JP2015159306A5

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Publication number: JP2015159306A5
Application number: JP2015075074A
Authority: JP
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2033-06-03

Claims

次の（ａ）及び（ｂ）を含む組成物：
（ａ）次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；及び
（ｂ）前記有機アミノジシランの沸点との差が４０℃以下である沸点を有する溶媒。
前記有機アミノジシラン前駆体が、１，２−ビス（ジメチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジエチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジエチルメチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジ−イソ−プロピルアミノ）ジシランからなる群より選択される１種を含む、請求項１に記載の組成物。
前記溶媒が、エーテル、第三級アミン、アルキル炭化水素、芳香族炭化水素、及び第三級アミノエーテルからなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１又は２に記載の組成物。
次の工程を含む、化学気相成長プロセス及び原子層堆積プロセスから選択される堆積プロセスによって、基材の少なくとも１つの表面にケイ素含有膜を形成する方法：
反応チャンバーに前記基材の前記少なくとも１つの表面を与える工程；及び
次の式Ｉで表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を導入する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない。）。
ｃ．窒素含有源を前記反応器に導入する工程であって、前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体と、前記窒素含有源とを反応させて、前記ケイ素含有膜を前記少なくとも１つの表面に与える工程。
次の工程を含む、原子層堆積（ＡＬＤ）の堆積プロセスによってケイ素含有膜を形成する方法：
ａ．基材をＡＬＤ反応器に与える工程；
ｂ．前記ＡＬＤ反応器に、次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を与える工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）
ｃ．前記ＡＬＤ反応器を、不活性ガスを用いてパージする工程；
ｄ．前記ＡＬＤ反応器に、窒素含有源を与える工程；及び
ｅ．前記ＡＬＤ反応器を、不活性ガスを用いてパージする工程、
ここで、所望の厚みの前記ケイ素含有膜が得られるまで、工程ｂ〜ｅを繰り返す。
次の工程を含む、プラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセスを用いて、基材の少なくとも１つの表面にケイ素含有膜を形成するための方法：
ａ．基材をＡＬＤ反応器に与える工程；
ｂ．前記ＡＬＤ反応器に、次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を与える工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；
ｃ．前記ＡＬＤ反応器を、不活性ガスでパージする工程；
ｄ．プラズマ窒素含有源を、前記ＡＬＤ反応器に与える工程；及び
ｅ．前記ＡＬＤ反応器を、不活性ガスでパージする工程、
又は上記反応器を排気して反応副生成物を除去する工程；
ここで、所望の厚みの前記ケイ素含有膜が得られるまで、工程ｂ〜ｅを繰り返す。
前記窒素含有源が、アンモニア、ヒドラジン、モノアルキルヒドラジン、ジアルキルヒドラジン、窒素、窒素／水素、アンモニアプラズマ、窒素プラズマ、窒素／水素プラズマ及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記ケイ素含有膜が、窒化ケイ素及び炭窒化ケイ素からなる群より選択される、請求項４〜７のいずれか一項に記載の方法。
次の工程を含む、基材に酸化ケイ素膜を形成する方法：
前記基材に前記酸化ケイ素膜を形成するために、気相成長プロセスにおいて、次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を、酸素含有源と反応させる工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）。
前記気相成長が、化学気相成長、低圧化学気相成長、プラズマ化学気相成長、サイクリック化学気相成長、プラズマサイクリック化学気相成長、原子層堆積、及びプラズマ原子層堆積からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項９に記載の方法。
次の工程を含む、基材に酸化ケイ素膜を形成する方法：
次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を含む組成物から、気相成長によって、前記基材に前記酸化ケイ素膜を形成する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）、
ここで、前記気相成長は、化学気相成長、低圧化学気相成長、プラズマ化学気相成長、サイクリック化学気相成長、プラズマサイクリック化学気相成長、原子層堆積、及びプラズマ原子層堆積からなる群より選択される少なくとも１つである。
次の工程を含む、基材に酸化ケイ素膜を形成する方法：
次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を反応器に導入する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；及び
少なくとも１種の酸素含有源を前記反応器に導入し、前記少なくとも１種の酸素含有源と前記有機アミノジシランとを反応させて、前記基材に前記酸化ケイ素膜を与える工程。
次の工程を含む、厚みを有する酸化ケイ素膜を基材に形成する方法：
ａ．次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を導入する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；
ｂ．前記基材に、前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を化学吸着させる工程；
ｃ．未反応の前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を、パージガスを用いてパージする工程；
ｄ．酸素源を、加熱した前記基材上の前記有機アミノジシラン前駆体に与えて、前記吸着されている少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体と反応させる工程；及び
ｅ．随意に、あらゆる未反応の酸素含有源をパージする工程。
前記厚みのフィルムが得られるまで、工程ａ〜ｄ及び随意の工程ｅを繰り返す、請求項１３に記載の方法。
前記反応工程を、２００℃以下の温度で行う、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
前記反応工程を、１００℃以下の温度で行う、請求項１５に記載の方法。
前記反応工程を、５０℃以下の温度で行う、請求項１６に記載の方法。
原子層堆積プロセスである、請求項９〜１７のいずれか一項に記載の方法。
プラズマサイクリック化学気相成長プロセスである、請求項９〜１７のいずれか一項に記載の方法。
以下の工程を含む、ＡＬＤ堆積プロセス又はサイクリックＣＶＤ堆積プロセスから選択される堆積法を用いて、ケイ素含有膜を形成する方法：
ａ．基材を反応器に配置し、これを約２５℃から約７００℃の範囲の１以上の温度に加熱する工程；
ｂ．次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を導入する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；
ｃ．未反応の前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を、パージガスを用いてパージする工程；
ｄ．随意に、あらゆる未反応の還元剤をパージする工程、
ここで、所望の厚みの前記ケイ素含有膜が得られるまで、前記工程ｂ〜ｃを繰り返す。
前記還元剤は、水素、水素プラズマ、及び塩化水素からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項２０に記載の方法。
以下の工程を含む、原子層堆積、サイクリック化学気相成長、及び化学気相成長から選択される堆積プロセスを用いて、シリコン膜を堆積する方法：
ａ．反応器に基材を与える工程；
ｂ．前記反応器に、次の式Ｉによって表されるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−Ｈ_２基を有する少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体を導入する工程：

（ここで、Ｒ^１及びＲ^３は、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；Ｒ^２及びＲ^４は、水素、直鎖又は分岐鎖のＣ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルケニル基、直鎖又は分岐鎖のＣ_３〜Ｃ_１０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のジアルキルアミノ基、電子求引基、及びＣ_６〜Ｃ_１０のアリール基からそれぞれ独立して選択され；かつＲ^１及びＲ^２、Ｒ^３及びＲ^４、Ｒ^１及びＲ^３、若しくはＲ^２及びＲ^４のいずれか１つ又は全ては、共に結合して置換若しくは非置換の芳香環、又は置換若しくは非置換の脂肪族環から選択される環を形成し、又はこれら全てがそれらの環を形成しない）；
ｃ．随意に、パージガスを用いて前記反応器をパージする、又は前記反応器を排気する工程、
ここで、所望の厚みの前記シリコン膜が得られるまで、工程ｂ〜ｃを繰り返す。
前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体が、１，２−ビス（ジメチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジエチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジエチルメチルアミノ）ジシラン、１，２−ビス（ジ−イソ−プロピルアミノ）ジシランからなる群より選択される、請求項４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体が、１，２−ビス（ジ−イソ−プロピルアミノ）ジシランを含む、請求項２３に記載の方法。
前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体が、１，２−ビス（ジメチルアミノ）ジシランを含む、請求項２３に記載の方法。
前記少なくとも１種の有機アミノジシラン前駆体が、１，２−ビス（ジエチルアミノ）ジシランを含む、請求項２３に記載の方法。