186598-40-3 / 雙（叔丁基氨基）硅烷的應用

背景及概述^[1]

硅烷偶聯劑是對有機聚合物和無機材料具有化學結合能力的硅烷或其他硅化合物。化學通式為R_nSiX_4-n。R為有機官能團(乙烯基、氨基、環氧基等)，與有機聚合物反應；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，從而起到偶聯作用。一般預先配成適當濃度(1%～3%)的水溶液，在合適的pH值下，使其充分水解，形成穩定性較好的溶液，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）硅烷偶聯劑的一種，BTBAS是化學蒸氣液體化學的前軀體，可沉積均勻的氮化硅。

應用^[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用。但是，滿足特定應用的問題是多變的并可能比較復雜。例如，回到半導體器件，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退火之后繼續顯示出希望的高應力的材料。

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，優選，BTBAS)；用來處理起始材料前體的處理材料(例如，含氮前體，優選，適合于形成氮化物薄膜的材料，最優選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。

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

用于上述方法的一些可選細節如下。在上述方法的優選實施例中，在3至15 原子％的碳濃度下進行反應。包括Si、N和C的化合物優選是(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的最優選的化合物是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)。

2. 制備半導體器件。

隨著半導體工業的進步，半導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)相應地變淺。當半導體器件不斷縮小進行到65nm以下時，超淺結(UltraShallowJunction)成為影響器件性能的關鍵，其能夠防止短溝道效應。超淺結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在柵極兩側的襯底中依次注入包括鍺、碳、硼等多種雜質離子，在襯底中形成超淺結。

有研究提供一種半導體器件及其制造方法，能夠降低形成側壁隔離物氧化層的反應溫度。半導體器件包括：襯底；在所述襯底表面形成的柵極；在所述柵極兩側襯底中的超淺結；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反應生成。所述低溫氧化硅層的形成方法為低壓化學氣相淀積。

所述低壓化學氣相淀積工藝的反應溫度為300℃～500℃。半導體器件的制造方法包括提供一半導體襯底；在所述襯底表面形成柵極；執行離子注入工藝，在所述柵極兩側的襯底中注入雜質離子；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氣相淀積。

所述低壓化學氣相淀積工藝的反應溫度為300℃～500℃。所述低壓化學氣相淀積工藝的反應室壓力為0.01Torr～1Torr。通入反應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。與現有技術相比具有以下優點：上述半導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為反應物形成側壁隔離物氧化層。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，而且淀積速率更快。

因此上述半導體器件制造方法不僅降低了形成側壁隔離物氧化層的反應溫度，使得超淺結中的硼離子不會發生擴散，防止了短溝效應，而且提高了反應速度，降低了熱預算。

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構的硅片。基于深度與寬度尺寸之比，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/或集成電路設計和生產中的部件相比，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鍵，并且在裝置使用期限內該薄膜保持合適的介電常數。FEOL中絕緣材料的任何問題可以導致晶體管故障，以及相鄰裝置之間交叉串擾，從而影響整個電子產品的性能。因此，控制溶劑，選擇化學試劑前體以及產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蒸氣沉積法(″SACVD″)或熱過程生產的二氧化硅薄膜相當，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性質和其與水分的反應性，混合物可以催化或自催化產生多種薄膜，其在1000℃氧化環境中軟性烘烤和退火時，產生4.0至2.3介電常數的薄膜。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合氨基硅烷，使得可以調節薄膜的氧/氮含量，以獲得所需薄膜硬度、介電常數、濕蝕刻率、二氧化硅純度、用于FEOL應用的間隙填充特征。因為許多氨基硅烷具有與水分的高度反應性，上述方法優選使用溶劑水解該硅烷，然而不具備導致混合物完全凝膠的反應性。

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