双（叔丁基氨基）硅烷的应用

背景及概述^[1]

硅烷偶联剂是对有机聚合物和无机材料具有化学结合能力的硅烷或其他硅化合物。化学通式为R_nSiX_4-n。R为有机官能团(乙烯基、氨基、环氧基等)，与有机聚合物反应；X为易水解基团，与无机材料(玻璃、无机填料、金属、金属氧化物)表面反应，从而起到偶联作用。一般预先配成适当浓度(1%～3%)的水溶液，在合适的pH值下，使其充分水解，形成稳定性较好的溶液，然后浸涂在无机材料表面。

溶液需随配随用，不得存放太久。也可添加在树脂中，通过“迁移”作用达到偶联效果，用量一般不超过树脂重量的1%。双（叔丁基氨基）硅烷是（BTBAS）硅烷偶联剂的一种，BTBAS是化学蒸气液体化学的前躯体，可沉积均匀的氮化硅。

应用^[2-4]

1. 用于制备氮化硅薄膜。

氮化物薄膜用于许多不同的应用。但是，满足特定应用的问题是多变的并可能比较复杂。例如，回到半导体器件，对于特定器件的有利功能，许多不同的性能是重要的。对于制造特定的器件有许多竞争考虑。有研究提供一种在重复退火之后继续显示出希望的高应力的材料。

可以通过下列因素中的两种或多种来控制由薄膜(例如，RTCVD氮化物薄膜)提供的应力：用于制造薄膜的起始材料前体(例如，以任意组合包含Si、C和N的化合物，优选，BTBAS)；用来处理起始材料前体的处理材料(例如，含氮前体，优选，适合于形成氮化物薄膜的材料，选NH3)；起始材料前体与处理材料的比率；薄膜生长的CVD条件(例如，RTCVD条件)；和/或薄膜生长的厚度。

制造高应力氮化物薄膜的方法包括：在快速热化学气相淀积(RTCVD)条件、等离子体增强化学气相淀积(PECVD)条件或低压化学气相淀积(LPCVD)条件下，使以任意组合包括Si、N和C的化合物(这种化合物优选是无氯化合物)与NH3反应，其中由该反应步骤形成的高应力薄膜具有超过+10G dynes/cm2的应力。

用于上述方法的一些可选细节如下。在上述方法的优选实施例中，在3至15 原子％的碳浓度下进行反应。包括Si、N和C的化合物优选是(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或卤素。包括Si、N和C的选的化合物是双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)。

2. 制备半导体器件。

随着半导体工业的进步，半导体器件的尺寸不断缩小，要求源极、漏极以及源极前延和漏极前延(Source/Drain Extension)相应地变浅。当半导体器件不断缩小进行到65nm以下时，超浅结(Ultra Shallow Junction)成为影响器件性能的关键，其能够防止短沟道效应。超浅结形成之前首先需刻蚀衬底表面的多晶硅和栅极氧化层形成栅极，然后利用离子注入技术在栅极两侧的衬底中依次注入包括锗、碳、硼等多种杂质离子，在衬底中形成超浅结。

有研究提供一种半导体器件及其制造方法，能够降低形成侧壁隔离物氧化层的反应温度。半导体器件包括：衬底；在所述衬底表面形成的栅极；在所述栅极两侧衬底中的超浅结；以及覆盖所述衬底和栅极表面的低温氧化硅层；和覆盖所述低温氧化层的氮化硅层。所述低温氧化硅层由双叔丁基氨基硅烷BTBAS和臭氧O3反应生成。所述低温氧化硅层的形成方法为低压化学气相淀积。

所述低压化学气相淀积工 艺的反应温度为300℃～500℃。半导体器件的制造方法包括提供一半导体衬底；在所述衬底表面形成栅极；执行离子注入工艺，在所述栅极两侧的衬底中注入杂质离子；形成覆盖所述衬底和栅极表面的低温氧化硅层；形成覆盖所述低温氧化层的氮化硅层。形成所述低温氧化硅层的反应物为双叔丁基氨基硅烷BTBAS和臭氧O3。所述低温氧化硅层的形成方法为低压化学气相淀积。

所述低压化学气相淀积工艺的反应温度为300℃～500℃。所述低压化学气相淀积工艺的反应室压力为0.01Torr～1Torr。通入反应室的双叔丁基氨基硅烷BTBAS的流量为10sccm～500sccm；臭 氧O3的流量为10sccm～1000sccm。与现有技术相比具有以下优点：上述半导体器件制造方法采用双叔丁基氨基硅烷(BTBAS(C8H22N2 Si)和具有更高氧化性的臭氧O3为反应物形成侧壁隔离物氧化层。由于臭氧O3 比氧气O2更高的氧化性，能够在低于500℃的较低的温度下进行氧化反应，而且淀积速率更快。

因此上述半导体器件制造方法不仅降低了形成侧壁隔离物氧化层的反应温度，使得超浅结中的硼离子不会发生扩散，防止了短沟效应，而且提高了反应速度，降低了热预算。

3. 用于浅沟道隔离薄膜。

氨基硅烷例如二异丙基氨基硅烷(DIPAS)和双(叔丁基氨基)硅烷 (BTBAS)用于在氧化条件生产二氧化硅，以间隙填充高长宽比(HAR)部件，通常用于线路(FEOL)存贮器和逻辑电路半导体基材前端的浅沟道隔离(STI)，例如在其中包含具有一个或多个集成电路结构的硅片。基于深度与宽度尺寸之比，浅沟道可以具有高长宽比，尽管所述沟道称为浅的，特别是与其它电气装置和/或集成电路设计和生产中的部件相比，其中凹陷或沟道的深度可以大于其宽度，有时深度大于宽度几个级，因此产生HAR部件。

用于装置的隔离的二氧化硅纯度是确保没有短路、没有过量漏电电流的关键，并且在装置使用期限内该薄膜保持合适的介电常数。FEOL中绝缘材料的任何问题可以导致晶体管故障，以及相邻装置之间交叉串扰，从而影响整个电子产品的性能。因此，控制溶剂，选择化学试剂前体以及产生薄膜的方法是重要的，以使二氧化硅薄膜与在臭氧的存在下按照亚大气压化学蒸气沉积法(″SACVD″)或热过程生产的二氧化硅薄膜相当，例如四乙氧基 硅烷(TEOS)。使用在低温形成致密氧化物例如DIPAS和BTBAS的分子。

利用该分子水解化学性质和其与水分的反应性，混合物可以催化或自催化产生多种薄膜，其在1000℃氧化环境中软性烘烤和退火时，产生4.0至2.3介电常数的薄膜。该原位胺催化剂允许上述方法使用多种烷氧基和乙酰氧基硅烷结合氨基硅烷，使得可以调节薄膜的氧/氮含量，以获得所需薄膜硬度、介电常数、湿蚀刻率、二氧化硅纯度、用于FEOL应用的间隙填充特征。因为许多氨基硅烷具有与水分的高度反应性，上述方法优选使用溶剂水解该硅烷，然而不具备导致混合物完全凝胶的反应性。

主要参考资料

[1] 中国土木建筑百科辞典·工程材料

[2] CN200510055457.3氮化硅薄膜及其制造方法

[3] CN200610119056.4 半导体器件及其制造方法

[4] CN200910166913.X 用于浅沟道隔离薄膜的氨基硅烷