新氨基-甲硅烷基胺化合物、制备其的方法和使用其的含硅薄膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新的氨基-甲硅烷基胺化合物，制备其的方法和使用其的含硅薄 膜，并且尤其涉及一种具有热稳定性和高挥发性并且在室温下和压力下保持液态（液态下 容易对其进行处理，）的氨基-甲硅烷基胺化合物、制备其的方法和使用其的含硅薄膜。
【背景技术】
[0002] 含硅薄膜通过在半导体领域的各种沉淀工艺以各种形状来制备，包括硅、二氧化 硅、氮化硅、碳氮化硅、氮氧化硅等，并且应用领域广泛。
[0003] 尤其，由于显著优良的封堵性能和抗氧化性，二氧化硅和氮化硅起到绝缘膜、防扩 散膜、硬掩模、蚀刻停止层、晶种层，间隔件、沟槽隔离、金属间介电材料和制造设备中的保 护层的作用。
[0004] 最近，多晶硅薄膜已被用于薄膜晶体管（TFT)、太阳能电池等，并且应用领域变得 多样。
[0005] 作为用于制造含硅薄膜的已知的代表性技术，有金属有机化学气相沉积（MOCVD)， 其通过使混合气体形式的硅前体与活性气体反应在基底的表面上形成膜或通过在表面上 直接反应形成膜；和原子层沉积（ALD)，其通过物理吸附或化学吸附基底表面上的气体形 式的硅前体，随后连续引入活性气体形成膜。另外，用于制造薄膜的各种技术，例如利用该 方法的低压化学气相沉积（PECVD)，等离子体增强化学气相沉积（PECVD)，利用在低温下能 够沉积的等离子体的等离子体增强原子层沉积（PEALD)等，可应用于下一代半导体和显示 设备制造工艺，从而用于形成超细模式和沉积具有均匀的纳米尺寸厚度和优良特性的超薄 膜。
[0006] 正如在韩国专利特开公开号KR2007-0055898中描述的，用于形成含硅薄膜的前 体的代表性实例包括硅烷类、硅烷氯化物、氨基硅烷类和硅氧烷类，并且更具体地为硅烷氯 化物，例如二氯甲硅烷（SiH 2Cl2)、六氯二硅烷（Cl3SiSiCl3)和三甲硅烷基胺（N(SiH 3)3)), 双（二乙基氨基）硅烷（H2Si(N(CH2CH 3)2)2))和二异丙基氨基硅烷（H3SiMi-C 3H7)2))等，并 且用于半导体和显示器的大规模生产。
[0007] 但是，根据由超高集成设备引起的设备小型化，在希望的低温下形成具有均匀的 且薄的厚度和优良电特性的超细薄膜的技术，纵横比的增加，和设备材料的多样化已经有 需要，因此，在600°C或更高的高温处理、阶梯覆盖、蚀刻特性和薄膜的物理和电特性在使用 现有的硅前体时成为问题，因此需要开发优良的新型硅前体。
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 本发明的一个目的是提供一种新的氨基-甲硅烷基胺化合物。
[0010] 本发明的另一个目的是提供一种新的氨基-甲硅烷基胺化合物，其是用于薄膜沉 积的前体化合物。
[0011] 本发明的另一个目的是提供一种制备氨基-甲硅烷基胺化合物的方法。
[0012] 本发明的另一个目的是提供一种用于薄膜沉积的包含本发明的氨基-甲硅烷基 胺化合物的含硅组合物，使用其制备薄膜的方法，和通过包含本发明的氨基-甲硅烷基胺 化合物制备的含硅薄膜。
[0013] 技术方案
[0014] 在一个总的方面，本发明提供了能够形成硅薄膜的新的氨基-甲硅烷基胺化合 物，该硅薄膜甚至在低温下具有优良的内聚力、高沉积速率、优越的物理特性和电特性。
[0015] 本发明的新的氨基-甲硅烷基胺化合物由以下化学式1表示：
[0016] 化学式1
[0018] 在化学式1中，
[0019] 1^到1?4各自独立地为氢、卤素、（(：1-〇7)烷基、（〇2-〇7)链烯基、（〇2-〇7)炔基、 (C3-C7)环烷基或（C6-C12)芳基，
[0020] 矿到1?8各自独立地为氢、（(：1-〇7)烷基、（〇2-〇7)链烯基、（〇2-〇7)炔基、（〇3-(：10) 环烷基或（C6-C12)芳基，或彼此相邻的取代基连接形成5元到7元脂肪族环；
[0021] R1到R4的烷基、链烯基、炔基、环烷基和芳基，和R5到R8的烷基、链烯基、炔基、环 烷基和芳基可进一步用卤素、（C1-C7)烷基、（C1-C7)烷氧基或（C1-C7)芳氧基取代。
[0022] 本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物具有高挥发性，容易形成薄膜。此外，由于Si3N 的具有三个硅原子键合到中心氮原子的平面三角形分子结构，本发明的氨基-甲硅烷基胺 化合物具有高热稳定性和低活化能从而具有优良的反应性，并且不产生非挥发性的副产物 从而能够容易地形成具有高纯度的含硅薄膜。
[0023] 为了提供优良的挥发性，在上述表示本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物的化学式 1中，￥或1? 6各自独立地为（02-07)烷基、化2-07)链烯基、化2-07)炔基、化3-(：10)环烷基 或（C6-C12)芳基，或两者可排列形成5元到7元脂肪族环，并且如果R 5或R6是氢或甲基， 则化合物是固体，然而如果R5或R6是（C2-C7)，则化合物在室温下和大气压下保持液态以 具有相当高的挥发性，从而容易形成薄膜，并且更优选地R 5或R6是C2-C5。
[0024] 本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物在室温下和大气压下是液态化合物以具有优 越的挥发性，从而容易形成薄膜。
[0025] 另外，由于Si3N的具有三个硅原子键合到中心氮原子的平面三角形分子结构，本 发明的氨基-甲硅烷基胺化合物具有高热稳定性和低活化能从而具有优良的反应性，并且 不产生非挥发性的副产物从而能够容易形成具有高纯度的含硅薄膜。
[0026] 根据本发明的一个示例性实施方案，为了使上述化学式1表示的氨基-甲硅烷基 胺化合物形成具有高热稳定性和反应性以及高纯度的薄膜，优选的是在上述化学式1中，R 1 到R4可各自独立地为氢、卤素、（C1-C5)烷基、（C2-C5)链烯基、（C2-C5)炔基、（C3-C6)环烷 基或（C6-C10)芳基，R5到R8可各自独立地为氢、（C1-C5)烷基、（C2-C5)链烯基、（C2-C5) 炔基、（C3-C5)环烷基或（C6-C10)芳基。
[0027] 更优选地，在上述化学式1中，R1到R4可各自独立地为氢或（C1-C5)烷基，R 5到R8 可各自独立地为氢或（C1-C5)烷基。
[0028] 化学式1可选自以下化合物，但本发明不限于此：
[0034] 在本发明中描述的术语："烷基"、"烷氧基"以及包括"烷基"部分的其它取代基可 包括所有直链或支链类型。另外，在本发明中描述的"芳基"是通过去除一个氢而衍生自芳 族烃的有机基团，其可包括单环或稠环系统，单环或稠环系统包括在每个环中4到7个，优 选地5或6个环原子，并且该"芳基"可包括与单键连接的多个芳基。芳基的具体实例可包 括苯基、萘基、联苯基、蒽基、茚基、芴基等，但本发明不限于此。进一步地，本发明的"链烯 基"是包括至少一个双键的直链或支链烃，其可包括乙烯基、丙-1-烯、丁 -1，3-二烯等，但 本发明不限于此，并且本发明的"炔基"可包括直链或支链烃，该直链或支链烃包括至少一 个三键。
[0035] 本发明的上述化学式1表示的氨基-甲硅烷基胺化合物可优选为用于薄膜沉积的 含硅前体化合物。
[0036] 在另一个总的方面，本发明提供了一种制备上述化学式1表示的氨基-甲硅烷基 胺化合物的方法，所述方法包括：
[0037] 在以下化学式2表示的碱或（C1-C7)烷基锂存在下，通过使以下化学式3表示的 化合物与以下化学式4表示的化合物反应制备以下化学式5表示的化合物，和
[0038] 通过使以下化学式5表示的化合物与以下化学式6表示的化合物反应制备以下化 学式1表示的化合物：
[0039] 化学式2
[0040] N(Rn) (R12) (R13)，
[0049] 在化学式2到6中，
[0050] Rn到R 13各自独立地为（C1-C7)烷基；
[0051] #到1?4各自独立地为氢、卤素、（(：1-07)烷基、化2-07)链烯基、化2-07)炔基、 (C3-C7)环烷基或（C6-C12)芳基；
[0052] 矿到1?8各自独立地为氢、（(：1-〇7)烷基、（〇2-〇7)链烯基、（〇2-〇7)炔基、（〇3-(：10) 环烷基或（C6-C12)芳基，或彼此相邻的取代基可连接形成5元到7元脂肪族环；
[0053] R1到R 4的烷基、链烯基、炔基、环烷基和芳基，和R5到R 8的烷基、链烯基、炔基、环 烷基和芳基可进一步用卤素、（C1-C7)烷基、（C1-C7)烷氧基或（C1-C7)芳氧基取代；
[0054] M是碱金属；和
[0055] X1或X 2是卤素。
[0056] 化学式6表示的化合物可通过使（C1-C7)烷基金属（其中金属是碱金属）与以下 化学式7表示的化合物反应制备：
[0057] 化学式7
[0059] 在化学式7中，
[0060] 1?7或1?8各自独立地为氢、（(：1-〇7)烷基、（〇2-〇7)链烯基、（〇2-〇7)炔基、（〇3-(：10) 环烷基或（C6-C12)芳基，和
[0061] R7或R8的烷基、链烯基、炔基、环烷基和芳基可进一步用卤素、（C1-C7)烷基、 (C1-C7)烷氧基或（C1-C7)芳氧基取代。
[0062] 在另一个总的方面，本发明提供了一种用于制备上述化学式1表示的氨基-甲硅 烷基胺化合物的方法，所述方法包括：
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