硅前体化合物、制备方法及使用其来形成含硅膜的方法

摘要

本申请是硅前体化合物、制备该硅前体化合物的方法、包含该硅前体化合物的用于沉积含硅氧化物薄膜或氮化物薄膜的前体组合物以及使用该前体组合物来沉积含硅氧化物薄膜或氮化物薄膜的方法。

说明书

技术领域

本申请涉及硅前体化合物、制备该硅前体化合物的方法、包含该硅前体化合物的用于沉积含硅膜的前体组合物以及使用该前体组合物来形成含硅膜的方法。

背景技术

含硅的氧化物薄膜和氮化物薄膜是驱动诸如半导体(例如DRAM、闪存、ReRAM或PCRAM等)以及非半导体(Logic(逻辑))等微电子器件必不可少的薄膜之一。另外，还用于诸如包括氧化物薄膜晶体管(Oxide Thin Film Transistor，OTFT)的平板显示(Flat PanelDisplay)领域、太阳能(Solar Cell)领域和有机发光二极管(Organic Light EmittingDiodes，OLED)等最尖端技术。在存储器件中，含硅氧化物薄膜用于介电膜、栅极绝缘膜、隧穿氧化膜、间隔层氧化膜、ILD和IMD以及钝化(Passivation)氧化膜等，含硅氮化物薄膜用于扩散掩模、栅极间隔层、栅极介电膜、蚀刻停止层(Etch Stopper)、应力源以及钝化等。在显示领域中，含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜用于诸如栅极介电膜，层间介电膜、绝缘膜和防潮膜等的多种薄膜层。当前，存储领域的DRAM、闪存和非存储器领域的逻辑存储器已经达到其物理极限，并且为了克服该极限，正在制造具有高纵横比(High Aspect Ratio)和三维结构的产品，为此需要合适的含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜。因此，需要适用于多种应用领域的各工艺温度的含硅前体，并且需要能够用于能够克服完美的台阶的原子层沉积法的含硅前体以克服较高的高宽比。当采用原子层沉积法形成含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜时，可改善薄膜的厚度均匀度和物理性质，并且降低工艺温度，因此预期能够改善半导体器件的特性。另外，为了确保因高集成度和器件缩小(Scaling Down)而可能发生的低工艺温度和低电阻，也应采用作为具有自限制性(self-limiting)特性并且能够形成均匀薄膜的沉积方法的原子层沉积法。因此，已在进行大量研究以开发可通过原子层沉积法获得具有期望特性的膜的用于形成含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜的前体化合物。

另一方面，美国专利公开第2012/0085733号公开了在光刻工艺后为了提高图案密度而用具有一定厚度的间隔层覆盖凹凸表面时可以将氮化硅用作间隔层的材料。

发明内容

本申请旨在提供硅前体化合物、制备硅前体化合物的方法、包括该硅前体化合物的用于形成含硅膜的前体组合物以及使用该前体组合物来形成含硅膜的方法。

为了解决上述技术问题，本申请的目的在于提供使用硅前体化合物来形成膜的方法，其使用具有高挥发性并且在室温下以液态存在且能够在低温下进行沉积的硅前体化合物能够通过原子层沉积法来形成含硅的氧化物膜或薄膜或者氮化物膜或薄膜。另外，本申请的目的在于提供适用于通过所述原子层沉积法进行膜或薄膜沉积的硅前体化合物且提供能够安全地合成该前体的技术。

然而，本申请要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域普通技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其他技术问题。

本申请的第一方面提供由以下化学式1或以下化学式2表示的硅前体化合物：

[化学式1]

[化学式2]

在所述化学式1和所述化学式2中，

R

R

R

R

R

R

本申请的第二方面提供制备以下化学式1的硅前体化合物的方法，其包括在使M-N(R

[化学式1]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂。

本申请的第三方面提供制备以下化学式1的硅前体化合物的方法，其包括通过使M-N(R

[化学式1]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂。

本申请的第四方面提供制备以下化学式2的硅前体化合物的方法，其包括通过使M-N(R

[化学式2]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂，

y是0至2的整数。

本申请的第五方面提供用于形成膜的前体组合物，其包含根据第一方面的硅前体化合物。

本申请的第六方面提供形成含硅膜的方法，其包括使用包含根据第一方面的硅前体化合物的用于形成膜的前体组合物来形成含硅膜。

通过使用根据本申请的实施方式的硅前体化合物来形成含硅膜的方法，能够在降低工艺温度的同时准确地控制厚度和组成，并且即使在复杂形状的基板上也能够形成具有优异的涂覆性且均匀的组合物，因此预期能够改善半导体器件的特性。特别地，由于基于使用本发明的硅化合物的原子层沉积法的每个气体供应周期的膜生长量较大，因此能够在短时间内形成具有实现优异的台阶覆盖性所需的厚度的含硅膜。

在根据本申请的实施方式的基于化学式1或化学式2的硅前体化合物中，Si上键合有氢或多种形态的胺，而由于具有高反应性的胺和具有优异的表面吸附力的氢的影响而使得在表面上容易发生反应，因此有利于与高反应性的氧化剂或氮化剂反应以形成含硅的氧化物薄膜(SiO

在本申请的实施方式中，至于所述含硅氧化物膜或薄膜、所述含硅氮化物膜或薄膜和/或所述含硅碳化物膜或薄膜，含硅氧化物薄膜用于介电膜、栅极绝缘膜、隧穿氧化膜、间隔层氧化膜、ILD和IMD及/或钝化氧化膜等，含硅氮化物薄膜用于扩散掩模、栅极间隔层、栅极介电膜、蚀刻停止层、应力源和/或钝化等，并且可以根据其适用目的进行多种应用，但可不限于此。

在本申请的实施方式中，所述用于形成膜的前体组合物中包含的本申请的硅前体化合物由于较高的蒸气压、较低的密度以及较高的热稳定性而能够用作原子层沉积法或化学气相沉积法的前体以形成含硅膜，尤其是具有如下优异效果：即使在表面上具有图案(凹槽)的衬底、多孔衬底或塑料衬底上也能够在约100℃至500℃的宽温度范围内均匀形成具有约几nm至几μm或约1nm至约500nm的厚度的含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜。

附图说明

图1是根据本申请的实施例1、3、6和8制备的含硅化合物的

图2是根据本申请的实施例6制备的含硅化合物的FT-IR光谱。

图3是根据本申请的实施例1、3、6和8制备的含硅化合物的TGA图。

图4是示出使用根据实施例3和6制备的硅化合物通过原子层沉积法在150℃至300℃范围内生长的含硅氧化物薄膜在不同温度下的沉积速率的图。

图5是示出使用根据实施例3和6制备的硅化合物通过原子层沉积法在150℃至500℃范围内生长的含硅氧化物薄膜在不同温度下的沉积速率的图。

图6是示出使用根据本申请的实施例3、6和8制备的硅化合物通过原子层沉积法在300℃的低温下在NH

图7示出使用根据实施例1制备的硅化合物通过原子层沉积法在250℃至350℃范围内在N

图8是示出使用根据本申请的实施例3制备的硅化合物通过原子层沉积法在125℃的低温下生长的含硅氧化物薄膜的沉积速率和均匀度的图。

图9是示出使用根据本申请的实施例3制备的硅化合物通过原子层沉积法在125℃的低温下在图案基板上生长的含硅氧化物薄膜的台阶覆盖(Step Coverage)特性的图。

图10是示出了使用根据本申请的实施例3制备的硅化合物通过原子层沉积法在400℃的高温下在图案基板上生长的含硅氧化物薄膜的台阶覆盖特性的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细说明本申请的实施方式和实施例，以使本领域普通技术人员可以容易地实施本发明。然而，本申请可以以多种不同的形态来实现，并且不限于在此说明的实施方式和实施例。在附图中，省略了与说明无关的部分以清楚地说明本发明，并且在整个说明书中相似的附图标记附于相似的部分。

在本申请的整个说明书中，当提到某一部分与另一部分“连接”时，不仅包括“直接连接”的情况，还包括通过介于它们之间的其他器件进行“电连接”的情况。

在本申请的整个说明书中，当提到某一部件位于另一部件“上”时，不仅包括该某一部件与另一部件接触的情况，还包括两个部件之间存在又一部件的情况。

在本申请的整个说明书中，当某一部分“包括”某个要素时，这意味着可以进一步包括其他要素而不是排除其他要素，除非有特别相反的描述。

至于如本说明书中所使用的程度相关术语“约”、“基本”等，当给出特定于所提及的含义的制造和材料公差时，其用于表示该数值或接近该数值，并且用于防止无良侵权者不当地使用提及准确或绝对数值以帮助对本申请的理解的所述公开内容。

如本申请的整个说明书中所使用的程度相关术语“进行～的步骤”或“～的步骤”并不意味着“用于～的步骤”。

在本申请的整个说明书中，马库士型表述中包括的术语“其(或它们的)组合”是指选自由马库士型表述中所描述的要素组成的组中的至少一种混合或组合，意味着包括选自由所述要素组成的组中的至少一种。

在本申请的整个说明书中，“A和/或B”的描述表示“A或B、或A和B”。

在本申请的整个说明书中，除非另有说明，术语“膜”或“薄膜”分别指“膜”和“薄膜”两者。

在本申请的整个说明书中，术语“烷基”或“烷基基团”包括具有1至12个碳原子、1至10个碳原子、1至8个碳原子或1至5个碳原子的直链或支链烷基以及它们可能的异构体。例如，所述烷基或烷基基团可包括甲基(Me)、乙基(Et)、正丙基(

在下文中，详细说明了本申请的实施方式，但是本申请可以不限于此。

本申请的第一方面提供由以下化学式1或以下化学式2表示的硅前体化合物：

[化学式1]

[化学式2]

在所述化学式1和所述化学式2中，

R

R

R

R

R

R

在本申请的一实施方式中，在所述化学式1中，R

在本申请的一实施方式中，在所述化学式1中，R

在本申请的一实施方式中，在所述化学式1中，R

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式1的硅前体化合物包括以下化合物，但可不限于此：

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式1的硅前体化合物是

在本申请的一实施方式中，在所述化学式2中，R

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式2的硅前体化合物包括以下化合物，但可不限于此：

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式2的硅前体化合物是H

在根据本申请的实施方式的根据化学式1或化学式2的硅前体化合物中，Si上键合有氢或多种形态的胺，而由于具有高反应性的胺和具有优异的表面吸附力的氢的影响而使得在表面上容易发生反应，因此有利于与高反应性的氧化剂或氮化剂反应以形成含硅的氧化物薄膜(SiO

本申请的第二方面提供制备以下化学式1的硅前体化合物的方法，其包括在使M-N(R

[化学式1]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂。

尽管省略了对与本申请的第一方面重复的部分的详细说明，但是针对本申请的第一方面的说明内容即使在本申请的第二方面中有所省略也可同样适用于本申请的第二方面。

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式1的硅前体化合物可以使用多种方法来制备，但是优选地根据以下反应式1通过在非极性溶剂中选择性地取代胺配体后使用极性和非极性溶剂的混合溶剂进行氢化之后进行纯化来获得，但可不限于此：

[反应式1]

步骤1：Si

步骤2：Si

步骤3：R

其中，M作为碱金属可以是Li或Na，并且M'H作为金属氢化物试剂可以是LiH、NaH、LiBH

在本申请的一实施方式中，由所述化学式1表示的硅前体化合物可如所述反应式1所示通过以下步骤容易获得：作为一次反应，在低温下将约1当量的金属胺盐[M-N(R

在本申请的一实施方式中，在所述反应式1中，X作为卤素可以是Cl、Br或I，优选地X为Cl。然而，可不限于此。

在本申请的一实施方式中，在所述反应式1中，M'H作为用于将X还原为氢的还原剂，可以是选自氢化锂(LiH)、氢化钠(NaH

在本申请的一实施方式中，在所述化学式1中，R

在本申请的一实施方式中，在所述化学式1中，R

在本申请的一实施方式中，所述反应式1的步骤1和步骤2中使用的溶剂可以是非极性溶剂，例如具有5至8个碳原子的烷烃类(诸如戊烷、己烷、辛烷等))或具有弱极性的甲苯，优选使用己烷，但可不限于此。另外，所述反应式1的步骤3中使用的溶剂作为极性/非极性混合溶剂优选以一定比例混合，且极性溶剂与非极性溶剂的比例根据待还原物质的结构优选为约2：约1至约4，但可不限于此。其中，所述极性溶剂可以选自THF、醚和单至四甘醇二甲醚，并且优选可以使用THF或醚。另外，其中，所述非极性溶剂可以选自具有5至8个碳原子的烷烃(诸如戊烷、己烷和辛烷等)，并且优选使用己烷。但是，可不限于此。

本申请的第三方面提供制备以下化学式1的硅前体化合物的方法，其包括通过使M-N(R

[化学式1]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂。

尽管省略了对与本申请的第一方面和第二方面重复的部分的详细说明，但是针对本申请的第一方面和第二方面的说明内容即使在本申请的第三方面中有所省略也可同样适用于本申请的第三方面。

在本申请的一实施方式中，根据所述化学式1的硅前体化合物可以使用多种方法来制备，但是优选地根据以下反应式2通过在非极性溶剂中选择性地取代胺配体之后使用极性和非极性溶剂的混合溶剂进行氢化之后进行纯化来获得，但可不限于此：

[反应式2]

步骤1：Si

步骤2：Si

其中，M作为碱金属可以是Li或Na，并且M'H作为金属氢化物试剂可以是LiH、NaH、LiBH

在本申请的一实施方式中，由所述化学式1表示的硅前体化合物可如所述反应式2所示通过以下步骤容易获得：作为一次反应，在低温下将约1当量的金属胺盐[M-N(R

在本申请的一实施方式中，在所述反应式2中，X作为卤素可以是Cl、Br或I，优选地X为Cl。然而，可不限于此。

在本申请的一实施方式中，在所述反应式2中，M'H作为用于将X还原为氢的还原剂，可以是选自氢化锂(LiH)、氢化钠(NaH

在本申请的一实施方式中，R

在本申请的一实施方式中，所述反应式2的步骤1中使用的溶剂可以是非极性溶剂，例如具有5至8个碳原子的烷烃类(诸如戊烷、己烷、辛烷等))或具有弱极性的甲苯，优选使用己烷，但可不限于此。另外，所述反应式2的步骤2中使用的溶剂作为极性/非极性混合溶剂优选以一定比例混合，且极性溶剂与非极性溶剂的比例根据待还原物质的结构优选为约2：约1至约4，但可不限于此。其中，所述极性溶剂可以选自THF、醚和单至四甘醇二甲醚，并且优选可以使用THF或醚。另外，其中，所述非极性溶剂可以选自具有5至8个碳原子的烷烃(诸如戊烷、己烷和辛烷等)，并且优选使用己烷。但是，可不限于此。

本申请的第四方面提供制备以下化学式2的硅前体化合物的方法，其包括通过使M-N(R

[化学式2]

在M-N(R

M是碱金属，

R

R

X是卤素，

M'H是金属氢化物试剂，

y是0至2的整数。

尽管省略了对与本申请的第一方面至第三方面重复的部分的详细说明，但是针对本申请的第一方面至第三方面的说明内容即使在本申请的第四方面中有所省略也可同样适用于本申请的第四方面。

在本申请的一实施方式中，在本申请的一实施方式中，根据所述化学式2的硅前体化合物可以使用多种方法来制备，但是优选地根据以下反应式3通过在非极性溶剂中选择性地取代胺配体后使用极性和非极性溶剂的混合溶剂进行氢化之后进行纯化来获得，但可不限于此：

[反应式3]

步骤1：H

步骤2：SiH

其中，M作为碱金属可以是Li或Na，并且M'H作为金属氢化物试剂可以是LiH、NaH、LiBH

在本申请的一实施方式中，由所述化学式2表示的硅前体化合物可如所述反应式3所示通过以下步骤容易获得：作为一次反应，在低温下将约1当量的金属胺盐(M-N(R

在本申请的一实施方式中，在所述反应式3中，X作为卤素可以是Cl、Br或I，优选地X为Cl。然而，可不限于此。

在本申请的一实施方式中，在反应式3中，M'H作为用于将X还原为氢的还原剂，可以是选自氢化锂(LiH)、氢化钠(NaH

在本申请的一实施方式中，在化学式2中，R

在本申请的一实施方式中，所述反应式3的步骤1中使用的溶剂可以是非极性溶剂，例如具有5至8个碳原子的烷烃类(诸如戊烷、己烷、辛烷等))或具有弱极性的甲苯，优选使用己烷，但可不限于此。另外，所述反应式3的步骤2中使用的溶剂作为极性/非极性混合溶剂优选以一定比例混合，且极性溶剂与非极性溶剂的比例根据待还原物质的结构优选为约2：约1至约4，但可不限于此。其中，所述极性溶剂可以选自THF、醚和单至四甘醇二甲醚类，并且优选可以使用THF或醚。另外，其中，所述非极性溶剂可以选自具有5至8个碳原子的烷烃类(诸如戊烷、己烷和辛烷等)，并且优选使用己烷。但是，可不限于此。

本申请的第五方面提供用于形成膜的前体组合物，其包含根据第一方面的硅前体化合物。

尽管省略了对与本申请的第一方面至第四方面重复的部分的详细说明，但是针对本申请的第一方面至第四方面的说明内容即使在本申请的第五方面中有所省略也可同样适用于本申请的第五方面。

在本申请的一实施方式中，用于形成膜的前体组合物包含由以下化学式1或以下化学式2表示的硅前体化合物：

[化学式1]

[化学式2]

在所述化学式1和所述化学式2中，

R

R

R

R

R

R

在本申请的一实施方式中，所述硅前体化合物是选自

在本申请的一实施方式中，所述膜可以是选自含硅氧化物膜或薄膜、含硅氮化物膜或薄膜以及含硅碳化物膜或薄膜中的至少一种，但是可不限于此。

在本申请的一实施方式中，所述用于形成膜的前体组合物可以进一步包含选自氨、氮、肼和二甲基肼中的至少一种氮源，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，用于形成膜的前体组合物可进一步包含选自水蒸气、氧和臭氧中的至少一种氧源，但可不限于此。

本申请的第六方面提供形成含硅膜的方法，其包括使用包含根据第一方面的硅前体化合物的用于形成膜的前体组合物来形成含硅膜。

尽管省略了对与本申请的第一方面至第五方面重复的部分的详细说明，但是针对本申请的第一方面至第五方面的说明内容即使在本申请的第六方面中有所省略也可同样适用于本申请的第六方面。

在本申请的一实施方式中，用于形成膜的前体组合物包含由以下化学式1或以下化学式2表示的硅前体化合物：

[化学式1]

[化学式2]

在所述化学式1和所述化学式2中，

R

R

R

R

R

R

在本申请的一实施方式中，包含在所述用于形成膜的硅前体组合物中的硅前体化合物是选自

在本申请的一实施方式中，所述含硅膜可以是选自含硅氧化物膜或薄膜、含硅氮化物膜或薄膜以及含硅碳化物膜或薄膜中的至少一种，但是可不限于此。

在本申请的实施方式中，至于所述含硅氧化物膜或薄膜、所述含硅氮化物膜或薄膜和/或所述含硅碳化物膜或薄膜，含硅氧化物薄膜用于介电膜、栅极绝缘膜、隧穿氧化膜、间隔层氧化膜、ILD和IMD及/或钝化氧化膜等，含硅氮化物薄膜用于扩散掩模、栅极间隔层、栅极介电膜、蚀刻停止层、应力源和/或钝化等，并且可以根据其适用目的进行多种应用，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，可以通过化学气相沉积法(CVD)或原子层沉积法(ALD)来沉积含硅膜，但是可不限于此。可以通过有机金属化学气相沉积法(MOCVD)或原子层沉积法(ALD)来沉积含硅膜，但是可不限于此。另外，化学气相沉积法或原子层沉积法可以使用本领域已知的沉积设备、沉积条件和附加反应气体来进行，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，在沉积所述膜时，为了形成含硅氧化物膜或复合金属含硅氧化物膜(诸如HfSiOx、ZrSiOx、TiSiOx、HfAlOx、ZrAlSiOx、TiAlSiOx、ZrHfSiOx、ZrHfAlSiOx、SiC、SiCO或SiON等)，作为反应气体优选使用选自水蒸气(H

在本申请的一实施方式中，在沉积所述膜时，为了形成含硅氮化物膜(SiN)或复合金属氮化物膜(HfSiNx、ZrSiNx、TiSiNx、AlSiNx、HfAlSiNx、ZrAlSiNx、TiAlSiNx、HfZrAlSiNx、HfZrTiSiNx、TiAlSiNx、SiCN、SiOCN或SiBN等)，作为反应气体优选使用氨(NH

在本申请的一实施方式中，所述含硅膜可以在约100℃至约500℃的温度范围内形成，但可不限于此。例如，所述含硅膜可在约100℃至约500℃、约100℃至约450℃、约100℃至约400℃、约100℃至约350℃、约100℃至约300℃、约100℃至约250℃、约100℃至约200℃、约100℃至约150℃、约150℃至约500℃、约150℃至约450℃、约150℃至约400℃、约150℃至约350℃、约150℃至约300℃、约150℃至约250℃、约150℃至约200℃、约200℃至约500℃、约200℃至约450℃、约200℃至约400℃、约200℃至约350℃、约200℃至约300℃、约200℃至约250℃、约250℃至约500℃、约250℃至约450℃、约250℃至约400℃、约250℃至约350℃、约250℃至约300℃、约300℃至约500℃、约300℃至约450℃、约300℃至约400℃、约300℃至约350℃、约350℃至约500℃、约350℃至约450℃、约350℃至约400℃、约400℃至约500℃、约400℃至约450℃、或450℃至约500℃的温度范围内形成，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，所述含硅膜可以在约1nm至约500nm的厚度范围内形成，但是可以根据适用目的而不同地应用，并且可不限于此。例如，所述含硅膜可以在约1nm至约500nm、约1nm至约400nm、约1nm至约300nm、约1nm至约200nm、约1nm至约100nm、约1nm至约50nm、约1nm至约40nm、约1nm至约30nm、约1nm至约20nm、约1nm至约10nm、约10nm至约500nm、约10nm至约400nm、约10nm至约300nm、约10nm至约200nm、约10nm至约100nm、约10nm至约50nm、约10nm至约40nm、约10nm至约30nm、约10nm至约20nm、约20nm至约500nm、约20nm至约400nm、约20nm至约300nm、约20nm至约200nm、约20nm至约100nm、约20nm至约50nm、约20nm至约40nm、约20nm至约30nm、约30nm至约500nm、约30nm至约400nm、约30nm至约300nm、约30nm至约200nm、约30nm至约100nm、约30nm至约50nm、约30nm至约40nm、约40nm至约500nm、约40nm至约400nm、约40nm至约300nm、约40nm至约200nm、约40nm至约100nm、约40nm至约50nm、约50nm至约500nm、约50nm至约400nm、约50nm至约300nm、约50nm至约200nm、约50nm至约100nm、约100nm至约500nm、约100nm至约400nm、约100nm至约300nm、约100nm至约200nm、约200m至约500nm、约200nm至约400nm、约200nm至约300nm、约300nm至约500nm、约300nm至约400nm、或约400nm至约500nm的厚度范围内形成，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，可以在选自常规的硅半导体晶片、化合物半导体晶片和塑料基板(PI、PET、PES和PEN)中的至少一种衬底上形成所述含硅膜，但可不限于此。另外，可以使用具有孔或槽的衬底，也可以使用具有大表面积的多孔衬底，但是可不限于此。另外，可以对由至少两种不同类型的衬底接触或连接而成的衬底同时或顺序地在衬底的全部或一部分上形成所述含硅膜，但可不限于此。

在本申请的一个实施方式中，所述含硅膜可以形成在具有约1至约50的纵横比且包括具有约10nm至约1μm的宽度的凹凸的衬底上，但是可不限于此。例如，所述纵横比为约1至约50、约1至约40、约1至约30、约1至约20、约1至约10、约10至约50、约10至约40、约10至约30、约10至约20、约20至约50、约20至约40、约20至约30、约30至约50、约30至约40或约40至约50，但可不限于此。此外，例如，所述宽度为约10nm至约1μm、约10nm至约900nm、约10nm至约800nm、约10nm至约700nm、约10nm至约600nm、约10nm至约500nm、约10nm至约400nm、约10nm至约300nm、约10nm至约200nm、约10nm至约100nm、约10nm至约90nm、约10nm至约80nm、约10nm至约70nm、约10nm至约60nm、约10nm至约50nm、约10nm至约40nm、约10nm至约30nm、约10nm至约20nm、约20nm至约1μm、约20nm至约900nm、约20nm至约800nm、约20nm至约700nm、约20nm至约600nm、约20nm至约500nm、约20nm至约400nm、约20nm至约300nm、约20nm至约200nm、约20nm至约100nm、约20nm至约90nm、约20nm至约80nm、约20nm至约70nm、约20nm至约60nm、约20nm至约50nm、约20nm至约40nm、约20nm至约30nm、约30nm至约1μm、约30nm至约900nm、约30nm至约800nm、约30nm至约700nm、约30nm至约600nm、约30nm至约500nm、约30nm至约400nm、约30nm至约300nm、约30nm至约200nm、约30nm至约100nm、约30nm至约90nm、约30nm至约80nm、约30nm至约70nm、约30nm至约60nm、约30nm至约50nm、约30nm至约40nm、约40nm至约1μm、约40nm至约900nm、约40nm至约800nm、约40nm至约700nm、约40nm至约600nm、约40nm至约500nm、约40nm至约400nm、约40nm至约300nm、约40nm至约200nm、约40nm至约100nm、约40nm至约90nm、约40nm至约80nm、约40nm至约70nm、约40nm至约60nm、约40nm至约50nm、约50nm至约1μm、约50nm至约900nm、约50nm至约800nm、约50nm至约700nm、约50nm至约600nm、约50nm至约500nm、约50nm至约400nm、约50nm至约300nm、约50nm至约200nm、约50nm至约100nm、约50nm至约90nm、约50nm至约80nm、约50nm至约70nm、约50nm至约60nm、约100nm至约1μm、约100nm至约900nm、约100nm至约800nm、约100nm至约700nm、约100nm至约600nm、约100nm至约500nm、约100nm至约400nm、约100nm至约300nm、约100nm至约200nm、约200nm至约1μm、约200nm至约900nm、约200nm至约800nm、约200nm至约700nm、约200nm至约600nm、约200nm至约500nm、约200nm至约400nm、约200nm至约300nm、约300nm至约1μm、约300nm至约900nm、约300nm至约800nm、约300nm至约700nm、约300nm至约600nm、约300nm至约500nm、约300nm至约400nm、约400nm至约1μm、约400nm至约900nm、约400nm至约800nm、约400nm至约700nm、约400nm至约600nm、约400nm至约500nm、约500nm至约1μm、约500nm至约900nm、约500nm至约800nm、约500nm至约700nm、约500nm至约600nm、约600nm至约1μm、约600nm至约900nm、约600nm至约800nm、约600nm至约700nm、约700nm至约1μm、约700nm至约900nm、约700nm至约800nm、约800nm至约1μm、约800nm至约900nm、或约900nm至约1μm，但可不限于此。

在本申请的一实施方式中，所述用于形成含硅膜的方法包括通过向位于沉积室中的衬底供应用于形成含硅氧化物薄膜或氮化物薄膜的前体组合物来形成含硅氧化物膜或薄膜或者氮化物膜或薄膜，但是可不限于此。沉积所述膜的方法可以使用本申请的技术领域中已知的方法、设备等来执行，并且如果需要，可以一同使用至少一种附加反应气体来执行。

在本申请的实施方式中，所述用于形成膜的前体组合物中包含的本申请的硅前体化合物由于较高的蒸气压、较低的密度以及较高的热稳定性而能够用作原子层沉积法或化学气相沉积法的前体以形成含硅膜，尤其是具有如下优异效果：即使在表面上具有图案(凹槽)的衬底、多孔衬底或塑料衬底上也能够在约100℃至500℃的宽温度范围内均匀形成具有约几nm至几十μm或约1nm至约500nm的厚度的含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜。

在本申请的一实施方式中，所述用于形成含硅膜的方法优选包括：在将衬底容纳在反应室中后，使用载气或稀释气体将所述硅前体化合物移送到所述衬底上，并在约100℃至约500℃的宽范围的沉积温度下沉积含硅的氧化物薄膜或氮化物薄膜。其中，由于能够在上述宽范围的沉积温度下沉积所述含硅膜，因此扩大可适用于存储器件、逻辑器件和显示器件的工艺温度，使得在多种领域中的适用可能性较大。另外，由于含硅的氧化物膜、氮化物膜和碳化物膜各自的膜特性不同，因此需要可以在宽温度范围内使用的硅前体化合物，因而优选在约100℃至约500℃的较宽的沉积温度范围内进行沉积。然而，可不限于此。

在本申请的一实施方式中，所述形成含硅膜的方法优选将选自氩(Ar)、氮(N

在本申请的一实施方式中，更优选用氩(Ar)或氮(N

在下文中，将通过实施例更详细地说明本申请，但是以下实施例仅是用以帮助理解本申请的示例，并且本申请的内容不限于以下实施例。

用于实施发明的形态

[实施例]

<实施例1>化合物3[H

在2L的圆底烧瓶中，将121g(2.5M，0.446mol)的正丁基锂己烷溶液(正己烷中的n-BuLi)与1000mL的无水己烷混合。在-20℃附近添加58.6g(0.446mol)的(异丙基)(三甲基硅烷基)胺[HN(

此外，在另一个1L的圆底烧瓶中，混合25.94g(0.626mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：50℃和10托(167.4℃和760mmHg)

<实施例2>化合物4[H

对于以与实施例1相同的方法制备的(仲丁基)(三甲基硅烷基)氨基五氯二硅烷[Cl

b.p：80℃和10托(204.3℃和760mmHg)

<实施例3>化合物9[

在5L的圆底烧瓶中，使用干冰将以与以下实施例5相同的方法制备的(四甲基二硅烷基)氨基五氯二硅烷[Cl

在3L的圆底烧瓶中，混合39.673g(1.045mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：60℃和0.28托(252.4℃和760mmHg)

<实施例4>化合物10[

在3L的圆底烧瓶中，使用干冰将以与以下实施例5相同的方式合成的(四甲基二硅烷基)氨基-五氯二硅烷[Cl

在3L的圆底烧瓶中，混合14.28g(0.376mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：82℃和0.3托(282℃和760mmHg)

<实施例5>化合物11[(Me

在3L圆底烧瓶中，使用干冰将通过将100g(0.372mol)的六氯二硅烷与500mL的无水己烷混合而制备的混合物冷却至-40℃。在-40℃至-20℃下向该混合物中添加将49.6g(0.372mol)的四甲基二硅氮烷(1,1,3,3-tetramethyldisilazane)和41.40g(0.409mol)的三乙胺(TEA)混合在300mL己烷中而得的混合溶液后，进行搅拌的同时缓慢升至室温，然后搅拌17小时。反应结束后，通过过滤过程除去所形成的盐，并通过减压蒸馏除去溶剂和挥发性副反应物，由此获得作为无色液体化合物的(四甲基二硅烷基)氨基五氯二硅烷[Cl

在3L的圆底烧瓶中，将79.77g(2.5M，0.286mol)的正丁基锂己烷溶液(正己烷中的n-BuLi)与1000mL的无水己烷混合。在-20℃附近添加38.13g(0.286mol)的四甲基二硅氮烷(1,1,3,3-tetramethyldisilazane)后，进行搅拌的同时缓慢升至室温，然后搅拌4小时。在-40℃至-20℃下将在上述过程中回收的95.25g(0.260mol)的(四甲基二硅烷基)氨基五氯二硅烷[Cl

在1L的圆底烧瓶中，混合11.19g(0.295mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：65℃和0.38托(254.1℃和760mmHg)

<实施例6>化合物13[

在1L的圆底烧瓶中，将44.7g(2.5M，0.165mol)的正丁基锂己烷溶液(正己烷中的n-BuLi)与500mL的无水己烷混合。在-20℃附近添加16.7g(0.165mol)的二异丙胺(diisopropylamine)后，进行搅拌的同时缓慢升至室温，然后搅拌4小时。在-40℃至-20℃下将以与实施例4相同的方法制备的(异丙基)(三甲基硅烷基)氨基五氯二硅烷[Cl

在1L的圆底烧瓶中，混合6.91g(0.182mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：58℃和0.4托(242.9℃和760mmHg)

<实施例7>化合物14[

在1L圆底烧瓶中，在将26.65g(0.206mol)的二仲丁胺((s-Bu)

在1L的圆底烧瓶中，混合5.1g(0.134mol)的氢化铝锂(LiAlH

b.p：63℃和0.3托(255.8℃和760mmHg)

<实施例8>化合物27[H

在2L圆底烧瓶中，将303.3g(2.5M，1.089mol)的正丁基锂己烷溶液(正己烷中的n-BuLi)与500mL无水己烷混合。在-20℃附近添加143g(1.089mol)的(异丙基)(三甲基硅烷基)胺[(

另外，在另一个1L的圆底烧瓶中，将4.9g(0.130mol)的氢化锂铝(LiAlH

b.p：25℃和10托(136.6℃和760mmHg)

<实施例9>化合物28[H

以与实施例8相同的方式，在使正丁基锂己烷溶液(正丁基中的n-BuLi)108.6g(2.5M，0.406mol)和(仲丁基)(三甲基硅烷基)胺[(

以与实施例8相同的方式使氢化铝锂(LiAlH

b.p：34℃和10托(147.7℃和760mmHg)

<实验例1>硅前体化合物的结构分析

在以上实施例中，进行

如图1所示，通过

<实验例2>硅前体化合物的热特性的分析

在以上实施例中，进行TG分析以分析分别在实施例1、3、6和8中制备的硅前体化合物的基本热性质，其结果示于图3中。

从图3能够确认，在实施例1、3、6和8中分别制备的硅前体化合物表现出足以应用于原子层沉积法的挥发性。另外，由于本申请的硅前体化合物表现出多种挥发性，因此能够确认它们是能够在约100℃至约500℃的宽温度范围内形成含硅的氧化物薄膜和氮化物薄膜的优异的前体。

<实施例10>硅前体化合物的低温沉积

使用通过实施例1、3、6和8的方法制备的硅前体化合物，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。作为反应气体，通过向作为氧源的O

如图4所示，通过实施例3和6的方法制备的硅前体化合物(化合物9和13)与已知的二异丙基氨基硅烷(DIPAS，H

<实施例11>硅前体化合物在不同温度下的沉积

使用分别通过实施例3、6和8的方法制备的硅前体化合物9、13和27，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。首先，将硅晶片浸入以4：1将硫酸(H

从图5中能够确认，鉴于与现有已知的DIPAS相比，根据实施例6制备的作为二硅烷前体的化合物13表现出显著更高的沉积速率。特别地，能够确认实施例3的化合物9在150℃下表现出

<实施例12>硅前体化合物基于反应气体的不同种类的沉积

使用分别通过实施例3、6和8的方法制备的硅前体化合物9、13和27，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。作为反应气体，通过向氮源N

从图6中能够确认，氮化硅薄膜的折射率(Reflective index)值根据在300℃下使用的氮源而不同。对于所有三种硅前体化合物，使用N

<实施例13>取决于硅前体化合物的温度的氮化硅薄膜沉积

使用实施例1中制备的硅前体化合物3，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。作为反应气体，通过向作为氮源的N

从图7能够确认，氮化硅薄膜的沉积速率随着温度的升高而增加。折射率在各温度下分别为1.8201、1.8062和1.8020，即均显示为1.8或更大的值。鉴于表现出1.8以上的折射率，能够确认其除半导体以外还能够用于诸如显示的多种领域的优异的前体。

<实施例14>硅前体化合物的沉积速率和均匀度的比较

使用通过实施例3的方法制备的硅前体化合物9，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。作为反应气体，通过向作为氧源的O

从图8中能够确认，根据实施例3制备的硅前体化合物9的沉积速率显著高于现有已知的DIPAS或BDMAS的沉积速率。另外，鉴于使用实施例3的前体化合物9在6英寸基板上进行沉积而得的氧化硅膜的均匀度显著更低，因此能够确认其沉积得最均匀，由此能够确认它是除半导体以外还能够在诸如显示的多种领域中使用的优异的前体。

<实施例15>硅前体化合物在图案基板上的S/C特性

使用通过实施例3的方法制备的硅前体化合物9，进行了使用等离子体的原子层沉积法(PEALD-Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)。作为反应气体，通过向作为氧源的O

图9和图10中使用了纵横比为10：1且具有细小的凹槽的基板，并且用透射电子显微镜(TEM)观察了膜的横截面。在图9和10中证实，即使在具有小凹槽的基板上，在图4和5中测量的根据实施例3制备的硅前体化合物9的沉积速率也保持相对恒定。尽管在125℃和400℃的温度下均施加了500W的相对较高的RF功率且ALD周期也在5秒以内，但能够确认100％的台阶覆盖性，即凹槽的上部侧面和凹槽的最深底部具有相同的沉积率，因此能够被视为在包括半导体在内的多种领域(诸如显示等)能够用在小型化进展迅速的半导体市场的优异的前体。

本申请的前述说明仅出于示意性目的，并且本申请所属领域的普通技术人员将能够理解，可以在不改变本申请的技术精神或基本特征的情况下容易地变更为其他具体形态。因此，应该理解，上述实施例在所有方面都是说明性的而非限制性的。例如，描述为单一形态的各要素可以实施成分布式，并且类似地描述为分布式的要素也可以实施成结合的形态。

本申请的范围由所附的权利要求而不是上述详细说明来表示，并且从权利要求的含义和范围以及它们的等同概念得出的所有变更或变型的形态也应被解释为包括在本申请的范围内。