO)2HSD2NPri, ((EtO)2HSD2NPri, ((MeO)2MeSD2NPri, ((EtO)2MeSD2NPri,((MeO)MeHSi)2NPri, ((EtO)MeHSD2NPri, ((MeO)2HSD2NBut, ((EtO)2HSD2NBut,((MeO)2MeSi) ^But, ((EtO)2MeSD2NBut, ((MeO) MeHSi) ^But, ((EtO)MeHSD2NBut,((MeO) 2HSi)3N，((EtO) 2HSi)3N, ((MeO) 2MeSi)3N, ((EtO) 2MeSi)3N, ((MeO)MeHSi) 3N, ((EtO)MeHSi)3N, ((MeO) 2HSi) 2NSiH2 (OBut)，((EtO) 2HSi) 2NSiH2 (OBut)，((MeO) 2HSi)2NSiH (OEt) 2 和((tBuO) H2Si) 3N。
8.沉积选自含硅膜的膜的沉积方法，所述方法包括以下步骤: a.将至少一种具有下式A和/或B的前体引入至反应器:
9.如权利要求8所述的方法，其中所述前体选自((MeO)2HSi)2NH,((EtO)2HSi)2NH,((MeO) 2MeSi)2NH，((EtO) 2MeSi)2NH, ((MeO) MeHSi)2NH, ((EtO) MeHSi)2NH, ((MeO) 2HSi) 2NMe，((EtO)2HSi) 2Mle，((MeO) 2MeSi) 2Mle，((EtO) 2MeSi) 2MMe，((MeO) MeHSi) 2Mle，((EtO)MeHSi)2Mte，((MeO) 2HSi)2NEt, ((EtO) 2HSi)2NEt, ((MeO)2MeSi)2NEt, ((EtO)2MeSi)2NEt,((MeO)MeHSi)2NEt, ((EtO) MeHSi) 2NEt，((MeO) 2HSi) 2NPrn, ((EtO) 2HSi) 2NPrn,((MeO) 2MeSi)2NPrn, ((EtO) 2MeSi) 2NPrn, ((MeO) MeHSi) 2NPrn, ((EtO) MeHSi) 2NPrn,((MeO)2HSD2NPri, ((EtO)2HSD2NPri, ((MeO)2MeSD2NPri, ((EtO)2MeSD2NPri, ((MeO)MeHSD2NPri, ((EtO)MeHSi)^Pri, ((MeO)2HSD2NBut, ((EtO)2HSD2NBut, ((MeO)2MeSD2NBut,((EtO)2MeSD2NBut, ((MeO) MeHSi) 2ΝΒιι% ((EtO)MeHSD2NBut, ((MeO) 2HS i) 3N,((EtO) 2HSi)3N, ((MeO) 2MeSi)3N, ((EtO) 2MeSi)3N, ((MeO) MeHSi) 3N, ((EtO) MeHSi) 3N,((MeO)2HSi) ^SiH2(OBut)，((EtO) 2HSi) 2NSiH2 (OBut)，((MeO) 2HSi) 2NSiH (OEt) 2,((MeO) 2HSi)3N，((EtO) 2HSi)3N, ((MeO) 2MeSi)3N, ((EtO) 2MeSi)3N, ((MeO)MeHSi) 3N, ((EtO)MeHSi)3N, ((MeO) 2HSi) 2NSiH2 (OBut)，((EtO) 2HSi) 2NSiH2 (OBut)，((MeO) 2HSi)2NSiH (OEt) 2 和((tBuO) H2Si) 3N。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中`所述沉积方法选自循环CVD(CCVD) ,MOCVD (金属有机CVD)、热化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度PECVD、光子辅助CVD、等离子体光子辅助CVD(PPACVD)、低温化学气相沉积、化学辅助气相沉积、热丝化学气相沉积、液体聚合物前体CVD、从超临界流体的沉积、低能量CVD(LECVD)和可流动化学气相沉积(FCVD)，优选是可流动化学气相沉积(FCVD)。
11.如权利要求8-10中任一项所述的方法，其中所述沉积方法还包括至少另一种烷氧基硅烷。
12.储存、运输和递送至少一种烷氧基甲硅烷基胺的系统，所述系统包括: 容器，其中所述容器的至少一部分内表面包含选自玻璃、塑料、金属、塑料及其组合的内衬；以及 至少一种具有下述式A和/或式B的烷氧基甲硅烷基胺前体:
【文档编号】C07F7/10GK103864837SQ201310698533
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】萧满超, R·M·皮尔斯泰恩, R·霍, D·P·斯彭斯, 雷新建 申请人:气体产品与化学公司