TW201500365A - 氮雜－多矽烷前驅物及包含氮雜－多矽烷前驅物的膜沉積方法 - Google Patents

氮雜－多矽烷前驅物及包含氮雜－多矽烷前驅物的膜沉積方法 Download PDF

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Abstract

本文所述的是形成含矽膜的前驅物及方法。在一態樣中，提供一種下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： □ 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C10環狀烷基胺基；其中式IA中的R1不能均為甲基，式IB中的R1及R2不能均為異丙基、第三丁基和苯甲基而且R3及R4不能均為甲基和苯基。

Description

氮雜-多矽烷前驅物及包含氮雜-多矽烷前驅物的膜沉積方法 相關申請案之交互參照
本案請求2013年，6月26日申請的美國臨時申請案第61/839,536號的權益，在此以引用的方式將其全文併入本文。
本文描述的是前驅物，特別是能用於沉積含矽膜的含矽化合物及其組合物該等含矽膜包括，但不限於，矽、非晶矽、結晶性矽、氮化矽、氧化矽、摻碳氧化矽、碳氮化矽和氧氮化矽膜。在又另一態樣中，本文描述的是該等氮雜-多矽烷前驅物在裝配積體電路裝置時用於沉積含矽膜的用途。在各個不同態樣中，該等氮雜-多矽烷前驅物可用於多變的沉積方法，包括，但不限於，原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、電漿強化化學氣相沉積(PECVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)及大氣壓力化學氣相沉積。
有數類含矽化合物能當含矽膜例如，但不限於， 氧化矽、摻碳氧化矽或氮化矽膜的前驅物使用。適於當前驅物使用的這些化合物之實例包括矽烷類、二矽烷類、氯矽烷類、多矽烷類、胺基矽烷類及疊氮基矽烷類。惰性載送氣體或稀釋劑例如，但不限於，氦、氫、氮等等，也用以運送該等前驅物至反應艙。
低壓化學氣相沉積(LPCVD)方法是半導體業沉積含矽膜所用的更廣為接受的方法之一。使用氨的低壓化學氣相沉積(LPCVD)可能需要高於750℃的沉積溫度以獲得適度的生長速率及均勻度。較高的沉積溫度通常係用以提供改善的膜性質。生長氮化矽或其他含矽膜更常見的工業方法之一是透過低壓化學氣相沉積於熱壁反應器中於>750℃的溫度下使用該等前驅物甲矽烷、二氯矽烷及/或氨。然而，使用此方法有數個缺點。舉例來說，某些前驅物，例如甲矽烷係自燃性。這可能存在處理和使用的問題。另外，由甲矽烷和二氯矽烷沉積的膜可能含有某些雜質。舉例來說，使用二氯矽烷沉積的膜可能含有某些雜質，例如氯及氯化銨，其係依沉積過程中的副產物之形式生成。使用甲矽烷沉積的膜可能含有氫。
沉積氮化矽膜使用用的前驅物例如BTBAS及氯矽烷類一般於高於550℃的溫度下沉積該等膜。半導體裝置微型化及低熱預算的趨勢需要較低製程溫度及較高沉積速率。該等矽膜沉積用的溫度要降低以防止晶格中的離子擴散，特別是包含金屬化層且在許多第III至V族及第II至VI族裝置上的那些基材。因此，此技藝中必須要提供用於沉積 含矽膜，例如氧化矽、摻碳氧化矽、氧氮化矽或氮化矽膜的前驅物，該等前驅物具有充分化學反應性以便能經由CVD、ALD或其他方法於550℃或更低或其至於室溫下沉積。
題名為“Disilanyl-amines-Compounds Comprising the Structure Unit Si-Si-N,as Single-Source Precursors for Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PE-CVD)of Silicon Nitride”,Schuh et al.,Zeitschrift Für Anorganische und Allgemeine Chemie,619(1993),pp.1347-52的參考資料描述用於氮化矽膜的PECVD之可能的單源前驅物，其中該等前驅物具有Si-Si-N結構單元例如(Et2N)2HSi-SiH3、(Et2N)2HSi-SiH(NEt2)2、[(i-Pr)2N]H2Si-SiH3及[(i-Pr)2N]H2Si-SiH2[N(i-Pr)2]。該前驅物1,2-雙(二異丙基胺基)二矽烷(BIPADS)係用於氮化矽膜的PECVD沉積。由BIPADS前驅物所產生的膜顯現介於1.631至1.814的折射率而且具有低碳和非常低氧含量但是高(Si-鍵結的)氫含量。
題名為“1,2-Disilanediyl Bis(triflate),F3CSO3-SiH2-SiH2-O3SCF3,as the Key Intermediate for a Facile Preparation of Open-Chain and Cyclic 1,1-and 1,2-DiaminoDisilanes”,Sölder et al.,Inorganic Chemistry,36(1997),pp.1758-63的參考資料描述藉著完全氫化的矽鍵聯以高產率合成數種開鏈環狀二胺基二矽烷類的方法。
題名為"Proton magnetic resonance spectra and base strengths of disilanylamines."Abedini et al.,Quarterly Bulletin of the Faculty of Science,Tehran University 3(4)：1-6的參考資料揭示從二甲矽烷基胺類的PMR光譜可知其鹼性依此順序降低：Me3N>H3SiSiH2NMe2>(H3SiSiH2)2NMe>(H3SiSiH2)3N。
美國專利第5,660,895號描述以PECVD方法於低溫下使用二矽烷(Si2H6)及一氧化氮沉積高品質SiO2膜的方法。
美國專利第7,019,159及7,064,083號描述製備不含氯並且具有下式的矽烷化合物或陸(單烴基胺基)二矽烷的組合物及方法：((R)HN)3-Si-Si-(NH(R))3，其中R獨立地表示C1至C4烴基。該等陸(單烴基胺基)二矽烷前驅物係用於沉積氮化矽或氧氮化矽膜。
美國專利第US8153832號描述具有下式的伍(二甲基胺基)二矽烷化合物：Si2(NMe2)5Y，其中Y係選自由以下所組成的群組：H、Cl或胺基，及其供製造SiN或SiON的閘極含矽膜或蝕刻阻擋含矽膜的用途。
美國專利公開第2009/0209081 A描述使用陸(單烷基胺基)二矽烷例如陸(乙基胺基)二矽烷當矽來源及臭氧當氧化劑將含二氧化矽薄膜沉積於基材上的方法。成長速率為約1.1Å/循環。
美國專利第7,077,904號描述使用六氯二矽烷當矽來源及水當氧化劑在觸媒例如吡啶存在之下將含二氧化矽薄膜沉積於基材上的方法。成長速率於50至140℃的基材溫度下係介於約2.6至0.6Å/循環。
美國專利公開第2013/0109155號描述使用具有二矽原子的胺基矽烷為底質的氣體例如陸乙基胺基二矽烷(C12H36N6Si2)形成薄膜的晶種層之方法。其他具有下式的胺基矽烷類也可使用：(1)(R1R2)N)nSi2H6-n-m(R3)m...n：胺基數目，m：烷基數目，或(2)(R1)NH)nSi2H6-n-m(R3)m...n：胺基數目，m：烷基數目。在式(1)和(2)中，R1、R2、R3=CH3、C2H5、C3H7、R1=R2=R3，或可能彼此不同，n=介於1至6的整數且m=0，及1至5。
美國專利編號：7,446,217；7,531,679；7,713,346；7,786,320；7,887,883；及7,910,765描述包含至少一以烷基胺基及/或二烷基胺基官能基完全取代的二矽烷衍生物的矽烷前驅物。
本文描述的是氮雜-多矽烷前驅物，其具有一或更多以下者：Si-N鍵、Si-Si鍵、SiH2基團及其組合，更明確地說至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團；其組合物；及使用該等前驅物將含矽膜(例如，但不限於，非晶矽、結晶性矽、氧化矽、摻碳氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、碳化矽、碳氮化矽及其組合)形成於基材至少一部分上的方法。除此之外，本文所述的是包含本文所述的氮雜-多矽烷之組合物，其中該氮雜-多矽烷實質上不含至少一選自胺類、鹵化物、較高分子量物種及微量金屬者。在各個不同具體實施例中，該組合物可另外包含溶劑。本文也有揭示將含矽膜或 塗層形成於待處理的物體，例如，舉例來說，半導體晶圓，上的方法。在本文所述的方法之一具體實施例中，於沉積艙中在產生氧化矽或摻碳氧化矽膜的條件之下使用氮雜-多矽烷前驅物及含氧來源將包含矽及氧的膜沉積於該基材上。在本文所述的方法之另一具體實施例中，於沉積艙中在產生氮化矽膜的條件之下使用氮雜-多矽烷前驅物及含氮前驅物將包含矽及氮的膜沉積於該基材上。在另一具體實施例中，本文所述的氮雜-多矽烷前驅物也能使用供含金屬膜例如但不限於，金屬氧化物膜或金屬氮化物膜，用的摻雜劑。在本文所述的組合物及方法中，使用具有本文所述的式子之氮雜-多矽烷當成該等含矽前驅物的至少一者。
在一態樣中，本文所述的氮雜-多矽烷前驅物係由下式IA、IB和IC表示並且包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分 支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；其中式IA中的R1不能均為甲基，式IB中的R1及R2不能均為異丙基、第三丁基和苯甲基及式IC中的R3及R4不能均為甲基和苯基。
在另一態樣中，提供一種組合物，其包含：(a)至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；(b)一溶劑，其具有一沸點而且該溶劑的沸點與該至少一氮雜-多矽烷的沸點之間的差異係40℃或更小。關於後者，該氮雜-多矽烷與溶劑之間的沸點差異係40℃或更小，20℃或更小或10℃或 更小。在某些具體實施例中，該組合物中的溶劑包括，但不限於，醚、三級胺、烷基烴、芳香族烴、三級胺基醚。
在另一態樣中，提供一種將含矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其包含：將該基材的至少一表面提供於反應艙；及藉由選自選自化學氣相沉積製程和原子層沉積製程的沉積製程使用至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物將該含矽膜形成於該至少一表面上，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基。
在另一態樣中，提供一種將含矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其包含： 將該基材的至少一表面提供於反應艙；及藉由選自選自化學氣相沉積製程和原子層沉積製程的沉積製程使用至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物將該含矽膜形成於該至少一表面上，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基。
在另一態樣中，提供一種藉著原子層沉積製程或ALD類的製程形成含矽膜或摻碳氧化矽膜之方法，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物提供於該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵 及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以洗淨氣體洗淨該反應器；d. 將含氧來源引進該反應器；及e. 以洗淨氣體洗淨該反應器；其中重複進行步驟b至e直到獲得所欲的膜厚度為止。在某些具體實施例中，式IB中的R1及R2相同。在其他具體實施例中，式IB中的R1及R2不同。
在另一態樣中，提供一種利用CVD製程將選自氧化矽膜和摻碳氧化矽膜之膜形成於基材的至少一表面上之方法，其包含： a. 將基材提供於反應器； b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及c. 提供含氧來源以將該膜沉積於該至少一表面上。在該方法的某些具體實施例中，式IB中的R1及R2相同。在其他具體實施例中，式IB中的R1及R2不同。
在另一態樣中，提供一種經由原子層沉積製程形成氮化矽膜之方法，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及 至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以洗淨氣體洗淨該反應器；d. 將含氮來源引進該反應器；e. 以洗淨氣體洗淨該反應器；及其中重複進行步驟b至e直到獲得所欲的氮化矽膜厚度為止。在某些具體實施例中，式IB中的R1及R2相同。在其他具體實施例中，式IB中的R1及R2不同。
在另一態樣中，提供一種利用CVD製程將氮化矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其包含：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅 物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；e. 提供含氮來源，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物與該含氮來源反應以將該膜沉積於該至少一表面上。在某些具體實施例中，式IB中的R1及R2相同。在其他具體實施例中，式IB中的R1及R2不同。
在本文所述的另一具體實施例中，該製程係沉積非晶性或結晶性矽膜。在此具體實施例中，該方法包含：將一或更多基材置於被加熱至介於約周遭溫度至約700℃的一或更多溫度的反應器中；引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅 物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及提供還原劑來源至該反應器以與被吸附的氮雜-多矽烷至少部分反應並且將含矽膜沉積於該一或更多基材上。該還原劑係選自由以下所組成的群組：氫、氫電漿及氯化氫。在該CVD方法的某些具體實施例中，該反應器係於該引進步驟期間保持於介於10毫托耳至760托耳的壓力。以上的步驟定義了本文所述方法的一個循環，而且該步驟的循環能重複進行到獲得所欲的膜厚度為止。在某些具體實施例中，式IB中的R1及R2相同。在其他具體實施例中，式IB中的R1及R2不同。
在另一態樣中，提供一種藉由原子層沉積或循環式化學氣相沉積製程沉積非晶性或結晶性矽膜之方法，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基，其中重複進行步驟b直到獲得所欲的膜厚度為止。在某些具體實施例中，該膜的厚度可能是1Å或更大，或1至10,000Å，或1至1000Å，或1至100Å。
在另一態樣中，本文所述的是一種用於沉積一或 更多具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物之容器。在一特定具體實施例中，該容器包含至少一裝配適當閥及配件以便能將一或更多前驅物運送至供CVD或ALD製程用的反應器之可加壓容器(較佳為不銹鋼製)。
圖1提供3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷的質譜(MS)。
本文所述的氮雜-多矽烷係當前驅物使用以形成化學計量及非化學計量的含矽膜例如，但不限於，非晶性矽、結晶性矽、氧化矽、氧碳化矽、氮化矽、氧氮化矽及氧碳氮化矽。這些前驅物也能當成，舉例來說，含金屬膜的摻雜劑使用。用於半導體製程的氮雜-多矽烷前驅物通常為高純度揮發性液態前驅物化筟藥品，其係以氣體形式運送至沉積艙或反應器以藉由半導體裝置用的CVD或ALD製程沉積含矽膜。用於沉積的前驅物材料選擇取決於所欲產生的含矽材料或膜。舉例來說，前驅物材料可就其化學元素含量、該等化學元素的化學計量比及/或在CVD作用之下所產生的含矽膜或塗層。該前驅物材料也可就多個不同其他特性例如成本、相對低毒性、處理特性、使液相保持於室溫下的能力、揮發性、分子量及/或其他考量因素做選擇。在某些具體實施例中，本文所述的前驅物能藉由任何數目的裝置運送至該反應器系 統，較佳地使用裝配適當閥及配件的可加壓不銹鋼容器，以便能將液相前驅物運送至沉積艙或反應器。
本文所述的氮雜-多矽烷前驅物顯現使其非常適合當成微電子裝置製程中的CVD或ALD前驅物的反應性和安定性之均衡。關於反應性，某些前驅物可能具有太高而無法被汽化並且運送至該反應器以便以膜形式沉積於基材上的沸點。具有相對較高沸點的前驅物要求該運送容器及管道必須於該前驅物的沸點或更高在指定真空度之下加熱以防止凝結或粒子形成於該容器、管道或二者中。關於安定性，當其他前驅物降解時其可能生成甲矽烷(SiH4)或二矽烷(Si2H6)。甲矽烷於室溫下具有自燃性或其能自發性地燃燒而出現安全和處理上的問題。再者，甲矽烷或二矽烷及其他副產物的形成使該前驅物的純度水準降低而且就可靠的半導體製造而言小到像1至2%般的化學純化變化可能就被視為不能接受。在某些具體實施例中，本文所述的具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物在儲存經過6個月或更久，或1年或更久以後包含2重量%或更小，或1重量%或更小，或0.5重量%或更小的副產物(例如相對的雙-二矽烷副產物)，那表示具有貯藏安定性。除了前述優點以外，在某些具體實施例中，例如利用ALD、ALD-likc、PEALD或CCVD沉積方法沉積氧化矽或氮化矽或矽膜的具體實施例，本文所述的氮雜-多矽烷前驅物可能能於較低溫度下沉積高密度材料，例如，500℃或更低或400℃或更低，300℃或更低，200℃或更低，100℃或更低或50℃或更低。在一特定具體實施例中，該氮雜-多矽烷前 驅物，例如3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、2,4-雙(異丙基)-二氮雜-1,3,5-三矽雜環戊烷、2,4-雙(第三丁基)-二氮雜-1,3,5-三矽雜環戊烷、2,4-雙(第三丁基)-二氮雜-1,3,5-三矽雜環戊烷，均能用以藉著ALD或PEALD於低到像50℃或更低般的溫度下或於周遭或室溫(例如，25℃)下沉積含矽膜。
在一具體實施例中，本文所述的是用於形成含矽膜的組合物，其包含：本文所述的具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷及溶劑。不欲受任何理論所束縛，咸相信本文所述的組合物比起純有機胺基矽烷或六氯二矽烷可提供一或更多優點。這些優點包括：該氮雜-多矽烷於半導體製程中較好的應用、經歷長時期儲存較好的安定性、藉由閃蒸較乾淨的汽化及/或總體更安定的直接液體注射(DLI)化學氣相沉積製 程。該組合物中的氮雜-多矽烷重量百分比能介於1至99%，剩下部分為溶劑，其中該溶劑不會與該氮雜-多矽烷反應而且具有類似於該氮雜-多矽烷的沸點。關於後者，相較之下，該組合物中的氮雜-多矽烷和溶劑的沸點之間的差異係40℃或更小，更佳地20℃或更小或10℃或更小。示範組合物包括，但不限於，二-異-3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷(沸點約150℃)及辛烷(沸點125至126℃)的混合物、二-異-3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷(沸點約150℃)及乙基環己烷(沸點130至132℃)的混合物、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷(沸點約200℃)及2,2’-氧雙(N,N-二甲基乙胺)(沸點，189℃)。
在一態樣中，本文所述的前驅物包含至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、 C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C6環狀烷基胺基；其中式IA中的R1不能均為甲基，式IB中的R1及R2不能均為異丙基、第三丁基和苯甲基而且R3及R4不能均為甲基和苯基。
在另一態樣中，提供一種組合物，其包含：(a)至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；及(b)具有一沸點的溶劑，其中該溶劑的沸點與該至少一氮雜-多矽烷的沸點之間的差異係40℃或更小或120℃或更小或10℃或更小。示範溶劑包括，但不限於，醚、三級胺、烷基烴、芳香族烴、三級胺基醚。
在另一態樣中，提供一種將含矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其包含：將該基材的至少一表面提供於反應艙；及藉由選自化學氣相沉積製程和原子層沉積製程的沉積製程使用至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物將該含矽膜形成於該至少一表面上，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係各自獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基。
在本文的式子中及說明裡各處，該措辭“烷基”表示具有1至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子的烴基。示範烷基包括，但不限於，甲基、乙基、正-丙基、異-丙基、正-丁基、第二-丁基、異-丁基、第三-丁基第三戊基。式IA 中的R1及式IB中的R1和R2為烷基的示範氮雜-多矽烷類包括，但不限於：
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“環狀烷基”表示具有3至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子的環狀官能基。示範環狀烷基包括，但不限於，環丁基、環戊基、環己基及環辛基。式IA中的R1及式IB中的R1和R2為環狀烷基的示範氮雜-多矽烷類包括，但不限於：
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“雜環族烷基”表示具有3至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子的環狀官能基以及至少一氧原子或氮原子或二者。示範環狀烷基包括，但不限於，環丁基、環戊基、環己基及環辛基。具有雜環族烷基的示範氮雜-多矽烷類包括，但不限於：
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“芳基”表示具有5至12個碳原子或6至10個碳原子的芳香族環狀官能基。示範芳基包括，但不限於，苯基、苯甲基、氯苯甲基、甲苯基及鄰-二甲苯基。具有芳基的示範氮雜-多矽烷包括，但不限於：
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“雜芳基”表示具有3至12個碳原子或3至10個碳原子以及至少一氧原 子或氮原子或二者的芳香族環狀官能基。示範芳基包括，但不限於，苯基、苯甲基、氯苯甲基、甲苯基及鄰-二甲苯基。式IA中的R1具有雜芳基的示範氮雜-多矽烷包括，但不限於：
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“烯基”表示具有一或更多碳-碳雙鍵並且具有3至10或3至6或3至4個碳原子的基團。
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“炔基”表示具有一或更多碳-碳叁鍵並且具有3至10或3至6或3至4個碳原子的基團。
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“伸烷基”表示具有1至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子而且連至二矽原子的烴基。示範伸烷基包括，但不限於，亞甲基(-CH2-)、伸乙基(-CH2CH2-)、伸丙基(-CH2CH2CH2-)、伸異丙基(-CH(Me)CH2-)。
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“二烷基胺基”表示鍵結於兩個具有1至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子的氮。示範二烷基胺基包括，但不限於，二甲基胺 基、二乙基胺基、二-正-丙基胺基、二異丙基胺基、二-第二丁基胺基。
在該等式子中及說明裡各處，該措辭“環狀烷基胺基”表示鍵結於具有3至10或4至10個碳原子或5至10個碳原子的環狀環中的兩個碳原子之氮。示範環狀烷基胺基包括，但不限於，1-六氫吡啶基、2,6-二甲基-1-六氫吡啶基、1-吡咯啶基、2,5-二甲基吡咯啶基。
在某些具體實施例中，該式IA、IB及IC的烷基、烯基、炔基及/或芳基中的一或更多者可能被取代或有一或更多原子或原子基團被取代以代替，舉例來說，氫原子。示範取代基包括，但不限於，氧、硫、鹵素原子(例如，F、Cl、I或Br)、氮及磷。在其他具體實施例中，式I中的烷基、烯基、炔基、烷氧基、二烷基胺基芳基及/或拉電子基團中的一或更多者可能未經取代。
不欲被理論束縛，咸相信多數氮雜-多矽烷前驅物，例如具有包含以下的一或更多者的那些本文所述的式IA、IB及IC之氮雜-多矽烷：Si-N鍵、Si-Si鍵及至少二SiH2基團或其組合，優於僅含有Si-N和Si-Si鍵或僅含有Si-Cl和Si-Si鍵的習知氮雜-多矽烷前驅物。關此，咸相信具有四或五SiH基團、一Si-N鍵和一Si-Si鍵的本文所述的氮雜-多矽烷使其比其他氮雜-多矽烷前驅物更具反應性，而使沉積溫度能比其他習知氮雜-多矽烷，例如，舉例來說，六氯二矽烷，更低。咸相信本文所述的式IA、IB及IC前驅物的獨特結構允許400℃或更低，300℃或更低，200℃或更低，100℃或更 低或25℃的沉積溫度。
在某些具體實施例中，具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷能藉由使單氯二矽烷(MCDS)或單溴二矽烷(MBDS)或較低分子量二烷基胺基二矽烷例如二異丙基胺基二矽烷或二-第二丁基胺基二矽烷與具有以下式II的一級胺於有機溶劑或溶劑混合物中反應而製備。
R1-NH2 R2-NH2 II
在式II中，R1及R2與式IA和IB所描繪的取代基中的情況相同。以下方程式1提供可用以製造具有本文所述的式IA及IB的氮雜-多矽烷的反應式或合成途徑的非限定實例。該方程式(1)的反應能在有(例如，存有)或沒有(例如，沒存有)有機溶劑的情況下進行。在使用有機溶劑的多數具體實施例中，適當有機溶劑的實例包括，但不限於，烴例如己烷類、辛烷、甲苯及醚類例如二乙醚和四氫呋喃(THF)。在各個不同具體實施例中，若使用溶劑則反應溫度係介於約-70℃至運用溶劑的沸點。產生的氮雜-多矽烷能，舉例來說，經由真空蒸餾在移除所有副產物以及任何可能存有的溶劑以後被純化。
方程式1係製造具有式IA的氮雜-多矽烷之一合成途徑，其涉及介於單鹵基二矽烷(XSiH2SiH3，其中X=Cl,Br,I)與存於式II中的二級胺之間的反應。其他合成途徑也可能 用以製造先前技藝，題名為“Disilanyl-amines-Compounds Comprising the Structure Unit Si-Si-N,as Single-Source Precursors for Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PE-CVD)of Silicon Nitride”,Schuh et al.,Zeitschrift Für Anorganische und Allgemeine Chemie,619(1993),pp.1347-52的參考資料，所揭示的這些氮雜-多矽烷。
用以形成該等含矽膜或塗層的方法係沉積製程。用於本文所揭示的方法之適當沉積製程的實例包括，但不限於，循環式CVD(CCVD)、MOCVD(Metal Organic CVD)、熱化學氣相沉積、電漿強化氣相沉積(“PECVD”)、高密度PECVD、光子輔助CVD、電漿-光子輔助CVD(“PPECVD”)、低溫化學氣相沉積、化學輔助氣相沉積、熱絲極化學氣相沉積、液態聚合物前驅物的CVD、由超臨界流體沉積及低能CVD(LECVD)。在某些具體實施例中，該等含金屬膜係藉由原子層沉積(ALD)、電漿強化ALD(PEALD)或電漿強化循環式CVD(PECCVD)製程沉積。如本文所用的，該措辭“化學氣相沉積製程”表示基材暴露於一或更多揮發性前驅物，該前驅物於該基材表面反應及/或分解以產生所欲沉積作用的任何製程。如本文所用的，該措辭“原子層沉積製程”表示將材料的膜沉積於多種不同組成的基材上之自限性(例如，各反應周期中沉積的膜材料量恆定)的連續表面化學。儘管本文所用的前驅物、試劑及來源有時候可能被描述成“氣態”，但是咸了解該等前驅物可能是液態或固態，該等前驅物經由直接汽化、起泡或昇華利用或沒用惰性氣體轉移至該反 應器中。在一些案例中，該等經汽化的前驅物能通過電漿產生器。在一具體實施例中，該含矽膜係利用ALD製程沉積。在另一具體實施例中，該含矽膜係利用CCVD製程沉積。在另一具體實施例中，該含矽膜係利用熱CVD製程沉積。本文所用的措辭“反應器”包括，但不限於，反應艙或沉積艙。
在某些具體實施例中，本文所揭露的方法在引進該反應器以前及/或期間藉由分開該等前驅物的ALD或CCVD方法避免該等前驅物的預反應。關此，利用沉積技術例如ALD或CCVD方法來沉積該含矽膜。在一具體實施例中，該膜係經由ALD製程藉由使該基材表面輪流暴露於該含矽前驅物、含氧來源、含氮來源或其他前驅物或試劑中的其一或更多者而沉積。膜成長藉由表面反應、各前驅物或試劑的脈衝時間長度及沉積溫度的自限性控制來進行。然而，一旦該基材的表面達到飽和，便停止該膜生長。
在某些具體實施例中，本文所述的方法另外包含具有以上式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物以外之一或更多其他含矽前驅物。其他含矽前驅物的實例包括，但不限於，甲矽烷、二矽烷、單胺基矽烷(例如，二異丙基胺基矽烷、二-第二丁基胺基矽烷、苯基甲基胺基矽烷；有機矽化合物例如三甲矽烷基胺(TSA)；單胺基矽烷(二異丙基胺基矽烷、二-第二丁基胺基矽烷、苯基甲基胺基矽烷)；單胺基矽烷(二異丙基胺基矽烷、二-第二丁基胺基矽烷、苯基甲基胺基矽烷)；矽氧烷類(例如六甲基二矽氧烷(HMDSO)和二甲基矽氧烷(DMSO))；有機矽烷類(例如，甲基矽烷、二甲基矽烷、二乙 基矽烷、乙烯基三甲基矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、乙基矽烷、二甲矽烷基甲烷、2,4-二矽雜戊烷、1,4-二矽雜丁烷、2,5-二矽雜己烷、2,2-二甲矽烷基丙烷、1,3,5-三矽雜環己烷及這些化合物的氟化衍生物)；含苯基的有機矽化合物(例如，二甲基苯基矽烷和二苯基甲基矽烷)；含氧的有機矽化合物，例如，二甲基二甲氧基矽烷；1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷；1,1,3,3-四甲基二矽氧烷；1,3,5,7-四矽雜-4-側氧基-庚烷；2,4,6,8-四矽雜-3,7-二側氧基-壬烷；2,2-二甲基-2,4,6,8-四矽雜-3,7-二側氧基-壬烷；八甲基環四矽氧烷；[1,3,5,7,9]-五甲基環五矽氧烷；1,3,5,7-四矽雜-2,6-二側氧基-環辛烷；六甲基環三矽氧烷；1,3-二甲基二矽氧烷；1,3,5,7,9-五甲基環五矽氧烷；六甲氧基二矽氧烷及這些化合物的氟化衍生物。
依據該沉積方法，在某些具體實施例中，該一或更多含矽前驅物可以預定莫耳體積或約0.1至約1000微莫耳引進該反應器。在各個不同具體實施例中，該含矽及/或氮雜-多矽烷前驅物可經歷預定時期引進該反應器。在某些具體實施例中，該時期介於約0.001至約500秒。
在某些具體實施例中，利用本文所述的方法沉積旳含矽膜係於氧存在的情形下使用包含氧的氧來源、試劑或前驅物形成。含氧來源可依照至少一氧來源的形式引進該反應器及/或可能附帶地存在於該沉積製程所用的其他前驅物中。適合的含氧來源氣體可包括，舉例來說，水(H2O)(例如，去離子水、純水及/或蒸餾水)、氧(O2)、氧電漿、水電漿、臭氧(O3)、NO、N2O、NO2、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、 CO2電漿及其組合。在某些具體實施例中，該含氧來源包含於介於約1至約2000標準立方釐米(sccm)或約1至約1000sccm的流速下引進該反應器的含氧來源氣體。該含氧來源能引進經歷介於約0.1至約100秒的時間。在一特定具體實施例中，該含氧來源包含具有10℃或更高溫度的水。在藉由ALD或循環式CVD製程沉積該膜的多數具體實施例中，該前驅物脈衝可具有大於0.01秒的脈衝時期，而且該含氧來源可具有小於0.01秒的脈衝時期，而該水脈衝時期可具有小於0.01秒的脈衝時期。在又另一具體實施例中，介於該等脈衝之間的洗淨時期可能小到0秒或連續地脈衝而於其間沒有洗淨。該含氧來源或試劑係依照對該矽前驅物小於1：1的比率的莫耳量提供，以致於至少一些碳留在原沉積的含矽膜中。
在某些具體實施例中，該等含矽膜包含矽和氮。在這些具體實施例中，利用本文所述的方法沉積的含矽膜係於含氮來源存在之下形成。含氮來源可依照至少一含氮來源的形式引進該反應器及/或可能附帶地存在於該沉積製程所用的其他前驅物中。適合的含氮來源氣體可能包括，舉例來說，氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、氮/氦電漿、氮/氫電漿及其混合物。在某些具體實施例中，該含氮來源包含於介於約1至約2000標準立方釐米(sccm)或約1至約1000sccm的流速下引進該反應器的氨電漿或氫/氮電漿來源氣體。該含氮來源能引進經歷介於約0.1至約100秒的時間。在藉由ALD或循環式CVD製程沉積該膜的多數具體實施例中，該前驅物脈衝可具有大於0.01秒的 脈衝時期，而且該含氮來源可具有小於0.01秒的脈衝時期，而該水脈衝時期可具有小於0.01秒的脈衝時期。在又另一具體實施例中，介於該等脈衝之間的洗淨時期可能小到0秒或連續地脈衝而於其間沒有洗淨。
本文所揭露的沉積方法可能涉及一或更多洗淨氣體。該洗淨氣體，其係用以洗掉沒消耗的反應物及/或反應副產物，係不會與該等前驅物反應的惰性氣體。示範洗淨氣體包括，但不限於，氬(Ar)、氮(N2)、氦(He)、氖、氫(H2)及其混合物。在某些具體實施例中，洗淨氣體例如Ar係於介於約10至約2000sccm的流速下供入該反應器經歷約0.1至1000秒，藉以洗淨該未反應的材料和可能留在該反應器中的任何副產物。
供應該等前驅物、含氧來源、該含氮來源、及/或其他前驅物、來源氣體、及/或試劑的分別步驟可藉由變化供應彼等的時期來進行以改變所得含矽膜的化學計量組成。
把能量施加於該前驅物、含氮來源、還原劑、其他前驅物或其組合中的至少其一以引發反應並且將該含矽膜或塗層形成於該基材上。此能量可藉由以下提供，但不限於，熱、電漿、脈衝電漿、螺旋電漿、高密度電漿、誘導耦合電漿、X-射線、電子束、光子、遠距電漿方法及其組合。在某些具體實施例中，二次射頻頻率來源可用以變更該基材表面處的電漿特徵。在該沉積涉及電漿的具體實施例中，該電漿產生的製程可能包含該電漿直接在該反應器中產生的直接電漿產生製程，或者電漿在該反應器外部產生並且供應至該反 應器內的遠距電漿產生方法。
該等氮雜-多矽烷前驅物及/或其他含矽前驅物可依各式各樣的方式輸送給該反應艙，例如CVD或ALD反應器。在一具體實施例中，可利用液體輸送系統。在一可供選用的具體實施例中，可運用合併液體輸送和閃蒸的處理單元，例如，舉例來說，明尼蘇達州，肖爾維市的MSP股份有限公司製造的渦輪汽化器，以使低揮發性材料能依體積輸送，導致可再現的輸送和沉積而不會使該前驅物熱分解。在液體輸送配方中，本文所述的前驅物可以純液體形式輸送，或者，可依溶劑配方或其組合物方式運用。因此，在某些具體實施例中，該等前驅物配方可包括可能想要的適合特性和在特定最終用途應用中有優點的溶劑組分以於基材上形成膜。
關於在包含溶劑及具有本文所述的式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物之組合物中使用本文所述的前驅物的那些具體實施例中，所挑選的溶劑或其混合物不會與該氮雜-多矽烷起反應。在該組合物中以重量百分比計的溶劑量介於0.5重量%至99.5%或10重量%至75%。在各個不同具體實施例中，該溶劑具有類似於式IA、IB或IC的氮雜-多矽烷的沸點之沸點(b.p.)或介於該溶劑的沸點與該氮雜-多矽烷的沸點之間的差異係40℃或更低，30℃或更低，或20℃或更低，或10℃。或者，該等沸點之間的差異介於以下端點之任一或更多者：0、10、20、30或40℃。沸點差異的適合範圍的實例包括，但不限於，0至40℃、20°至30℃或10°至30℃。 該等組合物中的適合溶劑的實例包括，但不限於，醚(例如1,4-二噁烷、二丁基醚)、三級胺(例如吡啶、1-甲基六氫吡啶、1-乙基六氫吡啶、N,N'-二甲基六氫吡嗪、N,N,N',N'-四甲基伸乙二胺)、腈(例如苯甲腈)、烷基烴(例如辛烷、壬烷、十二烷、乙基環己烷)、芳香族烴(例如甲苯、均三甲苯)、三級胺基醚(例如雙(2-二甲基胺基乙基)醚)或其混合物。一些非限定示範組合物包括，但不限於，包含二-異-3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷(沸點約150℃)及辛烷(沸點125至126℃)、二-異-3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷(沸點約150℃)及乙基環己烷(沸點130至132℃)、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷(沸點約200℃)及2,2’-氧雙(N,N-二甲基乙胺(沸點189℃)的組合物。在一些具體實施例中，該溶劑可將式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷安定化，進而延長該氮雜-多矽烷貯藏壽命。
在另一具體實施例中，本文描述的是用於沉積含矽膜的容器，該含矽膜包含一或更多具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物。在一特定具體實施例中，該容器包含至少一裝配適當閥和配件的可加壓容器(較佳由不銹鋼製成)，以使一或更多前驅物能輸送至該反應器供CVD或ALD製程用。在各個不同具體實施例中，該具有式IA、IB及IC的氮雜-多矽烷前驅物係供入包含不銹鋼的可加壓容器中，而且該前驅物的純度係98重量%或更高或99.5%或更高，其適用於大多數半導體應用。在某些具體實施例中，這樣的容器也可具有用於混合該等前驅物必要的話還有一或更多其他前驅物的裝置。在各個不同具體實施例中，該(等)容器旳內容物能與 另一前驅物預先混合。或者，該氮雜-多矽烷前驅物及/或其他前驅物能保持於獨立容器或具有分離裝置的單一容器中，該分離裝置係用於使該氮雜-多矽烷前驅物與其他前驅物在儲存的期間保持分開。
在本文所述的方法之一具體實施例中，循環式沉積製程例如CCVD、ALD或PEALD均可運用，其中運用的是至少一選自本文所述的式之氮雜-多矽烷前驅物的含矽前驅物及任意地含氮來源例如，舉例來說，氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿。
在某些具體實施例中，從該前驅物藥罐連至該反應艙的氣體管道係依據製程要求係加熱至一或更多溫度而且具有本文所述的式I之氮雜-多矽烷前驅物的容器係維持於能供起泡的一或更多溫度。在其他具體實施例中，把包含至少一具有本文所述的式子的含矽前驅物之溶液注入保持於一或更多供直接液體注射用的溫度下之汽化器。
氬及/或其他氣體流可當成載體氣體運用以協助在該前驅物脈衝的期間將該至少一氮雜-多矽烷前驅物的蒸氣輸送至該反應艙。在某些具體實施例中，該反應艙程序壓力係約1托耳。
在典型的ALD或CCVD方法中，在最初暴露於該含矽前驅物的反應艙之加熱器段上加熱基材例如，但不限於，氧化矽、摻碳氧化矽、撓性基材或金屬氮化物基材以便使該氮雜-多矽烷能以化學方式吸附於該基材表面上。洗淨氣體例如氮、氬或其他惰性氣體從該加工艙洗掉沒被吸附的過 量氮雜-多矽烷。經過充分洗淨以後，含氧來源可引進反應艙以與被吸附的表面反應，接著另一氣體洗淨以從該艙移除反應副產物。此加工周期能重複進行以達成希望的膜厚度。在其他具體實施例中，在真空之下泵抽能用以從該加工艙移除沒被吸附的過量氮雜-多矽烷，等到在泵抽作用之下充分抽空以後，含氧來源可引進反應艙以與被吸附的表面反應，接著另一氣體洗淨以從該艙移除反應副產物。在又另一具體實施例中，該氮雜-多矽烷及該含氧來源能一起流入反應艙以在該基材表面上反應以沉積氧化矽、摻碳氧化矽。在循環式CVD的某具體實施例中，沒使用洗淨步驟。
在各個不同具體實施例中，咸了解本文所述的方法的步驟可依照多變的順序進行，可依序地或同時地進行(例如，於另一步驟的至少一部分的期間)，及依其任何組合進行。供應該等前驅物和該等含氮來源氣體的分別步驟可藉由變化供應彼等的時期來進行以改變所得含矽膜的化學計量組成。
在本文所述的方法之另一具體實施例中，同時含矽和氮的膜係利用ALD、PEALD、CCVD或PECCVD沉積方法形成，其包含以下步驟：a. 將基材提供於ALD反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物提供於該ALD反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 使該至少一氮雜-多矽烷前驅物化學吸附於該基材上；d. 利用洗淨氣體洗掉未反應的至少一氮雜-多矽烷前驅物；e. 提供含氮來源給受熱基材上的氮雜-多矽烷前驅物以與該被吸附的至少一氮雜-多矽烷前驅物反應；及f. 任意地洗掉或抽走任何未反應的含氮來源。
在另一態樣中，提供一種藉著PEALD或PECCVD沉積製程形成選自氧化矽和摻碳氧化矽膜的膜之方法，其包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將氧與至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物一起引進該反應器，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以洗淨氣體與氧一同洗淨該反應器；d. 施加射頻電漿；e. 以洗淨氣體洗淨該反應器或泵抽該反應器以移除未反應的氮雜-多矽烷及任何反應副產物；及其中重複進行步驟b至e直到獲得所欲的膜厚度為止。
在本文所揭示的方法之另一具體實施例中，該等含矽膜係利用ALD沉積方法形成，其包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 使該至少一氮雜-多矽烷前驅物化學吸附於基材上；d. 洗掉未反應的至少一氮雜-多矽烷前驅物利用洗淨氣體；e. 提供含氧來源給受熱基材上的氮雜-多矽烷前驅物以與該被吸附的至少一氮雜-多矽烷前驅物反應；及f. 任意地洗掉或泵抽任何未反應的含氧來源。
在另一態樣中，提供一種藉著PEALD或PECCVD沉積製程形成氮化矽或碳氮化矽膜之方法，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將含氮來源與至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，該前驅物包含至少二Si-N鍵、 至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以洗淨氣體與該含氮來源一同洗淨該反應器；d. 施加射頻電漿；及e. 以洗淨氣體洗淨該反應器或泵抽該反應器以移除未反應的氮雜-多矽烷及任何反應副產物；及其中重複進行步驟b至e直到獲得所欲的膜厚度為止。
以上的步驟定義本文所述的方法的一個循環；而且該循環可重複進行直到獲得希望的含矽膜厚度為止。在各個不同具體實施例中，咸了解本文所述的方法的步驟可以多變的順序進行，可依序地或同時地(例如，於另一步驟的至少一部分期間)及其任何組合進行。供應該等前驅物和含氧來源的分別步驟可藉由變化供應彼等的時期來進行以改變所得含 矽膜的化學計量組成，但是總是使用少於可利用的矽的化學計量的氧。
關於多組分含矽膜，其他前驅物例如含矽前驅物、含氮前驅物、還原劑或其他試劑可輪流引進該反應艙。
在本文所述的方法的另一具體實施例中，該含矽膜係利用熱CVD方法來沉積。在此具體實施例中，該方法包含：a. 把一或更多基材置於一反應器中，該反應器被加熱至介於周遭溫度至約700℃的一或更多溫度；b. 引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及 c. 把氧來源供入該反應器以與該至少一氮雜-多矽烷 前驅物至少部分反應並且將含矽膜沉積於該一或更多基材上。在該CVD方法的某些具體實施例中，該反應器係於該引進步驟期間保持於介於10毫托耳至760托耳的壓力。以上的步驟定義了本文所述方法的一個循環；而且該循環能重複進行到獲得所欲的含矽膜厚度為止。在各個不同具體實施例中，咸了解本文所述的方法的步驟可依照多變的順序進行，可依序地或同時地進行(例如，於另一步驟的至少一部分的期間)，及依其任何組合進行。供應該等前驅物和該等含含來源的分別步驟可藉由變化供應彼等的時期來進行以改變所得含矽膜的化學計量組成，但是始終使用相對於可取得的矽低於化學計量的氧。
在本文所述的另一具體實施例中，利用本文所述的式I前驅物來沉積非晶性或結晶性矽膜。在此具體實施例中，該方法包含：a. 將一或更多基材置於被加熱至介於周遭溫度至約700℃的一或更多溫度的反應器中；b. 引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性 或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及c. 將還原劑來源供入該反應器以與該至少一氮雜-多矽烷前驅物至少部分反應並且將含矽膜沉積於該一或更多基材上。該還原劑係選自由以下所組成的群組：氫、氫電漿、氦電漿、氬電漿、氯化氫。在該CVD方法的某些具體實施例中，該反應器係於該引進步驟期間保持於介於10毫托耳至760托耳的壓力。以上的步驟定義了本文所述方法的一個循環；而且該循環能重複進行到獲得所欲的含矽膜厚度為止。
關於多組分含矽膜，其他前驅物例如含矽前驅物、含氮前驅物、含氧來源、還原劑及/或其他試劑可輪流引進該反應艙。
在本文所述的方法的另一具體實施例中，該含矽膜係利用熱CVD方法來沉積。在此具體實施例中，該方法包含：a. 把一或更多基材置於一反應器中，該反應器被加熱至介於周遭溫度至約700℃的一或更多溫度；b. 引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2 基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及c. 把含氮來源供入該反應器以與該至少一氮雜-多矽烷前驅物至少部分反應並且將含矽膜沉積於該一或更多基材上。在該CVD方法的某些具體實施例中，該反應器係於該引進步驟期間保持於介於10毫托耳至760托耳的壓力。
在本文所述的另一具體實施例中，利用該等氮雜-多矽烷前驅物來沉積屬於非晶性膜、結晶性矽膜或其混合物的含矽膜。在這些具體實施例中，該等含矽膜係利用選自ALD或循環式CVD的沉積方法形成，該方法包含以下步驟：將一或更多基材置於被加熱至介於周遭溫度至約700℃的一或更多溫度並且保持於1托耳或更低的壓力之反應器中；引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基 團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及將還原劑供入該反應器以與該至少一有機胺基矽烷前驅物至少部分反應並且將含矽膜沉積於該一或更多基材上，其中該還原劑係至少一選自由以下所組成的群組者：氫、氫電漿、氦電漿、氬電漿或氯化氫。以上的步驟定義了本文所述方法的一個循環；而且該循環能重複進行到獲得所欲的含矽膜厚度為止。該膜的所欲厚度能介於1Å至10,000Å。
在另一態樣中，提供一種經由原子層沉積或循環式化學氣相沉積製程或化學氣相沉積於比習用矽前驅物更低的溫度下沉積非晶性或結晶性矽膜之方法，該方法包含以下步驟： a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅 物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：
其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基； c. 以洗淨氣體洗淨該反應器，其中重複進行步驟b至c直到獲得所欲的矽膜厚度為止。
咸相信本文所述的氮雜-多矽烷前驅物會在加熱後產生H2Si：雙基或H3Si基，其會促進含Si-Si鍵的寡聚物形成或在基材表面上的拋錨作用。那些寡聚物或拋錨的SiH2或SiH3會進一步形成非晶性矽膜。在各個不同具體實施例中，那些寡聚物擔任後繼矽或氧化矽膜沉積的晶種層。
在某些具體實施例中，本文所述的氮雜-多矽烷前驅物也能當含金屬膜，例如但不限於，金屬氧化物膜或金屬氮化物膜，的摻雜劑使用。在這些具體實施例中，該含金屬膜係利用ALD或CVD製程例如本文所述的那些製程使用 金屬烷氧化物、金屬醯胺或揮發性有機金屬前驅物來沉積。 可配合本文所揭示的方法一起使用的適當金屬烷氧化物前驅物的實例包括，但不限於，第3至6族金屬烷氧化物、兼具經烷氧基和烷基取代的環戊二烯基配位子的第3至6族金屬錯合物、兼具經烷氧基和烷基取代的吡咯基配位子的第3至6族金屬錯合物、兼具經烷氧基和二酮酸根配位子的第3至6族金屬錯合物；兼具經烷氧基和酮酯配位子的第3至6族金屬錯合物。可配合本文所揭示的方法一起使用的適當金屬醯胺前驅物的實例包括，但不限於，肆(二甲基胺基)鋯(TDMAZ)、肆(二乙基胺基)鋯(TDEAZ)、肆(乙基甲基胺基)鋯(TEMAZ)、肆(二甲基胺基)鉿(TDMAH)、肆(二乙基胺基)鉿(TDEAH)及肆(乙基甲基胺基)鉿(TEMAH)、肆(二甲基胺基)鈦(TDMAT)、肆(二乙基胺基)鈦(TDEAT)、肆(乙基甲基胺基)鈦(TEMAT)、第三丁基亞胺基三(二乙基胺基)鉭(TBTDET)、第三丁基亞胺基三(二甲基胺基)鉭(TBTDMT)、第三丁基亞胺基三(乙基甲基胺基)鉭(TBTEMT)、乙基亞胺基三(二乙基胺基)鉭(EITDET)、乙基亞胺基三(二甲基胺基)鉭(EITDMT)、乙基亞胺基三(乙基甲基胺基)鉭(EITEMT)、第三戊基亞胺基三(二甲基胺基)鉭(TAIMAT)、第三戊基亞胺基三(二乙基胺基)鉭、伍(二甲基胺基)鉭、第三戊基亞胺基三(乙基甲基胺基)鉭、雙(第三丁基亞胺基)雙(二甲基胺基)鎢(BTBMW)、雙(第三丁基亞胺基)雙(二乙基胺基)鎢、雙(第三丁基亞胺基)雙(乙基甲基胺基)鎢及其組合。可配合本文所揭示的方法一起使用的適當有機金屬前驅物的實例包括，但不限於，第3族金屬環戊二 烯基或烷基環戊二烯基。示範第3至6族金屬在此包括，但不限於，Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er、Yb、Lu、Ti、Hf、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo及W。
在某些具體實施例中，所得的含矽膜或塗層能暴露於沉積後處理例如，但不限於，電漿處理、化學處理、紫外光曝光、電子束曝光及/或其他處理以引發該膜的一或更多性質。
在某些具體實施例中，本文所述的含矽膜具有6 或更低的介電常數。在各個不同具體實施例中，該等膜具有約5或更低，或約4或更低，或約3.5或更低的介電常數。然而，能想像具有其他介電常數(例如，更高或更低)的膜能依據該膜的預期最終用途形成。利用本文所述的氮雜-多矽烷前驅物和方法所形成的含矽膜之實例具有此配方SixOyCzNvHw，其中Si介於約10%至約40%；O介於約0%至約65%；C介於約0%至約75%或約0%至約50%；N介於約0%至約75%或約0%至50%；而且H介於約0%至約50原子百分比重量%，其中舉例來說藉由XPS或其他裝置測定時，x+y+z+v+w=100個原子重量百分比。
如先前提及的，本文所述的方法可用以將含矽膜 沉積於一基材的至少一部位上。適合基材的實例包括但不限於，矽、SiO2、Si3N4、OSG、FSG、碳化矽、氫化碳化矽、氮化矽、氫化氮化矽、碳氮化矽、氫化碳氮化矽、硼氮化物、抗反射塗層、光阻劑、撓性基材、有機聚合物、多孔性有機和無機材料、金屬類例如銅和鋁，及擴散阻障層例如但不限 於TiN、Ti(C)N、TaN、Ta(C)N、Ta、W或WN。該等膜與多變的後續處理步驟例如，舉例來說，化學機械平坦化(CMP)和各向異性蝕刻製程相容。
所沉積的膜具有多種應用，其包括，但不限於，電腦晶片、光學裝置、磁性資料儲存、於支撐材料或基材上的塗層、微電機系統(MEMS)、奈米電機系統、薄膜電晶體(TFT)、發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、IGZO及液晶顯示器(LCD)。
以下的實例舉例說明用於製備氮雜-多矽烷前驅物及沉積本文所述的含矽膜之方法而且不欲依任何方式限制彼。
實施例 實施例1：3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷的合成
在配備磁攪拌棒的施冷克(Schlenk)燒瓶中，混合3當量二異丙基胺基二矽烷(DIPADS)與1當量第三丁基胺。於室溫下攪拌該反應混合物96小時。以氣體層析法來監測該反應。當大部分第三丁基胺被轉化成N-甲矽基-第三丁基胺時，該施冷克燒瓶係連至真空管道。藉由真空移除副產物二異丙基胺以驅使該反應完成。藉由真空分餾作用分離產物3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷。
實施例2：3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷的合成
在配備加液漏斗、冷凝器及機械攪拌器的1公升 三頸圓底燒瓶中，以乾冰浴將60.6g(0.6mol)三乙基胺及21.9g(0.3mol)第三丁基胺於600ml己烷中的溶液冷卻至-20C。配合攪拌，逐滴添加57.9g(0.6mol)氯二矽烷於100ml己烷中的溶液。接著令該反應混合物暖化至室溫並且攪拌過夜。藉由過濾來移除固體副產物三乙基胺鹽酸鹽。該溶劑己烷係藉由蒸餾來移除。該產物3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷係藉由真空蒸餾來純化。
實施例3：1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷的合成
在配備加液漏斗、冷凝器及機械攪拌器的2公升三頸圓底燒瓶中，以乾冰浴將60.6g(0.6mol)三乙基胺及21.9g(0.3mol)第三丁基胺於1000ml己烷中的溶液冷卻至-20C。配合攪拌，逐滴添加39.3g(0.3mol)1,2-二氯二矽烷於200ml己烷中的溶液。接著令該反應混合物暖化至室溫並且攪拌過夜。藉由過濾來移除固體副產物三乙基胺鹽酸鹽。該溶劑己烷係藉由蒸餾來移除。該產物1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷係藉由真空蒸餾純化成無色液體，沸點55C/0.05托耳。
其他式IA及IB的氮雜-多矽烷前驅物係藉著二異丙基胺基二矽烷與具有本文所述的式II之相應一級胺類之間的類似方式製造，而且藉由質譜學(MS)定義其特徵。將各有機胺矽烷前驅物的分子量(MW)、結構及相應的MS片斷峰列於表1中以確認其身份。
預言性實施例4：利用1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷沉積含矽膜
在以下預言性實施例中，除非另行指明，否則性質便能由沉積於中等電阻率(14至17Ω-cm)單晶矽晶圓基材上的膜樣品獲得。所有膜沉積係利用300mm工藝裝備，ASM Stellar 3000，藉著表2中列示的ALD製程進行。
使用橢圓儀來測量已沉積的膜之折射率及厚度。利用傅利葉轉換紅外線(FTIR)光譜學及X-射線光電子光譜學來分析膜結構及組成，同時利用X-射線反射儀(XRR)測量密度。
原子層沉積使用1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜 -2,3,5,6-四矽雜環己烷當該氮雜-多矽烷前驅物及Ar/N2電漿進行。將矽晶圓加熱至300℃。沉積製程使用表2所述的步驟進行，利用以下條件重複進行1000次：
a)將基材提供於反應器；
b)引進含矽前驅物：把1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷當成氮雜-多矽烷前驅物
艙壓：2托耳
該氮雜-多矽烷前驅物脈衝：2及5秒
c)惰性氣體洗淨
氬流量：300sccm
艙壓：2托耳
洗淨時間：2秒
d)引進含有氮和貴重氣體二者的電漿
氬流量：300sccm
氮氣流量：400sccm
艙壓：2托耳
電漿功率：500W
電漿時間：5秒
e)洗淨電漿
氬流量：300sccm
艙壓：2托耳
洗淨時間：2秒
產生的含矽膜之特徵為含有矽及氮。

Claims (43)

  1. 一種氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團，該前驅物係由下式IA、IB和IC來表示： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基、C3至C10環狀烷基胺基；其中式IA中的R1不能均為甲基，式IB中的R1及R2不能均為異丙基、第三丁基和苯甲基而且R3及R4不能均為甲基和苯基。
  2. 如申請專利範圍第1項之氮雜-多矽烷前驅物，其係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮 雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷及1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  3. 一種組合物，其包含：(a)至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、 C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及(b)一溶劑，其中該溶劑具有一沸點而且，其中該溶劑的沸點與該至少一氮雜-多矽烷的沸點之間的差異係40℃或更小。
  4. 如申請專利範圍第3項之組合物，其中該氮雜-多矽烷前驅物包含至少一選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  5. 如申請專利範圍第3項之組合物，其中該溶劑包含至少一選自由以下所組成的群組：醚、三級胺、烷基烴、芳香族烴、三級胺基醚。
  6. 一種將含矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其係藉由選自選自化學氣相沉積製程和原子層沉積製程的沉積製程達成，該方法包含：將該基材的至少一表面提供於反應艙；引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及 將含氮來源引進該反應，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物及該含氮來源反應以將該膜形成於該至少一表面上。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含氮來源係選自由以下所組成的群組：氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、氮/氦電漿、氮/氬電漿、氦電漿、氬電漿、氫電漿及其混合物。
  9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含矽膜係選自由氮 化矽及碳氮化矽所組成的群組。
  10. 一種經由原子層沉積(ALD)製程形成含矽膜之方法，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於ALD反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物提供於該ALD反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以惰性氣體洗淨該ALD反應器；d. 將含氮來源提供於該ALD反應器；e. 以惰性氣體洗淨該ALD反應器；及其中重複進行步驟 b至e直到獲得所欲的膜厚度為止。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該含氮來源係選自由以下所組成的群組：氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、氮/氦電漿、氮/氬電漿、氦電漿、氬電漿、氫電漿及其混合物。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該含矽膜係選自由氮化矽及碳氮化矽所組成的群組。
  14. 一種將含矽膜形成於基材的至少一表面上之方法，其係利用選自電漿強化原子層沉積(PEALD)製程及PECCVD製程達成，該方法包含：a. 將該基材的至少一表面提供於ALD反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物提供於該ALD反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 以惰性氣體洗淨該ALD反應器；d. 將含氮來源的電漿提供於該ALD反應器；e. 以惰性氣體洗淨該ALD反應器；及其中重複進行步驟 b至e直到獲得所欲厚度的含矽膜為止。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該含氮來源係選自由以下所組成的群組：氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、氮/氦電漿、氮/氬電漿、氦電漿、氬電漿、氫電漿及其混合物。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該含矽膜係選自由氮化矽及碳氮化矽所組成的群組。
  18. 一種將氧化矽或摻碳氧化矽膜形成於基材上之方法，其包含：使含氧來源與包含至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物依氣相沉積方式反應以將該膜形成於該基材上，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團的前驅物： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該氣相沉積係至少一選自化學氣相沉積、低壓氣相沉積、電漿強化化學氣相沉積、循環式化學氣相沉積、電漿強化循環式化學氣相沉積、原子 層沉積及電漿強化原子層沉積者。
  20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷及1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  21. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該反應步驟係於200℃或更低的溫度下進行。
  22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該反應步驟係於100℃或更低的溫度下進行。
  23. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該反應步驟係於50℃或更低的溫度下進行。
  24. 一種將氧化矽或摻碳氧化矽膜形成於基材上之方法，其包含：由包含至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物及至少一含氧來源的組合物以氣相沉積方式將該膜形成於該基材上，該前驅物包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基，其中該氣相沉積係至少一選自化學氣相沉積、低壓氣相沉積、電漿強化化學氣相沉積、循環式化學氣相沉積、電漿 強化循環式化學氣相沉積、原子層沉積及電漿強化原子層沉積者。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該形成步驟係於200℃或更低的溫度下進行。
  27. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該形成步驟係於100℃或更低的溫度下進行。
  28. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該反應步驟係於50℃或更低的溫度下進行。
  29. 一種將氧化矽或摻碳氧化矽膜形成於基材上之方法，其包含：將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；將至少一含氧來源引進該反應器，其中該至少一含氧來源與該氮雜-多矽烷反應以將該膜提供於該基材上。
  30. 一種將氧化矽或摻碳氧化矽膜形成於基材上之方法，其中該膜包含一厚度，該方法包含：將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團：a. 引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C6環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；b. 使該至少一氮雜-多矽烷前驅物化學吸附於該基材上； c. 利用洗淨氣體洗掉未反應的至少一氮雜-多矽烷前驅物；d. 提供含氧來源給受熱基材上的氮雜-多矽烷前驅物以與該被吸附的至少一氮雜-多矽烷前驅物反應；及e. 任意地洗掉任何未反應的含氧來源。
  31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中重複進行步驟a.至d.及任意步驟e.直到建立該膜厚度為止。
  32. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該至少一氮雜-多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  33. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該化學吸附步驟係於200℃或更低的溫度下進行。
  34. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該化學吸附步驟係於100℃或更低的溫度下進行。
  35. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該化學吸附步驟係於50℃或更低的溫度下進行。
  36. 如申請專利範圍第30項之方法，其係原子層沉積法。
  37. 如申請專利範圍第30項之方法，其係電漿強化循環式化學氣相沉積製程。
  38. 一種利用選自ALD或循環式CVD的沉積方法形成含矽膜之方法，其包含以下步驟：a. 將基材置於被加熱至介於約周遭溫度至約700℃的一或更多溫度的反應器中；b. 引進至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；c. 利用洗淨氣體洗掉未反應的至少一氮雜-多矽烷前驅物；d. 提供還原劑至該反應器以與被吸附的氮雜-多矽烷至少部分反應；e. 任意地洗掉任何未反應的還原劑，其中重複進行步驟b至e直到獲得所欲的厚度為止。
  39. 如申請專利範圍第38項之方法，其中該還原劑係至少一選自由以下所組成的群組：氫、氫電漿、氦電漿、氬電漿或氯化氫。
  40. 一種沉積非晶性或結晶性矽膜之方法，其係藉由選自原子層沉積、循環式化學氣相沉積製程及化學氣相沉積的沉積製程達成，該方法包含以下步驟：a. 將基材提供於反應器；b. 將至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物引進該反應器，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；及c. 以洗淨氣體洗淨該反應器或泵抽該反應器；其中重複進行步驟b至c直到獲得所欲的膜厚度為止。
  41. 如申請專利範圍第40項之方法，其中該至少一氮雜- 多矽烷前驅物係選自由以下所組成的群組：3-異丙基-3-氮雜-五矽烷、3-第三丁基-3-氮雜-五矽烷、3-第三戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環戊基-3-氮雜-五矽烷、3-環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基環己基-3-氮雜-五矽烷、3-(四氫吡喃-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(1-甲基六氫吡啶-4-基)-3-氮雜-五矽烷、3-苯基-3-氮雜-五矽烷、3-(2-甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(2,6-二甲基-甲苯基)-3-氮雜-五矽烷、3-(吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、3-(4-甲基吡啶-3-基)-3-氮雜-五矽烷、1,4-雙(環戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(2,6-二甲基環己基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(異丙基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三丁基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷、1,4-雙(第三戊基)-1,4-二氮雜-2,3,5,6-四矽雜環己烷。
  42. 一種用以運送前驅物以供沉積含矽膜之容器，該容器包含：至少一下式IA、IB和IC所示的氮雜-多矽烷前驅物，其包含至少二Si-N鍵、至少一Si-Si鍵及至少二SiH2基團： 其中R1及R2係獨立地選自線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C3至C10烯基、線性或分支C3至C10炔基、C3至C10 環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基、C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基；R3及R4係獨立地選自氫、線性或分支C1至C10烷基、線性或分支C2至C10烯基、線性或分支C2至C10炔基、C3至C10環烷基、C3至C10雜環族烷基、C5至C10芳基及C3至C10雜芳基、C2至C10二烷基胺基及C3至C10環狀烷基胺基，及其中該多數前驅物係約98%或更高。
  43. 如申請專利範圍第42項之容器，其中該容器包含不銹鋼。
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