KR101396139B1 - 응력받은 ＳｉＮ 막에 대한 아미노 비닐실란 전구체 - Google Patents

응력받은 ＳｉＮ 막에 대한 아미노 비닐실란 전구체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 아미노 비닐실란 기재의 전구체로부터 막을 증착시키는 것을 포함하여, 실리콘 니트라이드(SiN) 및 실리콘 카본니트라이드(SiCN) 박막의 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착(PECVD)에서 고유 압축 응력을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 화학식 [RR1N]xSiR3 y(R2)z(여기서, x + y + z = 4, x = 1-3, y = 0-2 및 z = 1-3이고; R, R1 및 R3은 수소, C1 내지 C10 알칸, 알켄, 또는 C4 내지 C12 방향족일 수 있고; 각각의 R2는 비닐, 알릴 또는 비닐 함유 작용기이다)의 화합물로부터 선택된 아미노 비닐실란 기재의 전구체를 사용한다.

Description

응력받은 ＳｉＮ 막에 대한 아미노 비닐실란 전구체{AMINO VINYLSILANE PRECURSORS FOR STRESSED SiN FILMS}
본 발명은 집적 회로 제작 분야, 및 구체적으로는 집적 회로에서 전자 소자, 예컨대 트랜지스터, 커패시터, 비아(via), 전기 전도성 라인 및 부스 바(buss bar)의 일부이거나 이에 인접한 막에서의 구성 물질 분야에 관한 것이다.
전자 소자의 치수가 계속하여 축소되고 주어진 영역 내에서 상기 소자의 밀도가 증가하기 때문에, 상기한 전자 소자의 일부이거나 이에 인접한 막들은 더 높은 전기적 특성을 나타내어야 한다. 이러한 막 내로 응력을 설계하는 것은 이들의 전기적 특성을 변경시킬 수 있다. PECVD 실리콘 니트라이드 막의 응력 엔지니어링이, 최첨단(cutting edge) 금속 옥사이드 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 기술의 성능을 향상시키기 위해 현재 사용되고 있다. 소자 속도는 MOSFET 게이트 구조의 최상부 상에 증착된, 고도로 응력받은 SiN 막의 적용을 통해 상당히 증가되었다. 압축 응력은 정공 이동성(hole mobility)을 증가시킴으로써 "P" 타입의 전계효과 트랜지스터(pFET) 소자를 향상시키는 반면, 인장 응력은 전자 이동성을 향상시킴으로써 "N" 타입 전계효과 트랜지스터(nFET) 소자에 대해 유익하다. 응력은 접촉하는 두 물질 사이에서의 열 팽창 차로부터 발생한다. 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착(PECVD) 실리콘 니트라이드 막은 일반적으로 압축 응력을 발생시킨다. 현재, 최대 약 -3.5 기가 파스칼(GPa)의 기록된 압축 응력을 갖는, 압축 응력받은 막이 실란 및 암모니아를 사용하여 증착된다. 압축 응력을 추가로 증가시키는 것이 특히 시도되고 있다. 당해 산업은 현재 -4GPa 또는 그보다 높은, 압축 응력받은 막을 목표로 하고 있다.
이 기술에 관련된 특허에는 하기 것들이 포함된다: US 2006/0045986; EP 1 630 249; US 2006/0258173; EP 1 724 373; US 7288145; US 7122222; US 2006 0269692; WO 2006/127462; 및 US 2008/0146007, 및 참고 문헌("Methods of producing plasma enhanced chemical vapor deposition silicon nitride thin films with high compressive and tensile stress."; M. Belyansky et al. J. Vac. Sci. Technol. A 26(3), 517(2008)).
본 발명은, 아미노 비닐실란 기재의 전구체로부터 막을 증착시키는 것을 포함하여, 실리콘 니트라이드(SiN) 및 실리콘 카본니트라이드(SiCN) 박막의 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착(PECVD)에서 고유 압축 응력을 증가시키는 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명은 화학식 [RR1N]xSiR3 y(R2)z(여기서, x + y + z = 4, x = 1-3, y = 0-2 및 z = 1-3이고; R, R1 및 R3은 수소, C1 내지 C10 알칸, 알켄, 또는 C4 내지 C12 방향족일 수 있고; 각각의 R2는 비닐, 알릴 또는 비닐 함유 작용기이다)의 화합물로부터 선택된 아미노 비닐실란 기재의 전구체를 사용한다.
본 발명은 실리콘 니트라이드(SiN) 및 실리콘 카본니트라이드(SiCN) 박막의 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착(PECVD)에서 고유 압축 응력을 증가시키기 위한 방안으로서 아미노 비닐실란 기재의 전구체를 제공한다. 이러한 아미노 비닐실란 전구체의 주요 특징은 중심 실리콘 원자에 결합된 하나 또는 두 개의 비닐 작용기이다. 상기 전구체는 하기 화학식으로 표시된다:
[RR 1 N] x SiR 3 y (R 2 ) z
상기 식에서, x + y + z = 4, x = 1-3, y = 0-2 및 z = 1-3이고; R, R1 및 R3은 수소, C1 내지 C10 알칸, C2 내지 C10 알켄, 또는 C6 내지 C12 방향족일 수 있고; 각각의 R2는 비닐, 알릴 또는 다른 비닐 함유 작용기이다. 비닐 기를 아미노실란에 첨가하면, 이들 전구체를 이용하여 증착된 SiN 및 SiCN 막의 고유 압축 응력이 증가되는 것으로 확인된다.
아미노 비닐실란 전구체에는 하기의 것들이 포함되나 이들로 제한되는 것은 아니다: 비스(이소프로필아미노)비닐메틸실란(BIPAVMS), 비스(이소프로필아미노)디비닐실란(BIPADVS), 비스(이소프로필아미노)비닐실란, 비스(이소프로필아미노)알릴메틸실란, 비스(이소프로필아미노)디알릴실란, 비스(이소프로필아미노)알릴실란, 비스(t-부틸아미노)비닐메틸실란, 비스(t-부틸아미노)디비닐실란, 비스(t-부틸아미노)비닐실란, 비스(t-부틸아미노)알릴메틸실란, 비스(t-부틸아미노)디알릴실란, 비스(t-부틸아미노)알릴실란, 비스(디에틸아미노)비닐메틸실란, 비스(디에틸아미노)디비닐실란, 비스(디에틸아미노)비닐실란, 비스(디에틸아미노)알릴메틸실란, 비스(디에틸아미노)디알릴실란, 비스(디에틸아미노)알릴실란, 비스(디메틸아미노)비닐메틸실란, 비스(디메틸아미노)디비닐실란, 비스(디메틸아미노)비닐실란, 비스(디메틸아미노)알릴메틸실란, 비스(디메틸아미노)디알릴실란, 비스(디메틸아미노)알릴실란, 비스(메틸에틸아미노)비닐메틸실란, 비스(메틸에틸아미노)디비닐실란, 비스(메틸에틸아미노)비닐실란, 비스(메틸에틸아미노)알릴메틸실란, 비스(메틸에틸아미노)디알릴실란, 비스(메틸에틸아미노)알릴실란, 디피페리디노비닐메틸실란, 디피페리디노디비닐실란, 디피페리디노비닐실란, 디피페리디노알릴메틸실란, 디피페리디노디알릴실란, 디피페리디노알릴실란, 디피롤리디노비닐메틸실란, 디피롤리디노디비닐실란, 디피롤리디노비닐실란, 디피롤리디노알릴메틸실란, 디피롤리디노디알릴실란, 디피롤리디노알릴실란.
시험에 사용된 구체적인 전구체는 비스(이소-프로필아미노)비닐메틸실란(BIPAVMS)이다. 다른 유사한 전구체는 비스(이소-프로필아미노)디비닐실란(BIPADVS)이다.
PECVD 실리콘 니트라이드 막의 응력 엔지니어링은 현재 최첨단 MOSFET 기술의 성능을 향상시키는데 사용되고 있다. 소자 속도가, MOSFET 게이트 구조의 최상부 상에 증착된, 고도로 응력받은 SiN 막의 적용을 통해 상당히 증가되었다. 압축 응력은 홀 이동성을 증가시킴으로써 pFET 소자를 향상시키는 반면, 인장 응력은 전자 이동성을 향상시킴으로써 nFET 소자에 대해 유익하다. 응력은 접촉되는 두가지 물질 사이에서의 열 팽창 차로부터 발생한다. PECVD 실리콘 니트라이드 막은 일반적으로 압축 응력을 발생시킨다. 현재, 최대 약 -3.5GPa의 기록된 압축 응력을 갖는, 압축 응력받은 막이 실란 및 암모니아를 사용하여 증착된다. 압축 응력을 추가로 증가시키는 것이 특히 시도되고 있다. 당해 산업에서는 현재 -4GPa 또는 그보다 높은 압축 응력받은 막을 목표로 하고 있다.
-4GPa의 압축 응력받은 막의 목표는 상기 기술된 아미노 비닐실란 전구체를 이용함으로써 실현될 수 있다. 본 발명에서는, -0.7 내지 -4.5GPa(-700 내지 -4500MPa)의 압축 응력이 얻어질 수 있다. 지금까지, 응력 생성에서의 대부분의 증가는 가공 기술, 예컨대 플라즈마 표면 처리, 다중층 증착, 이중 주파수 플라즈마, 및 그 밖의 유사한 방법을 통해서였다. 막 응력을 증가시키기 위해 독특한 타입의 실리콘 함유 전구체를 특이적으로 사용하는 것은 본 발명이 최초이다.
표준 증착 방법은 이들이 생성할 수 있는 응력의 양을 제한한다. 응력에 대한 현재의 목표값은 인장 응력에 대해서는 1.5GPa이고 압축 응력에 대해서는 -4GPa이다.
SiN 막 내로 더욱 많은 양의 수소를 혼입하면 압축 응력이 더 높아짐이 확인되었다. 본 발명자들은 아미노 비닐실란, 예컨대 BIPADVS 및 BIPAVMS를 사용하여 증착된 PECVD SiN 막이, 전반적인 수소 혼입으로 인해, 그리고 수소 혼입 타입, 즉 질소 결합된 수소 대 실리콘 결합된 수소를 통해 더 높은 압축 응력을 발생시킬 수 있음을 제안하고 있다. 본 발명자들은 비스(3차-부틸아미노)실란(BTBAS)과 BIPAVMS 둘 모두에 대해 N-H 대 Si-H의 비와 압축 응력 사이에 강력한 상관관계가 있음을 확인하였는데, 이 경우 N-H 대 Si-H의 비가 높을수록 더 높은 압축 응력이 얻어진다. 아미노실란과 암모니아의 혼합물을 사용하여 증착된 막은 자연적으로, 트랜스아민화 반응을 통해 높은 N-H 대 Si-H의 함량을 함유하는 막을 생성시킨다.
또한, 비닐 작용기를 함유하는 아미노실란, 예컨대 BIPADVS 및 BIPAVMS가 압축 응력을 추가로 증가시키는 것으로 확인되었다. 비닐 기는 막 응력을 생성시키는데 있어서 중요한 역할을 한다. 플라즈마 조건 하에서, 탄소-탄소 이중 결합은 가교 지점을 형성할 수 있는데, 이는 원자들을 더 근접하게 유지시킴으로써 막의 밀도를 증가시킨다. 전구체의 Si-H 결합은 히드로실릴화 반응으로 탄소-탄소 이중 결합과 반응하여, 실리콘 원자 사이에 에틸렌 가교를 형성한다. 에틸렌 가교는 실리콘 원자를 근접하게 유지시키고 결과적으로는 암모니아로 대체되는데, 이 과정이 Si-N-Si 구조의 형성을 돕는다.
Figure 112009069310811-pat00001
본 발명은, PECVD를 이용하여 고도로 응력받은 실리콘 니트라이드(SiN) 막 또는 실리콘 카본니트라이드(SiCN) 막을 증착시키기 위해 이러한 특정 부류의 아미노실란 전구체, 즉 아미노 비닐실란을 사용함으로써 고유 응력 생성에서의 제한을 극복하기 위한 것이다. 비닐 기를 아미노실란에 첨가하면 이들 전구체를 이용하여 증착된 SiN 및 SiCN 막의 고유 압축 응력이 증가되는 것으로 확인된다.
압축 응력받은 실리콘 니트라이드 또는 실리콘 카본니트라이드 막을 증착시키기 위해서, 아미노 비닐실란은 500℃ 또는 그 미만의 웨이퍼 온도에서 PECVD 챔버 중의 질소 함유 가스와 반응한다. 상기 질소 함유 가스는 암모니아, 질소 또는 이들의 조합물일 수 있다. 또한, 희석 가스, 예컨대 이들로 제한되지 않는 He, Ar, Ne, Xe 또는 수소가 막 특성을 변경시키기 위해 도입될 수 있다. 예를 들어, 비스(이소-프로필아미노)비닐메틸실란(BIPAVMS)(도 1a) 또는 비스(이소-프로필아미노)디비닐실란(BIPADVS)(도 1b) 및 암모니아가 PECVD 챔버 내로 도입되어 반응됨으로써 압축 응력받은 SiN 박막을 증착시킬 수 있다. 적합한 BIPAVMS 유량은 50 내 지 약 1000mg/min의 범위 내일 수 있다. 적합한 암모니아 및/또는 질소 유량은 500 내지 10,000sccm의 범위 내일 수 있고, 희석 가스는 50 내지 50,000sccm의 범위 내일 수 있다.
실시예
하기 표 1에서의 연속되는 A 내지 F에 대한 증착 조건 및 얻어진 상응하는 막 응력은 다음과 같다. 증착 온도는 400℃이었다. 이들 실시예에서, 중간 저항율(8 내지 12Ωcm)의 단결정 실리콘 웨이퍼 기판 상으로 증착된 샘플 막으로부터 특성들을 얻었다. 모든 증착은 어드밴스드 에너지(Advanced Energy) 2000 RF 발생기가 장착된 200mm DXZ 챔버 중의 어플라이드 머티어리얼즈 프리시젼(Applied Materials Precision) 5000 시스템 상에서 수행하였다. 플라즈마는 13.56MHz의 단일 주파수를 가졌다.
표 1의 실시예에서, 두께 및 광학 특성, 예컨대 유전성 막의 굴절율을 SCI 필름테크(Filmtek) 굴절계 상에서 측정하였다. 굴절율은 632nm 파장의 광을 이용하여 측정하였다. 푸리에 적외선 분광법(FTIR)에 의한 데이터를, 질소 퍼지된 셀 내의 써모 니콜레트(Thermo Nicolet) 750 시스템을 이용하여 웨이퍼 상에서 수집하였다. 백그라운드 스펙트럼을 스펙트럼으로부터 CO2 및 물을 제거하기 위해 유사한 중간 저항율의 웨이퍼 상에서 수집하였다. 해상도 4cm-1를 갖는 32개의 스캔을 수집함으로써 데이터를 4000 내지 400cm-1의 범위 내에서 얻었다. 데이터를 처리하는데 OMNIC 소프트웨어 패키지를 사용하였다. 막 응력 측정은 레이저 빔 산란 장 치(laser beam scattering tool: Toho Technology Corp., Model: FLX2320S)를 이용하여 수행하였다.
Figure 112009069310811-pat00002
비스(이소프로필아미노)비닐메틸실란 및 암모니아를 이용하여 400℃에서 증착시킨 실리콘 니트라이드 막의 막 응력 데이터가 도 2에 도시되어 있다. 막들을 다양한 공정 조건, 예컨대 전구체 및 가스 유량, 압력 및 RF 전력 하에서 증착시켰다. 막들은 100 내지 350nm 범위 내의 두께를 갖는 단일 층이었다. 13.56MHz의 단일 주파수를 이용하여 플라즈마를 발생시켰다. 이들 막의 압축 응력은 -700 내지 -2400 메가 파스칼(MPa)의 범위내에 있었다. 이들 막은 유사한 공정 조건 하에서 BTBAS보다 약 1.5 내지 1.8배 더 높은 압축 응력을 나타내었다.
도 3은 최저(막 C) 및 최고(막 E) 압축 응력을 갖는 도 2로부터의 막의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 이러한 두개의 막은 유사한 세기의 NHx 스트레칭 및 벤딩 모드(bending mode)를 나타낸다. 그러나, 약 2190cm-1에서 SiH 피크에서 명확한 차이가 있었는데, 따라서 수소가 질소 또는 실리콘에 결합되었는지에서 주된 차이가 있음을 시사한다.
도 4는 NHx 대 SiH의 비와 응력 사이에서의 상관관계를 도시한다. 이 도면으로부터 확인할 수 있듯이, NHx 대 SiH의 비가 증가할수록 응력도 증가한다. 바람직하게는, 증착된 박막은 25 내지 85, 가장 바람직하게는 70의 N-H 대 Si-H의 비를 갖는다.
도 5는 응력에 대한 질소 결합된 수소(NHx)와 응력에 대한 실리콘 결합된 수소의 상관관계를 도시한다. 이 데이터는, 높은 수준의 NHx 부분에 추가하여, SiH 기의 감소가 높은 수준의 압축 응력의 생성에서 중요하다는 것을 나타낸다. NHx 부분으로부터 유래한 수소 함량은, 2.9 내지 3.5 H 함량/㎤ ×1022, 바람직하게는 3.3 내지 3.6 H 함량/㎤ ×1022의 범위 내에서 압축 응력을 증가시킨다.
실험 데이터는, 더 높은 응력값을 보유하는 막이 탄소를 함유하지 않는 것으로 확인되었음을 나타낸다. 전구체와 비교하여 과량으로 존재하는 암모니아에 의해 탄소가 에칭되어 제거됨이 유추된다. 더 높은 응력의 SiN 막에서는, 더 많은 Si-H 결합이 비닐 기의 히드로실릴화에 의해 제거되고 암모니아에 의한 에틸렌 가교의 제거에 의해 N-H로 대체된다.
실시예 2
표 1에 기재된 공정 조건 A 하에서, 비-비닐 전구체(예컨대 BABAS)를 사용한 경우의 막 응력은 BIPAVMS를 사용한 경우의 막 응력보다 낮았다.
Figure 112009069310811-pat00003
실시예 3
표 1에 기재된 공정 조건 A 하에서, 그러나 대안적인 장치 및 샤워헤드 구성을 이용한 경우에, 증착된 막의 응력은 비닐 기의 수가 전구체 내에서 증가함에 따라 증가하였다.
Figure 112009069310811-pat00004
도 1a 및 1b는 본 발명의 화학 전구체 종의 화학식을 나타낸다.
도 2는 다양한 공정 조건 하에서 BIPAVMS 및 암모니아의 PECVD 증착에 의해 형성된 막에 대한 응력값의 그래프이다.
도 3은 BIPAVMS 및 암모니아를 이용하여 PECVD로 증착된 실리콘 니트라이드 막의 FTIR 스펙트럼이다.
도 4는 실리콘 결합된 수소(SiH)에 대한 질소 결합된 수소(NHx)의 비 대 막 응력을 플롯팅하는 그래프이다.
도 5는 NHx 및 SiH 함량 대 막 응력을 플롯팅하는 그래프이다.

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  16. 하기 화학식을 갖는 전구체:
    [RR1N]xSiR3 y(R2)z
    상기 식에서,
    x + y + z = 4, x = 1-3, y = 0-2 및 z = 1-3이고;
    R, R1 및 R3은 독립적으로 수소, C1 내지 C10 알칸, C2 내지 C10알켄, 또는 C6 내지 C12 방향족으로 이루어진 군으로부터 선택되며;
    R2는 비닐, 알릴 또는 다른 비닐 함유 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되나, R2가 비닐 또는 알릴이고 x=2이며 y=0 또는 1인 경우, R 및 R1은 동시에 메틸 또는 에틸일 수 없으며, R2가 비닐인 경우, R3은 메틸일 수 없다.
  17. 제 16 항에 있어서, 비스(이소프로필아미노)디비닐실란(BIPADVS), 비스(이소프로필아미노)디알릴실란, 비스(t-부틸아미노)디비닐실란, 비스(t-부틸아미노)디알릴실란,비스(메틸에틸아미노)디알릴실란, 및 비스(메틸에틸아미노)디비닐실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전구체.
  18. 제 16 항에 있어서, 비스(이소프로필아미노)비닐실란, 비스(이소프로필아미노)알릴메틸실란, 비스(이소프로필아미노)알릴실란, 비스(t-부틸아미노)비닐실란, 비스(t-부틸아미노)알릴메틸실란, 비스(t-부틸아미노)알릴실란, 비스(메틸에틸아미노)비닐실란, 비스(메틸에틸아미노)알릴메틸실란, 비스(메틸에틸아미노)알릴실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전구체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101553863B1 (ko) 2008-11-12 2015-09-17 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 응력받은 ＳｉＮ 막에 대한 아미노 비닐실란 전구체

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8889235B2 (en) * 2009-05-13 2014-11-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dielectric barrier deposition using nitrogen containing precursor
US9997357B2 (en) 2010-04-15 2018-06-12 Lam Research Corporation Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors
US8637411B2 (en) 2010-04-15 2014-01-28 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US9257274B2 (en) 2010-04-15 2016-02-09 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method
US9892917B2 (en) 2010-04-15 2018-02-13 Lam Research Corporation Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications
US9373500B2 (en) 2014-02-21 2016-06-21 Lam Research Corporation Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for conformal encapsulation and gapfill applications
US8460753B2 (en) 2010-12-09 2013-06-11 Air Products And Chemicals, Inc. Methods for depositing silicon dioxide or silicon oxide films using aminovinylsilanes
US8647993B2 (en) * 2011-04-11 2014-02-11 Novellus Systems, Inc. Methods for UV-assisted conformal film deposition
US9447287B2 (en) * 2011-06-03 2016-09-20 Air Products And Chemicals, Inc. Compositions and processes for depositing carbon-doped silicon-containing films
JP6538300B2 (ja) 2012-11-08 2019-07-03 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドＮｏｖｅｌｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 感受性基材上にフィルムを蒸着するための方法
US9564312B2 (en) 2014-11-24 2017-02-07 Lam Research Corporation Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films
US10566187B2 (en) 2015-03-20 2020-02-18 Lam Research Corporation Ultrathin atomic layer deposition film accuracy thickness control
KR20170019668A (ko) * 2015-08-12 2017-02-22 (주)디엔에프 플라즈마 원자층 증착법을 이용한 실리콘 질화 박막의 제조방법
US9773643B1 (en) 2016-06-30 2017-09-26 Lam Research Corporation Apparatus and method for deposition and etch in gap fill
US10062563B2 (en) 2016-07-01 2018-08-28 Lam Research Corporation Selective atomic layer deposition with post-dose treatment
WO2018016871A1 (ko) * 2016-07-22 2018-01-25 (주)디엔에프 플라즈마 원자층 증착법을 이용한 실리콘 질화 박막의 제조방법
US10037884B2 (en) 2016-08-31 2018-07-31 Lam Research Corporation Selective atomic layer deposition for gapfill using sacrificial underlayer
US10269559B2 (en) 2017-09-13 2019-04-23 Lam Research Corporation Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer
KR20210118284A (ko) * 2020-03-19 2021-09-30 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN114447435A (zh) * 2022-01-21 2022-05-06 恒实科技发展(南京)有限公司 用于锂二次电池的非水电解液及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1441042A1 (en) * 2003-01-23 2004-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Precursors for depositing silicon containing films and processes thereof
JP2006294485A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法及び表示装置
EP1932941A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-18 Air Products and Chemicals, Inc. Thermal etch process for cleaning CVD chambers

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2854787B2 (ja) * 1993-08-31 1999-02-03 信越化学工業株式会社 シリコーンゴム組成物の製造方法
JP3430097B2 (ja) 1999-12-22 2003-07-28 日本電気株式会社 薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法
JP2002246381A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Anelva Corp Ｃｖｄ方法
JP2004223769A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Dainippon Printing Co Ltd 透明積層フィルム、反射防止フィルム及びそれを用いた偏光板、液晶表示装置
US7579496B2 (en) * 2003-10-10 2009-08-25 Advanced Technology Materials, Inc. Monosilane or disilane derivatives and method for low temperature deposition of silicon-containing films using the same
JP2005310861A (ja) 2004-04-19 2005-11-04 Mitsui Chemicals Inc 炭化窒化珪素膜の形成方法
US7129187B2 (en) * 2004-07-14 2006-10-31 Tokyo Electron Limited Low-temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition of silicon-nitrogen-containing films
US20060045986A1 (en) 2004-08-30 2006-03-02 Hochberg Arthur K Silicon nitride from aminosilane using PECVD
JP2006120992A (ja) 2004-10-25 2006-05-11 C Bui Res:Kk シリコン窒化膜の製造方法及びその製造装置
US20060182885A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Xinjian Lei Preparation of metal silicon nitride films via cyclic deposition
US7875556B2 (en) 2005-05-16 2011-01-25 Air Products And Chemicals, Inc. Precursors for CVD silicon carbo-nitride and silicon nitride films
US7732342B2 (en) * 2005-05-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Method to increase the compressive stress of PECVD silicon nitride films
WO2006129773A1 (ja) * 2005-05-31 2006-12-07 Toho Catalyst Co., Ltd. アミノシラン化合物、オレフィン類重合用触媒成分および触媒並びにこれを用いたオレフィン類重合体の製造方法
JP2007092166A (ja) * 2005-09-02 2007-04-12 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku 薄膜堆積装置、薄膜堆積方法及び化合物薄膜
US7790635B2 (en) * 2006-12-14 2010-09-07 Applied Materials, Inc. Method to increase the compressive stress of PECVD dielectric films
JPWO2008096616A1 (ja) 2007-02-05 2010-05-20 コニカミノルタホールディングス株式会社 透明ガスバリア性フィルム及びその製造方法
JP5391557B2 (ja) * 2007-02-28 2014-01-15 住友化学株式会社 共役ジエン系重合体、共役ジエン系重合体の製造方法及び共役ジエン系重合体組成物
US8580993B2 (en) * 2008-11-12 2013-11-12 Air Products And Chemicals, Inc. Amino vinylsilane precursors for stressed SiN films

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1441042A1 (en) * 2003-01-23 2004-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Precursors for depositing silicon containing films and processes thereof
JP2006294485A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法及び表示装置
EP1932941A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-18 Air Products and Chemicals, Inc. Thermal etch process for cleaning CVD chambers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101553863B1 (ko) 2008-11-12 2015-09-17 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 응력받은 ＳｉＮ 막에 대한 아미노 비닐실란 전구체

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