186598-40-3 / 雙（叔丁基氨基）硅烷的應(yīng)用

背景及概述^[1]

硅烷偶聯(lián)劑是對有機聚合物和無機材料具有化學(xué)結(jié)合能力的硅烷或其他硅化合物?；瘜W(xué)通式為R_nSiX_4-n。R為有機官能團(乙烯基、氨基、環(huán)氧基等)，與有機聚合物反應(yīng)；X為易水解基團，與無機材料(玻璃、無機填料、金屬、金屬氧化物)表面反應(yīng)，從而起到偶聯(lián)作用。一般預(yù)先配成適當(dāng)濃度(1%～3%)的水溶液，在合適的pH值下，使其充分水解，形成穩(wěn)定性較好的溶液，然后浸涂在無機材料表面。

溶液需隨配隨用，不得存放太久。也可添加在樹脂中，通過“遷移”作用達到偶聯(lián)效果，用量一般不超過樹脂重量的1%。雙（叔丁基氨基）硅烷是（BTBAS）硅烷偶聯(lián)劑的一種，BTBAS是化學(xué)蒸氣液體化學(xué)的前軀體，可沉積均勻的氮化硅。

應(yīng)用^[2-4]

1. 用于制備氮化硅薄膜。

氮化物薄膜用于許多不同的應(yīng)用。但是，滿足特定應(yīng)用的問題是多變的并可能比較復(fù)雜。例如，回到半導(dǎo)體器件，對于特定器件的有利功能，許多不同的性能是重要的。對于制造特定的器件有許多競爭考慮。有研究提供一種在重復(fù)退火之后繼續(xù)顯示出希望的高應(yīng)力的材料。

可以通過下列因素中的兩種或多種來控制由薄膜(例如，RTCVD氮化物薄膜)提供的應(yīng)力：用于制造薄膜的起始材料前體(例如，以任意組合包含Si、C和N的化合物，優(yōu)選，BTBAS)；用來處理起始材料前體的處理材料(例如，含氮前體，優(yōu)選，適合于形成氮化物薄膜的材料，最優(yōu)選NH3)；起始材料前體與處理材料的比率；薄膜生長的CVD條件(例如，RTCVD條件)；和/或薄膜生長的厚度。

制造高應(yīng)力氮化物薄膜的方法包括：在快速熱化學(xué)氣相淀積(RTCVD)條件、等離子體增強化學(xué)氣相淀積(PECVD)條件或低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)條件下，使以任意組合包括Si、N和C的化合物(這種化合物優(yōu)選是無氯化合物)與NH3反應(yīng)，其中由該反應(yīng)步驟形成的高應(yīng)力薄膜具有超過+10Gdynes/cm2的應(yīng)力。

用于上述方法的一些可選細節(jié)如下。在上述方法的優(yōu)選實施例中，在3至15 原子％的碳濃度下進行反應(yīng)。包括Si、N和C的化合物優(yōu)選是(R-NH)4-nSiXn (I)，其中R是烷基(可以相同或不同)，n是1、2或3，以及X是H或鹵素。包括Si、N和C的最優(yōu)選的化合物是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)。

2. 制備半導(dǎo)體器件。

隨著半導(dǎo)體工業(yè)的進步，半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，要求源極、漏極以及源極前延和漏極前延(Source/DrainExtension)相應(yīng)地變淺。當(dāng)半導(dǎo)體器件不斷縮小進行到65nm以下時，超淺結(jié)(UltraShallowJunction)成為影響器件性能的關(guān)鍵，其能夠防止短溝道效應(yīng)。超淺結(jié)形成之前首先需刻蝕襯底表面的多晶硅和柵極氧化層形成柵極，然后利用離子注入技術(shù)在柵極兩側(cè)的襯底中依次注入包括鍺、碳、硼等多種雜質(zhì)離子，在襯底中形成超淺結(jié)。

有研究提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，能夠降低形成側(cè)壁隔離物氧化層的反應(yīng)溫度。半導(dǎo)體器件包括：襯底；在所述襯底表面形成的柵極；在所述柵極兩側(cè)襯底中的超淺結(jié)；以及覆蓋所述襯底和柵極表面的低溫氧化硅層；和覆蓋所述低溫氧化層的氮化硅層。所述低溫氧化硅層由雙叔丁基氨基硅烷BTBAS和臭氧O3反應(yīng)生成。所述低溫氧化硅層的形成方法為低壓化學(xué)氣相淀積。

所述低壓化學(xué)氣相淀積工藝的反應(yīng)溫度為300℃～500℃。半導(dǎo)體器件的制造方法包括提供一半導(dǎo)體襯底；在所述襯底表面形成柵極；執(zhí)行離子注入工藝，在所述柵極兩側(cè)的襯底中注入雜質(zhì)離子；形成覆蓋所述襯底和柵極表面的低溫氧化硅層；形成覆蓋所述低溫氧化層的氮化硅層。形成所述低溫氧化硅層的反應(yīng)物為雙叔丁基氨基硅烷BTBAS和臭氧O3。所述低溫氧化硅層的形成方法為低壓化學(xué)氣相淀積。

所述低壓化學(xué)氣相淀積工藝的反應(yīng)溫度為300℃～500℃。所述低壓化學(xué)氣相淀積工藝的反應(yīng)室壓力為0.01Torr～1Torr。通入反應(yīng)室的雙叔丁基氨基硅烷BTBAS的流量為10sccm～500sccm；臭氧O3的流量為10sccm～1000sccm。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：上述半導(dǎo)體器件制造方法采用雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS(C8H22N2 Si)和具有更高氧化性的臭氧O3為反應(yīng)物形成側(cè)壁隔離物氧化層。由于臭氧O3 比氧氣O2更高的氧化性，能夠在低于500℃的較低的溫度下進行氧化反應(yīng)，而且淀積速率更快。

因此上述半導(dǎo)體器件制造方法不僅降低了形成側(cè)壁隔離物氧化層的反應(yīng)溫度，使得超淺結(jié)中的硼離子不會發(fā)生擴散，防止了短溝效應(yīng)，而且提高了反應(yīng)速度，降低了熱預(yù)算。

3. 用于淺溝道隔離薄膜。

氨基硅烷例如二異丙基氨基硅烷(DIPAS)和雙(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)用于在氧化條件生產(chǎn)二氧化硅，以間隙填充高長寬比(HAR)部件，通常用于線路(FEOL)存貯器和邏輯電路半導(dǎo)體基材前端的淺溝道隔離(STI)，例如在其中包含具有一個或多個集成電路結(jié)構(gòu)的硅片?；谏疃扰c寬度尺寸之比，淺溝道可以具有高長寬比，盡管所述溝道稱為淺的，特別是與其它電氣裝置和/或集成電路設(shè)計和生產(chǎn)中的部件相比，其中凹陷或溝道的深度可以大于其寬度，有時深度大于寬度幾個級，因此產(chǎn)生HAR部件。

用于裝置的隔離的二氧化硅純度是確保沒有短路、沒有過量漏電電流的關(guān)鍵，并且在裝置使用期限內(nèi)該薄膜保持合適的介電常數(shù)。FEOL中絕緣材料的任何問題可以導(dǎo)致晶體管故障，以及相鄰裝置之間交叉串?dāng)_，從而影響整個電子產(chǎn)品的性能。因此，控制溶劑，選擇化學(xué)試劑前體以及產(chǎn)生薄膜的方法是重要的，以使二氧化硅薄膜與在臭氧的存在下按照亞大氣壓化學(xué)蒸氣沉積法(″SACVD″)或熱過程生產(chǎn)的二氧化硅薄膜相當(dāng)，例如四乙氧基硅烷(TEOS)。使用在低溫形成致密氧化物例如DIPAS和BTBAS的分子。

利用該分子水解化學(xué)性質(zhì)和其與水分的反應(yīng)性，混合物可以催化或自催化產(chǎn)生多種薄膜，其在1000℃氧化環(huán)境中軟性烘烤和退火時，產(chǎn)生4.0至2.3介電常數(shù)的薄膜。該原位胺催化劑允許上述方法使用多種烷氧基和乙酰氧基硅烷結(jié)合氨基硅烷，使得可以調(diào)節(jié)薄膜的氧/氮含量，以獲得所需薄膜硬度、介電常數(shù)、濕蝕刻率、二氧化硅純度、用于FEOL應(yīng)用的間隙填充特征。因為許多氨基硅烷具有與水分的高度反應(yīng)性，上述方法優(yōu)選使用溶劑水解該硅烷，然而不具備導(dǎo)致混合物完全凝膠的反應(yīng)性。

主要參考資料

[1] 中國土木建筑百科辭典·工程材料

[2] CN200510055457.3氮化硅薄膜及其制造方法

[3] CN200610119056.4半導(dǎo)體器件及其制造方法

[4] CN200910166913.X用于淺溝道隔離薄膜的氨基硅烷