TW507017B - Silicon nitride from bis(tertiarybutylamino)silane - Google Patents

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David Allen Roberts
Arthur Kenneth Hochberg
Herman Gene Hockenhull
Felicia Diane Kaminsky
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Description

507017 A7 B7 '—___ _______________________—— _ 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明是關於使用新穎之氮化矽有機矽源材料[雙（叔 丁基胺基）矽烷]進行低壓化學氣相沉積氮化矽膜的領域。 在半導體元件的製作中，化學惰性絕緣材料，例如氮 化矽（Si3N4)的鈍薄膜非常關鍵，此氮化矽薄膜可具有以下 作用：擴散掩膜，氧化阻擋層，隔離溝槽，高絕緣擊穿電 壓的金屬間的絕緣材料和鈍化層的作用。在其它地方報導 了氮化矽塗層在半導體元件製作中的許多其他應用，參見 新澤西諾伊斯出版社1988年出版，由加里編輯的”半導體及 製程技術手冊π，289-301頁；和加利福尼亞落日海灘Lattice 出版社1990年出版，由沃爾夫，斯坦利和泰爾貝特，理查 德所著的’’Processing for the VLSI ERA，’，20-22頁，327-3 30 頁。 目前半導體工業標準的氮化矽生長方法是使用二氯矽 烷和氨在高於750°C下在熱壁反應器內進行低壓化學氣相 沉積。 經浐部中决標率.^M工消贽告作ii印f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用許多前體（Precursor)皆可實現把氮化矽沉積到大量 矽片上。使用二氯矽烷和氨的低壓化學氣相沉積（LPCVD) 要求沉積溫度高於750°C，以獲得適當的生長速度和均勻 性。一般使用更高的沉積溫度是要獲得最好的薄膜性能。 在這些工藝中存在一些缺點，其中一些缺點如下： i) 由於氯和顆粒污染，低於850°C的沉積會產生低劣的霧 狀薄膜； ii) 矽烷與二氯矽烷是易燃、有毒的壓縮氣體； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507017 A7 __ B7 五、發明説明（2 ) ni)由二氯矽烷形成的薄膜會導致薄膜均勻性的降低；以 及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) iv)由二氯矽烷形成的薄膜會產生污染物，如氯和氯化 錢。 曰本專利：[P-6-132284描述了氮化矽的沉積，方法是使 用通式爲（UNhSiHm (其中Ri，R2的範圍是H-，CH3-，C2H5-， C3H7-，C4H9-)的有機矽烷，在氨或氮的存在下通過電漿體增 強化學氣相沉積和熱化學氣相沉積。這裡所述的前體是叔 胺類，而不是本發明不含NH鍵的情況。沉積實驗是在400 °C和80-100托（torr)的高壓下單片反應器中進行。這些薄膜 中的Si:N比爲0.9 (在Si3N4薄膜的Si:N比爲0.75)，並且在沉 積膜中有氫的含量。丁基爲異丁基形式。 經溁部中次樣準^1h;_T消贽合竹私印象
Sorita等在"電化學會雜誌”，141卷，12期（1994)， 3505-35 1 1頁中描述了使用二氯矽烷和氨的LPCVD製程沉 積氮化矽。該製程中的主產品是胺基氯化矽烷、氮化矽和 氯化銨。生成氯化銨是使用含Si-Cl前體的一個主要缺點。 氯化銨的生成導致顆粒的形成，及氯化銨在管末端、管路 內及泵系統中的沉積。前體內含氯的製程導致NH4C1的形 成。這些製程要求經常淸洗反應器，因而導致反應器長時 間停機。 B. A. Scott，J. M. Martnez-Duart，D. B. Beach，Τ· N. Nguyen，R. D. Estes和 R. G. Schad.在 π電化學轉換術 ”（(1!1161111：]：〇1^8)，1989，4卷，230-234頁中報導了用5夕院和 氨通過LPCVD在250-400°C溫度範圍內沉積氮化矽。矽烷是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507017 經淤部中央樣導^π〈,τ消贽合作ii印顰 A7 B7 五、發明説明（3 ) 一種易燃氣體，並且由於是部份氣相反應，很難控制使之 得到純氮化矽的沉積。 J. M. Grow，R. A. Levy，X. Fan和 M. Bhaskaran在"材料 快報”，23，（1995)，187-193頁中描述了用二叔丁基矽烷和 氨通過LPCVD工藝在600-700°C溫度範圍內沉積氮化矽。沉 積的氮化矽薄膜有碳雜質（10個原子％ )污染。這主要是由 於前體內存在Si-C鍵結。 A. K. Hochberg和 D. L. O’Meara在 Mat. Res. Soc. Symp. Proc·，204卷，（1991)，509-5 14頁中報導了使用二乙基矽烷 及氨和氮氧化物通過LPCVD沉積氮化矽與矽氧氮化物。沉 積是在650-700°C的溫度範圍內進行的。該沉積被限制在 650°C進行，而在更低溫度下，沉積速度降低到4A/min以 下。在LPCVD工藝中，含Si-C碳鍵結的前體導致薄膜內的 碳污染。無碳沉積要求1^113與前體的比大於5:1。在較低氨 濃度時，發現薄膜含碳。二乙基矽烷和氨製程一般要求有 帶蓋的舟皿或溫度梯度以改善晶片內的均勻性。 美國專利USP 5234869 及 R. G. Gordon 和 D. M. Hoffman 在 Chem· Mater·，2卷，（1990)，482-484 頁，公開了其他方 式，試圖降低含碳量，其方法涉及了胺基矽烷類，如四（二 甲胺基）矽烷。沉積的溫度在300-100(TC的範圍內，壓力在 1毫托-10托的範圍內。期望存在Si-N鍵結而沒有Si-C鍵結以 便得到薄膜內較低的碳濃度。但是，這類前體有三個主要 缺點。 1)它們含N-甲基基團，在CVD製程中甲基基團很容易傾向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 衣.
、1T 507017 A7 B7 〜 〜一一 _________-_____________________ 五、發明説明（β ) 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於遷移至矽表面並以碳污染薄膜。爲了降低碳量，該製程 使用高溫（>700)和高氨比（〉10:1)。用增大的氨比，由反應 劑的耗盡而大幅度降低沉積速度。 2) 它們不含ΝΗ鍵，且它們不涉及二級矽烷。 3) 在較低溫度下，沉積速度和均勻性非常差（>5%)。 現有技術試圖在低溫下，以高沉積速度和低氫與碳污 染下生產氮化矽膜。但是，以現有技術，使用一種矽前體， 同時又可達到所有這些目標方面還沒有成功。本發明利用 一種獨有的前體形成氮化矽方法，克服了現有技術的問 題，這種前體的使用可避免電漿沉積的問題，可在低溫條 件下操作，避免生成Sl_C鍵進而減少所得薄膜上的碳污 染，它具有低氫污染，以及避免了氯污染，並可在批量（1〇〇 片或更多）加熱爐內低壓（20毫托-2托）下操作，並將在下文 中有更詳細的描述。 發明槪述 經浐部中央樣準而M.T消贽合作私印f 本發明是一種用氨和以下化學式的矽烷在基材上低壓 化學氣相沉積氮化矽的方法，化學式爲（t-C4H9NH)2SiH2° 基材的優選溫度範圍約爲500-800°C。 優選壓力範圍約爲20毫托-2托。 優選氨與矽烷的摩爾比約爲2 : 1。 優選基材是矽。 優選基材是一種電子元件。 該基材也可選擇平板顯示器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
Ju/〇l7 A7 B7 五 經溁部中央樣率而員工消贽合作ii印象 、發明説明（ 在優選實施方案中，本發明在反應區內低溫化學氣相 沉積氮化矽，它包括步驟： - - ------ρΐ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) a) 在所述反應區內加熱基材至500-800°C的溫度範圍； b) 在所述反應區內保持基材處於壓力範圍約20毫托-2 托的真空中； c) 向所述反應區內加入氨和化學式爲（t-CaWHhSilL· 的矽烷；和 d) 維持a)-c)的條件，使氮化矽薄膜足能沉積到基材 上。 發明之詳細說明 -1丁 有許多種"薄膜”被使用在超大型積體電路（VLSI)的製 作中。這些沉積薄膜可以是金屬、半導體或絕緣體。這些 膜可以是熱生長的或者是用LPCVD氣相沉積的。VLSI技術 要求將超薄絕緣膜用於微處理器和隨機存取存儲器兩種 元件的製備。由於二氧化矽易於沉積並在Si〇2/Si界面處具 有極好的性能，而廣泛用作絕緣材料。氮化矽還有優於二 氧化矽的其他優點，其中包括3丨以4可作雜質和摻雜劑的擴 散阻擋層、具有高絕緣擊穿電壓、極優的機械性能和固有 惰性。 在VLSI製作中，需要滿足很多嚴格的化學組成、結 構、製程和電氣上的要求。薄膜的純度、厚度、均勻性及 沉積速度是一些要嚴格控制的參數，以便製造元件內的亞 微米級的圖形。如果沉積過程可在低於850°C的溫度下進 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 507017 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 行，則對元件的製作及性能大爲有益。在這種溫度下LPCVD 沉積氮化矽使用的矽源限於矽烷與二氯矽烷。安全，可靠 的低溫氮化矽源材料亦可用於其他技術，例如：平板顯示 元件，其他電子和非電子的基材或化合物半導體元件的製 作。 本發明涉及之雙（叔丁基胺基）矽烷可作爲胺基矽烷的 一類，胺基矽烷類可出乎意料地在極低溫度下沉積有極高 均勻性的氮化矽。 雙（叔丁基胺基）矽烷滿足下列化學式： (t-C4H9NH)2SiH2。 沉積膜具有極高的均勻性，並且沒有氯化銨和氯污 染。雙（叔丁基胺基）矽烷明顯具有在250-300°C以下沉積氮 化矽的性能，比用LPCVD方法之二氯矽烷和氨製程的溫度 低。類似的含配位體的胺基矽烷類，如，正丁氨與四（二甲 胺基）矽烷，不能通過LPCVD在這麼低的溫度下沉積不含碳 的膜，而且膜的均勻性較差。 雙（叔丁基胺基）矽烷的顯著優點可歸因於雙（叔丁基 胺基）矽烷內叔丁胺基配位體的固有特性。在雙（叔丁基胺 基）矽烷的熱解過程中，叔丁胺基配位體可很容易地作爲異 丁烯被消除。異丁烯是一種非常穩定的，很好的離去基 團，因此不會在沉積時污染氮化矽膜。與二烴基胺基矽烷 相比，叔丁基胺基基團比二烴基胺基鹼性更強，因爲叔丁 基胺基基團內有氮-氫鍵（N-H)。N-H鍵的存在有助於不穩定 的β-氫化物轉移生成二胺基矽烷，叔丁基裂解爲異丁烯。 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 507017 A7 B7 五、發明説明（7 ) 雙（叔丁基胺基）矽烷的其他優點可歸納如下： 1) 它是一種不可燃的，揮發性的穩定液體，在40-45°C 時蒸氣壓爲7.5托。 2) 在這種前體內沒有任何氯。二氯矽烷中的Si-Cl鍵導 致形成氯化銨，氯化銨可沉積到管道末端，因而要求經常 淸洗。 3) 前體不含Si-C鍵結，並且所得氮化矽膜不含碳，正 如歐傑譜（auger spectroscopy)所示。 4) 叔丁胺基配位體表現爲一很好的離去基團，形成異 丁烯並可在熱解時易於去除。應當認爲，其部份原因是該 化合物含有一個N-H鍵。這個附加的優點有助於乾淨地除 去所有的碳而不污染沉積膜。 5) 在與二氯矽烷和氨製程相比時，雙（叔丁基胺基）矽烷 可產生極高的均勻性。這可能是由於有大體積的叔丁胺基 配位體。這些立體配位體有助於提高分子在基材表面的遷 移（速率），從而得到更高的均勻性。 6) 當與其他胺類相比時，例如：二胺，二甲胺及其他 烷基胺類，使用這些前體的沉積溫度可以降低到250-300 °C以下。表1是其他前體之沉積溫度、前體種類及膜特性 的比較。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·
、1T # 507017 A7 B7 五、發明説明（8 ) 表1 前體 蒸氣壓 (托 @°C) 沉積溫度 (°C) 前體和膜的特性 SiH4 + NHs 室溫下 氣體 200-400 電漿製程 易燃氣體，氣相反應，低溫下富含 矽，薄膜可含氫 CI2S1H2+ NHs 室溫下 氣體 >750 腐蝕性氣體，Si-Cl鍵結，氯污染，氯 化銨爲副產物。 (C2H5)2SiH2 + NH3 100托 @20°C 650-725 均勻性差，&-C鍵結，膜中碳雜質 >2%，可要求有籠式舟皿和溫度梯度 (t-GH9)2SiH2 + NHs 20.5 托 @20°C 600-700 Si-C鍵結。膜內含碳成分(10 at%)。 [(Cft)2N]3SiR + Nft R=H 或 Cft 16托 @25°C 700-1000 Si-C鍵結。膜內碳含量>2%並要求高 的氨/原料比(30: 1)。均勻性差， >5%。 (t-C4H9NH)2SiH2 7.5托 @45°C 500-1000 無Si-C鍵結，無碳污染。良好的均勻 性，高沉積速度。 (t-C4H9)2Si(NH2)2 + NH3 2·1托 @ 39°C 600-700 Si-C鍵結，膜內有碳污染。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於以上討論的N-H鍵性質，雙（叔丁基胺基）矽烷化合 物比二叔丁基胺基同類物更合乎要求，且雙（叔丁基胺基） 矽烷比單、三或四（叔丁基胺基）同類物更合乎要求，因爲 單（叔丁基胺基）矽烷同類物不穩定，三取代基的同類物有 明顯的輸送問題，而四（叔丁基胺基）矽烷同類物蒸氣壓很 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 507017 A7 B7 五、發明説明（9 ) 低，由於矽源子上配位體的立體空間，它不易合成，因此 不適於商業應用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了生成氮化矽膜，可讓雙（叔丁基胺基）矽烷及氨在 升高的溫度（優選500-800°C，但溫度可低於或高於此範圍) 下在反應器管內進行反應。爲了沉積一層氮化矽薄膜，反 應可在表面上或非常接近晶片表面的地方進行，如果反應 是以氣相（一種均相反應）進行，那麼可生成氮化矽團。這 種情況一般發生在矽烷和氨製程中。當反應發生在接近晶 片表面的地方時，則所得膜就具有很高的均勻性。因此， 對CVD應用的一個重要要求是異相反應多於氣相反應的程 度。 CVD製程可分爲a)氣相製程和b)表面反應製程。氣相現 象就是氣體踫撞基材的速率。這是用氣體與交界層的踫撞 速率建立的模型，該交界層把流動氣體的區域與基材分 開。這種運輸過程是通過氣相擴散來進行的，該過程與氣 體的擴散率和跨越邊界層的濃度梯度成正比。當氣體到達 熱表面時，幾種表面過程將是重要的，但是表面反應一般 可以熱活化現象來模擬，該現象進行的速率是頻率因子、 活化能和溫度的函數。 表面反應速率隨溫度的增高而增加。對一種給定的表 面反應，溫度可能升高至使反應速率超過反應物質到達表 面的速率。在這種情況下，反應絕不可能進行得比反應氣 體通過質量輸運供給到基材的速率快。這就叫作質量輸運 限制沉積過程。在較低溫度下，表面反應速率會降低，反 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 川 7017 A7 B7 1、發明説明（l〇 ) 應劑的濃度最終會超過它們被表面反應過程所消耗的速 率。在這種情況下，沉積速率是限定的反應速率。因此， 在較高溫度下，沉積經常質量輸運限定的，而在較低溫度 下，它是表面反應速率限定的。在實際過程中，沉積條件 從一種生長狀態轉移到另一種狀態的溫度取決於反應的 活化能和反應器內氣體流動的條件。因此，很難推斷製程 條件或從一種壓力狀態或溫度狀態到另一種狀態所產生 的結果。 在反應速率限定條件下運作的製程中，製程的溫度是 一個重要的參數。亦即要使在整個反應器內沉積速度均勻 就要求保持恆定反應速率的條件。這本身又意味著晶片表 面各處必須存在恆定的溫度。另一方面，在這種條件下， 反應劑到達表面的速率並不重要，因爲它們的濃度並不限 制生長速度。因此，設計反應器以便向晶片表面各處提供 相同流量的反應劑並不是至關重要的。顯然，在LPCVD反 應器中，晶片可立式堆放且間隔非常小，因爲這種系統可 在反應速率限定的模式下運作。其原因如下：在LPCVD反 應器〜1托的低壓下，氣體物質的擴散率比在大氣壓下增 加了 1000倍，且這僅僅被下面因素部份補償，這些因素是 邊界層，反應劑必須擴散的距離，以低於壓力的平方根的 倍數增加。淨效果就是反應劑到達基材表面及副產物離開 基材表面的輸運增加一個數量級，因此限定速率的步驟是 表面反應。 在雙（叔丁基胺基）矽烷中叔丁基基團的存在有助於表 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T
Ju/〇l7 經？^部中央极準.^1'只_1..消贽合竹^印製 A7 B7 五、發明説明（n ) 面反應途徑，因而在與其他製程相比時，即使是在較低溫 度下沉積膜也具有極高的均勻性。這些膜是用LPCVD熱壁 反應器沉積的，詳述如下。 低壓化學氣相沉積製程（LPCVD)涉及化學反應，在壓 力爲20毫托-2托的範圍可發生這些化學反應。在給定的溫 度，壓力及反應劑配比下化學氣相沉積（CVD)製程可以如 下的步驟順序來描述： 1) 將反應劑通入反應室，如果需要可用惰性氣體稀釋 反應劑； 2) 讓反應劑擴散至基材； 3) 反應劑吸附在基材上，且被吸附的分子進行遷移； 和 4) 在表面發生化學反應，反應的氣態副產物脫附並離 開沉積膜。該反應可由幾種方法激發；例如熱或光子。在 LPCVD製程中使用熱能。 在製造VLSI中，LPCVD廣泛使用臥式管狀熱壁反應 器。使用它們沉積多晶矽，氮化矽，不摻雜和摻雜的二氧 化矽薄膜。廣泛使用這些反應器是因爲它們便宜，產量 高，沉積的膜均勻，且可用於大直徑晶片（6"-12’'）。它們 主要的缺點是對顆粒污染敏感和沉積速度慢。 立式流動等溫LPCVD反應器也可用於二氧化矽的沉 積。這時反應器的配置要能夠避免片與片間反應劑的耗盡 效應。它們不需要溫度梯度，可製造高均勻性的沉積，且 據報導能得到很低的顆粒污染。 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 _ 經碘部中央棍卑而找工消贽合竹ii印f 507017 A7 B7 五、發明説明（12 ) 爲了得到反應器內的低壓條件，必須有一個合適的真 空系統。對於本試驗來說，真空系統由一個旋片式真空泵 /羅茨鼓風機組件與各種冷凝組件組成。反應器裝的料由標 準擴散舟中的8片矽片組成，矽片的直徑爲100mm，片與片 之間的間隔爲9mm。這些舟被放在滑軌上，使晶片中心稍 高於反應管中心。這樣就可通過補償由舟與滑軌引起的傳 導限制，從而在圍繞晶片的周邊產生均勻的傳導。當用內 部多接頭熱電偶測量時，裝載晶片內的溫度均勻性用數據 來標示爲±1°C。溫度梯度可改善裝載晶片的沉積均勻性。 我們的沉積實驗是在臥式管狀反應器內進行的，但即 使在立式管道反應器內也能用這種前體進行沉積。前體通 過靠近裝料門的一個開口送入。氨從靠近爐門的另一個開 口送入。 本發明所揭示之使用雙（叔丁基胺基）矽烷前體在矽片 上沉積純而薄的氮化矽薄膜的方法在實驗上已得到證 明。雙（叔丁基胺基）矽烷是一種不易燃的揮發性液體，掌 握它比掌握矽烷與二氯矽烷更安全。沉積製程優選在20毫 托-2托壓力範圍和500-80CTC的溫度範圍，用雙（叔丁基胺基) 矽烷蒸氣和氨來進行。可任選一種惰性氣體稀釋劑，例如 氮或氬來稀釋和控制反應的速率。優選的雙（叔丁基胺基） 矽烷與氨的摩爾進料比大於2 : 1。 實施例1 製程涉及一種在LPCVD條件（低壓範圍爲20毫托-2托） -15 - 本紙張尺度適用中國國^家標準（〔阳）八4規格（210\297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.
、1T 經溁部中央樣準杓妇丁，消贽合作ii印繁 507017 A7 _B7___ 五、發明説明（13 ) 下，雙（叔丁基胺基）矽烷與氨的反應。前體與氨通過位於 門處的注入口送入加熱的反應器（500°C-800°C)。反應劑流 過晶片到真空室。氨與矽源之比的範圍保持在2:1-10:1。氮 化矽薄膜連續沉積在矽片的表面上。這些薄膜適用於製造 積體電路。一般在150 mm熱壁LPCVD臥式管狀反應器內操 作，儘管裝置的配置並不嚴格限制。該製程包括在石英反 應器中裝載75至100個矽片；將系統抽真空；讓晶片到達進 行沉積所要求的溫度。通過普通的電阻加熱提供反應所需 要的能量。無論如何’普通的電阻加熱是有利的’因爲裝 置不昂貴，而且可以避免經常與電漿反應器相關的膜的輻 射照射損傷。 用紅外光譜和折射率來表示這些膜的特徵。FT-IR譜結 果與從其他已知氮化物前體，例如二氯矽烷+氨沉積的氮 化矽膜一致。Si-H伸長區域在2100 cm — 1處有一個中等吸收 峰，而Si-N在834 cm·1處有一個強伸長帶（指吸收峰）。用 橢圓偏光法在632.4 nm波長下測量這些薄膜的折射率，折 射率範圍在1.95-2.01。用歐傑能譜深度分佈分析表示氮化 矽膜的特徵。測定這些薄膜中矽、碳、氮和氧的含量。氮 化矽的組份爲43%的矽與57%的氮。這些薄膜的組份在整 個薄膜深度內是一致的。氧和碳的含量低於歐傑能譜的檢 測限制（<2個原子％)。 幾種同類物前體與本發明的雙（叔丁基胺基）矽烷的比 較數據列於表2。 _ - 16 - 本紙張尺度適用中國^家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 507017 A7 B7 五、發明説明（i/t ) 14 表2 前體 分子式 分子量 蒸氣 源 seem 溫度 oc 壓力 毫托 NH3/源 沉積速率 ang/min 折射率 蒸氣壓 (ft) 溫度 oc 雙(二甲胺基)矽烷 H2Si(N[CH3]2)2 118.25 >10 27 600 22.0 650 600 6.0 5.5 2.00 三(二甲胺基)矽烷 HSi(N[CH3]2)3 161.32 8 29 21.6 600 600 6.0 0 1.75 21.6 650 600 6.0 12 1.89 21.6 700 600 6.0 22 雙(二乙胺基)矽烷 H2Si(N[GH5]2)2 174.36 14 65.4 48.3 550 300 0 15 1.65 38.6 600 500 0 16 2.00 雙(t-丁胺基)矽烷 H2Si(NHC4H9)2 174.36 7.5 45 22.0 600 600 6.0 14 1.96 22.0 650 600 6.0 58 1.95 22.0 700 600 6.0 124 1.96 二-t-丁基二胺基矽 (GH9)2Si(NH2)2 174.36 2.1 39 21.0 600 600 6.3 12 1.87 烷 18.6 650 600 7.1 43 1.93 26.0 650 600 5.1 57 1.94 21.0 700 600 6.3 130 1.99 三(乙胺基)乙基矽烷 C2H5Si(NHC2H5)3 189.38 54 11.0 600 600 4.0 9 1.73 11.0 650 600 4.0 30 1.87 23.0 650 600 6.0 47 1.88 11.0 700 600 4.0 62 1.93 23.0 700 600 6.0 105 1.94 四(二甲胺基)矽烷 Si(N[CH3]2)4 204.39 7.3 51 34.3 600 500 0 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經浐部中决«.導^員^-消贽合竹^卬^ 根據這些數據，前體的蒸氣壓（爲了容易輸運），沉積 速率，沉積薄膜內的碳雜質，沉積溫度，矽氮比及折射率 被用作比較不同的前體的標準。使用有N-H鍵的化學物 質，也就是雙（叔丁基胺基）矽烷，二-叔丁基二胺基矽烷與 三（丁胺基）乙基矽烷，獲得了最高的沉積速率。其中使用 不含Si-C鍵結的化學物質，亦即雙（叔丁基胺基）矽烷和叔 丁胺基矽烷二聚體能夠得到沉積膜內含碳雜質最少的氮 化矽膜，而獲得最均勻的沉積則是使用有叔丁基的化學 物，即雙（叔丁基胺基）矽烷和二-叔丁基二胺基矽烷。根據 這個原則，雙（叔丁基胺基）矽烷是一種意想不到的極好的 氮化矽前體。 本發明已透過優選實施方案詳述，但本發明的全部範 圍應根據後面的申請專利範圍來確定。 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. 507017
    1. 一種用氨和以下化學式的矽烷在基材上低壓化學氣 相丨几積氮化砂的方法，該砂院的分子式爲： (t-C4H9NH)2SiH2。 2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該基材的溫 度範圍在500-80(TC 〇 3·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該壓力範圍 在20毫托-2托。 4.如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該氨與該矽 烷的摩爾比大於2:1。 5·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該基材爲 石夕。 6·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該基材爲一 種電子元件。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7.如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該基材爲平 板顯示器。 8· —種在反應區內氮化矽的低壓化學氣相沉積方法， 包括下列步驟： -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507017 8 8 C0 〇〇 一 Λ BCD ~ 六、申請專利範圍 a) 在該區內將該基材加熱至500-800°C的溫度範圍； b) 在該區內使該基材保持處於真空的壓力範圍是20毫 托-2托； c) 向該區內加入氨和化學式爲t-C4H9NH)2SiH2的矽烷； 和 d) 維持a)-c)的條件，使該氮化矽膜足能沉積到該基材 上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）
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