(57)【要約】【課題】ケイ素及び酸素含有膜を堆積するための従来の前駆体及びプロセスに関する課題を解決する。【解決手段】少なくとも２つのケイ素原子及び２つの酸素原子並びに有機アミノ基を有するアミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサンと、そのオリゴシロキサンを製造するための方法とが開示される。有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサンを使用して、ケイ素及び酸素含有膜を堆積するための方法がまた開示される。【選択図】図１
2020128407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ａ、Ｃ及びＤ：
【化１】
2020128407.tif 000031
からなる群より選択され、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択され；
Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかであり；式Ｃ中でＲ1~8が全てメチル基である場合は、Ｘがトリメチルシロキシ基であることができず、式Ｄ中でＲ1~10が全てメチル基である場合は、Ｘがメチル又はジメチルアミノ基であることができない
少なくとも１つの有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物（但し、１，５−ジエチルアミノヘキサメチルトリシロキサンを除く）を含む組成物。
【請求項２】
式Ｂ：
【化２】
2020128407.tif 000032
からなる群より選択され、式中、
Ｒ1が、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、及びＣ3〜Ｃ10アルキニル基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~9が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される
少なくとも１つの有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を含む組成物。
【請求項３】
式Ｃ及び式Ｄからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
溶媒及びパージガスからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
式Ａからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を含み、
Ｒ1~7のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
ハライド、金属イオン、金属、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ又は複数の不純物を含まない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７】
２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、及び２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンからなる群より選択される少なくとも１つの有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を含む組成物。
【請求項８】
前記有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物が、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−ウンデカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，７−ヘプタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，９，９，９−ノナメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，７，７−ヘキサメチルテトラシロキサン、及び１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，９，９，９−ヘプタメチルペンタシロキサンからなる群より選択される、請求項３に記載の組成物。
【請求項９】
式Ａ及びＢ：
【化２】
2020128407.tif 000033
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（１）又は（３）：
【化３】
2020128407.tif 000034
で示されるように、触媒の存在下で、式（ｉ）のシクロトリシロキサン又は式（ｉｉｉ）のシクロテトラシロキサン化合物を有機アミンと反応させる工程であって、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~9が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される工程を含む、方法。
【請求項１０】
Ｒ1~9のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
式Ａ：
【化４】
2020128407.tif 000035
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（２）：
【化５】
2020128407.tif 000036
で示されるように、触媒の存在下で、式（ｉｉ）の塩素化シクロトリシロキサンを有機アミン又は有機アミンの金属塩と反応させる工程であって、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~7が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される工程を含む、方法。
【請求項１２】
式Ｂ：
【化５】
2020128407.tif 000037
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（４）：
【化６】
2020128407.tif 000038
で示されるように、触媒の存在下で、式（ｉｖ）の塩素化シクロテトラシロキサン化合物を有機アミン又は有機アミンの金属塩と反応させる工程であって、式中、
Ｒ1が、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、及びＣ3〜Ｃ10アルキニル基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~9が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される工程を含む、方法。
【請求項１３】
Ｒ1~7のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
式Ｃ及びＤ：
【化６】
2020128407.tif 000039
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（ｖ）又は式（ｖｉ）
【化７】
2020128407.tif 000040
の化合物を、塩化アセチル、ヨウ化メチル、トリメチルクロロシラン、ジメチルクロロシラン、メチルクロロシラン、モノクロロシラン、及び有機リチウム化合物からなる群より選択される化合物と反応させて、中間化合物を形成する工程と、
その後、前記中間化合物を、有機アミノクロロシラン、有機アミン、又はクロロシランからなる群より選択される化合物と反応させる工程とを含み、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択される、方法。
【請求項１５】
ＡＬＤ、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、プラズマ周期的化学気相堆積（ＰＥＣＣＶＤ）、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）、及びプラズマ流動性化学気相堆積（ＰＥＦＣＶＤ）からなる群から選択されるプロセスにおいて、基材上にケイ素及び酸素を含む膜を堆積するための方法であって、
ａ）反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ）式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ
【化８】
2020128407.tif 000041
からなる群より選択され、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、又はシロキシ基からなる群より選択され；
Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかである、少なくとも１つのケイ素前駆体化合物を前記反応器中に導入する工程と、
ｃ）パージガスで前記反応器をパージする工程と、
ｄ）酸素含有源及び窒素含有源のうち少なくとも１つを前記反応器中に導入する工程と、
ｅ）パージガスで前記反応器をパージする工程とを含み、所望の膜厚が堆積されるまで工程ｂ〜ｅが繰り返され、約２５〜６００℃の範囲の１つ又は複数の温度で行われる、方法。
【請求項１６】
Ｒ1~10のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのケイ素前駆体化合物が、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、及び２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンからなる群より選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのケイ素前駆体化合物が、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，７−ノナメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−ウンデカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，７−ヘプタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，９，９，９−ノナメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，７，７−ヘキサメチルテトラシロキサン、及び１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，９，９，９−ヘプタメチルペンタシロキサンからなる群より選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の組成物を収容した、ステンレス鋼容器。
【請求項２０】
ヘリウム、アルゴン、窒素、及びそれらの組み合わせから選択される不活性ヘッドスペースガスをさらに含む、請求項１９に記載のステンレス鋼容器。
【請求項２１】
前記ケイ素前駆体化合物が、溶媒及び不活性ガスからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本出願は、合衆国法典第３５巻１１９条（ｅ）項の下で、２０１７年２月８日に出願された米国仮特許出願第６２／４５６，２９７号及び２０１７年１０月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／５７４，９５２号の優先権の利益を主張し、これらの出願の全ては、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ケイ素及び酸素含有膜（例えば、酸化ケイ素、酸炭窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素、その他のケイ素及び酸素含有膜）を堆積するために使用することができる有機ケイ素化合物と、酸化ケイ素含有膜を堆積するための化合物を使用するための方法と、その化合物及び方法から得られた膜とに関する。
【０００３】
本明細書で説明されるのは、新規の有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサン前駆体化合物、並びに、熱原子層堆積（ＡＬＤ）又はプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセス、又はそれらの組み合わせにより、ケイ素含有膜、例えば、限定されないが、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭窒化ケイ素、又は炭素ドープ酸化ケイ素を堆積するための、その化合物を含む組成物及び方法である。より具体的には、本明細書で説明されるのは、約６００℃以下、例えば、約２５〜約３００℃の１つ又は複数の堆積温度で、化学量論的又は非化学量論的なケイ素含有膜又は材料を形成するための組成物及び方法である。
【０００４】
原子層堆積（ＡＬＤ）及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）は、低温（５００℃未満）において、例えば、酸化ケイ素コンフォーマル膜を堆積するために使用されるプロセスである。ＡＬＤ及びＰＥＡＬＤプロセスの両方において、前駆体及び反応ガス（例えば、酸素又はオゾン）は、複数回のサイクルで別々にパルス化され、各サイクルで単層の酸化ケイ素を形成する。しかしながら、これらのプロセスを使用して低温で堆積した酸化ケイ素は、限定されないが炭素（Ｃ）又は水素（Ｈ）のような、あるレベルの不純物を含有することがあり、それは、幾つかの半導体用途に悪影響を与えることがある。これを解決するために、１つの可能性のある解決策は、堆積温度を５００℃以上に増加することである。しかしながら、これらのより高い温度では、半導体産業で用いられる従来の前駆体は自己反応し、熱的に分解し、そしてＡＬＤモードではなく化学気相堆積（ＣＶＤ）モードで堆積する傾向がある。ＣＶＤモードの堆積は、特に多くの半導体用途で必要とされる高アスペクト比構造について、ＡＬＤ堆積に比べて低いコンフォーマル性を有する。また、ＣＶＤモードの堆積は、ＡＬＤモードの堆積より膜又は材料の厚さを制御しにくい。
【０００５】
比較的低温（３００℃未満）で、比較的高い成長／サイクル（ＧＰＣ＞１．５Å／サイクル）を持ち、原子層堆積（ＡＬＤ）及びプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセスによりケイ素含有膜を堆積するために使用することができる有機アミノシラン及びクロロシラン前駆体が当技術分野で公知である。
【０００６】
公知の前駆体及び方法の例は、以下の文献、特許及び特許出願で開示される。
【０００７】
米国特許第７０８４０７６号明細書では、塩基触媒化ＡＬＤプロセスで使用した、酸化ケイ素膜を堆積するためのハロゲン−又はＮＣＯ−置換ジシロキサン前駆体の使用を記載している。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１５／０８７１３９号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するためのアミノ官能化カルボシランの使用を記載している。
【０００９】
米国特許第９３３７０１８号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するための有機アミノジシランの使用を記載している。
【００１０】
米国特許第８９４０６４８号、同第９００５７１９号、及び同第８９１２３５３号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するための有機アミノシランの使用を記載している。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１５／２７５３５５号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するためのモノ−及びビス（有機アミノ）アルキルシランの使用を記載している。
【００１２】
米国特許出願公開第２０１５／３７６２１１号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するためのモノ（有機アミノ）−、ハライド−、及び擬ハライド−置換トリシリルアミンの使用を記載している。
【００１３】
国際出願第１５１０５３３７号及び米国特許第９２４５７４０号明細書では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するためのアルキル化トリシリルアミンの使用を記載している。
【００１４】
国際出願第１５１０５３５０号では、熱ＡＬＤ又はＰＥＡＬＤプロセスによりケイ素含有膜を堆積するための、少なくとも１つのＳｉ−Ｈ結合を有する４員環シクロジシラザンの使用を記載している。
【００１５】
米国特許第７０８４０７６号明細書では、塩基触媒化ＡＬＤプロセスで使用した、酸化ケイ素膜を堆積するためのハロゲン−又はＮＣＯ−置換ジシロキサン前駆体の使用を記載している。
【００１６】
上で示した特許及び特許出願の開示は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
当技術分野において、半導体製造工場での生産量を最大化するために、高い成長／サイクル（ＧＰＣ）で酸化ケイ素含有膜を堆積するための前駆体及び方法におけるニーズが存在している。幾つかの前駆体は、２．０Å／サイクル超のＧＰＣで堆積することができるが、これらの前駆体は、低品質な膜（元素汚染物質、低密度、悪い電気特性、高いウェットエッチ速度）のような欠点を有し、高温プロセスは、触媒を必要とし、高価であり、低いコンフォーマル性の膜、その他の欠点をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、ケイ素及び酸素含有膜を堆積するためのプロセスの一部として、基材の表面にオリゴシロキサン単位を固定することをもたらす、少なくとも２つのケイ素原子及び２つの酸素原子並びに有機アミノ基を有する、ケイ素及び酸素含有前駆体、具体的には、有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサンを提供することで、従来の前駆体及びプロセスに関連する課題を解決する。本発明で開示される複数のケイ素を持つ前駆体は、上記の背景技術の項目で説明したものに対して新規の構造を有し、したがって、前駆体合成のコスト若しくは利便さのいずれか、熱安定性、反応性若しくは揮発性を含む前駆体の物理的特性、ケイ素含有膜を堆積するプロセス、又は堆積したケイ素含有膜の特性に関して、１つ又は複数の態様において利点を提供することができる。
【００１９】
本明細書で説明されるのは、式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ：
【化１】
2020128407.tif 000003
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物であって、式中、Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択され；Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかであり；式Ｃ中でＲ1~8が全てメチル基である場合は、Ｘがトリメチルシロキシ基であることができず、式Ｄ中でＲ1~10が全てメチル基である場合は、Ｘがメチル又はジメチルアミノ基であることができない少なくとも１つの有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を含む組成物である。
【００２０】
本明細書で説明されるのは、比較的低温、例えば、６００℃以下の１つ又は複数の温度で、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、プラズマ周期的化学気相堆積（ＰＥＣＣＶＤ）、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）、プラズマ流動性化学気相堆積（ＰＥＦＣＶＤ）、プラズマＡＬＤ型プロセス、又はＡＬＤプロセスにおいて、酸素含有反応剤源、窒素含有反応剤源、又はそれらの組み合わせを用いて、化学量論的又は非化学量論的なケイ素及び酸素含有材料又は膜、例えば、限定されないが、酸化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素、酸窒化ケイ素膜、炭素ドープ酸窒化ケイ素を堆積するためのプロセスである。
【００２１】
１つの態様において、本明細書で開示されるのは、基材上にケイ素及び酸素を含む膜を堆積するための方法であって、（ａ）反応器中に基材を提供する工程と、（ｂ）式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ：
【化２】
2020128407.tif 000004
からなる群より選択されるケイ素前駆体化合物であって、式中、Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、又はシロキシ基からなる群より選択され；Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかである少なくとも１つのケイ素前駆体化合物を反応器中に導入する工程と、（ｃ）パージガスで反応器をパージする工程と、（ｄ）酸素含有源及び窒素含有源の少なくとも１つを反応器に導入する工程と、（ｅ）パージガスで反応器をパージする工程とを含み、所望の膜厚が堆積されるまで工程ｂ〜ｅが繰り返され、約２５〜６００℃の範囲の１つ又は複数の温度で行われる方法である。
【００２２】
上記の化合物を製造する方法はまた、本明細書で開示される。
【００２３】
本発明の実施形態は、単独で又は互いに組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】３００℃でのオゾンプロセスを用いた場合の、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの前駆体パルスの数に対する熱ＡＬＤのＧＰＣを提供する。
【図２】２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを用いた場合の、前駆体パルスの時間に対するＰＥＡＬＤ酸化ケイ素の堆積ＧＰＣを提供する。
【図３】２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを用いた場合の、Ｏ2プラズマ照射に対するＰＥＡＬＤ酸化ケイ素の堆積ＧＰＣを提供する。
【図４】層流反応器中で２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンにより堆積されたＰＥＡＬＤ酸化ケイ素膜のＴＥＭ画像を提供し、優れた段差被覆性と、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンがアンカー基を有するため、ＰＥＡＬＤ酸化ケイ素のための良好な前駆体であることができることとを示している。
【図５】シャワーヘッドチャンバー中でＴＭＣＴＳを用いた場合の、前駆体パルスの時間に対するＰＥＡＬＤ酸化ケイ素の堆積ＧＰＣを提供し、ＴＭＣＴＳが原子層堆積に適さないことを示している。
【図６】シャワーヘッドチャンバー中でＴＭＣＴＳにより堆積された酸化ケイ素膜のＴＥＭ画像を提供し、ＴＭＣＴＳが段差被覆性にはあまり適さないことを示し、したがって、ＴＭＣＴＳが原子層堆積のための前駆体として適さないことをさらに示している。
【図７】シャワーヘッドチャンバー中で２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンにより堆積されたＰＥＡＬＤ酸化ケイ素膜のＴＥＭ画像を提供し、優れた段差被覆性と、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンがアンカー基を有するため、ＰＥＡＬＤ酸化ケイ素のための良好な前駆体であることができることとを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を説明する範囲の中での（特に以下の特許請求の範囲の中での）「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」という用語並びに同様の指示語の使用は、本明細書で別段の指摘がないか又は文脈によって明確に否定されない限り、単数及び複数の両方を包含すると解されるべきである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、制限のない用語（すなわち、「含むが、限定されない」ことを意味する）として解されるべきである。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書で別段の指摘がない限り、単に範囲内に入っているそれぞれ独立した値を個々に言及することの省略方法として機能することを意図しており、それぞれの独立した値は、まるでそれが本明細書で個々に列挙されたかのように本明細書中に組み込まれる。本明細書に記載の全ての方法は、本明細書で別段の指摘がないか又は文脈によって明確に否定されない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書で提供される任意の及び全ての例又は例示的な語（例えば、「のような（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は、単に本発明をより明らかにすることを意図しており、特許請求の範囲に別段の記載がない限り、本発明の範囲に関する限定をもたらすものではない。本明細書中の如何なる言語も、特許請求の範囲に記載されていない任意の要素を本発明の実施に必須であるものとして示すと解されるべきではない。
【００２６】
本明細書で説明されるのは、約６００℃以下、又は約２５〜約６００℃、幾つかの実施形態では２５〜約３００℃の１つ又は複数の温度で、化学量論的又は非化学量論的なケイ素及び酸素を含む膜又は材料、例えば、限定されないが、酸化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素膜、酸窒化ケイ素、又は炭素ドープ酸窒化ケイ素膜、又はそれらの組み合わせを形成することに関する組成物及び方法である。本明細書で説明される膜は、堆積プロセス、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）又はＡＬＤ型プロセス、例えば、限定されないが、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）又はプラズマ周期的化学気相堆積プロセス（ＰＥＣＣＶＤ）、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）、又はプラズマ流動性化学気相堆積（ＰＥＦＣＶＤ）で堆積される。本明細書で説明される低温（例えば、約周辺温度〜６００℃の範囲の１つ又は複数の堆積温度）での方法は、以下の利点：熱原子層堆積、プラズマ原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、又はプラズマＡＬＤ型プロセスにおける高いコンフォーマル性、低い化学不純物、約２．１ｇ／ｃｃ以上の密度、得られた膜中の炭素含有量を調整する能力、及び／又は膜が０．５ｗｔ％の希釈ＨＦで測定した場合に５オングストローム毎秒（Å／秒）のエッチング速度を有することのうち少なくとも１つ又は複数を示す膜又は材料を提供する。炭素ドープ酸化ケイ素膜については、他の特徴、例えば、限定されないが、約１．８ｇ／ｃｃ以上又は約２．０ｇ／ｃｃ以上の密度に加えて、０．５ｗｔ％の希釈ＨＦ中でエッチング速度を２Å／秒未満の値に調整するために、１％超の炭素が望まれる。
【００２７】
本明細書で開示される方法は、当業者に公知の設備を使用して実施することができる。例えば、方法は、半導体製造技術分野において慣例である反応器を用いることができる。
【００２８】
如何なる理論又は解釈により束縛されることを望むわけではないが、本明細書で開示される前駆体組成物の有効性は、ケイ素原子の数と、特にケイ素原子の結合とに応じて変えることができると考えられる。本明細書で開示される前駆体は、典型的に、３〜５個のケイ素原子と、５〜８個のケイ素−酸素結合とを有する。
【００２９】
本明細書で開示される前駆体は、当技術分野で公知のものとは異なる構造を有し、したがって、従来のケイ素含有前駆体に比べ良好な性能を発揮することができ、比較的高いＧＰＣを提供することができ、より高い品質の膜を作り出し、好ましいウェットエッチ速度を有し、又は低い元素汚染物質を有する。
【００３０】
本明細書で開示されるのは、気相堆積プロセスを使用して酸化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素、又は炭酸窒化ケイ素膜から選択される膜を堆積するための組成物であり、その組成物は、式Ａ、式Ｂ、式Ｃ、式Ｄ又は式Ｅ：
【化３】
2020128407.tif 000005
のいずれかを有する化合物であって、式中、Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択され；Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかであり；式Ｃ中でＲ1~8が全てメチル基である場合は、Ｘがトリメチルシロキシ基であることができず、式Ｄ中でＲ1~10が全てメチル基である場合は、Ｘがメチル又はジメチルアミノ基であることができない化合物を含む。
【００３１】
好ましい実施形態において、上記条件にしたがって、Ｒ1~10の少なくとも１つがＣ1〜Ｃ4アルキル基である。式Ａ及びＢについて、好ましい実施形態は、Ｒ1~9のそれぞれがＣ1〜Ｃ4アルキル基である化合物を含む。
【００３２】
上記の式において及び説明を通じて、「オリゴシロキサン」という用語は、少なくとも２つの繰り返し−Ｓｉ−Ｏ−シロキサン単位、好ましくは少なくとも３つの繰り返し−Ｓｉ−Ｏ−シロキサン単位を含む化合物を示し、それは環状又は直鎖状構造、好ましくは環状構造であることができる。
【００３３】
上記の式において及び説明を通じて、「アルキル」という用語は、１〜１０個の端子原子を有する直鎖状又は分枝状官能基である。例示の直鎖状アルキル基としては、限定されないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、及びヘキシル基が挙げられる。例示の分枝状アルキル基としては、限定されないが、イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、イソへキシル、及びネオヘキシルが挙げられる。幾つかの実施形態において、アルキル基は、それらに結合した１つ又は複数の官能基、例えば、限定されないが、それらに結合したアルコキシ基、ジアルキルアミノ基、又はそれらの組み合わせを有することができる。他の実施形態において、アルキル基は、それらに結合した１つ又は複数の官能基を有さない。アルキル基は、置換されていてもよく、又は代替的に置換されてなくてもよい。
【００３４】
上記の式において及び説明を通じて、「環状アルキル」という用語は、３〜１０個の炭素原子を有する環状官能基を示す。例示の環状アルキル基としては、限定されないが、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、及びシクロオクチル基が挙げられる。
【００３５】
上記の式において及び説明を通じて、「アルケニル基」という用語は、１つ又は複数の炭素−炭素二重結合を有し、２〜１０個又は２〜６個の炭素原子を有する基を示す。
【００３６】
本明細書で説明される式において及び説明を通じて、「ジアルキルアミノ」基、「アルキルアミノ」基、又は「有機アミノ」基という用語は、窒素原子に結合した２つのアルキル基又は窒素原子に結合した１つのアルキルを有し、１〜１０個又は２〜６個又は２〜４個の炭素原子を有する基を示す。例としては、限定されないが、ＨＮＭｅ、ＨＮＢｕt、ＮＭｅ2、ＮＭｅＥｔ、ＮＥｔ2、及びＮＰｒi2が挙げられる。
【００３７】
上記の式において及び説明を通じて、「アリール」という用語は、４〜１０個の炭素原子、５〜１０個の炭素原子、又は６〜１０個の炭素原子を有する芳香族環状官能基を示す。例示のアリール基としては、限定されないが、フェニル、ベンジル、クロロベンジル、トリル、ｏ−キシリル、１，２，３−トリアゾリル、ピロリル、及びフラニルが挙げられる。
【００３８】
説明を通じて、「アルキル炭化水素」という用語は、直鎖状又は分枝状Ｃ1〜Ｃ20炭化水素、環状Ｃ6〜Ｃ20炭化水素を言い表す。例示の炭化水素としては、限定されないが、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロオクタン、シクロノナン、及びシクロデカンが挙げられる。
【００３９】
説明を通じて、「アルコキシ」という用語は、Ｃ1〜Ｃ10の−ＯＲ1基を示し、Ｒ1は上で規定したとおりである。例示のアルコキシ基としては、限定されないが、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ｎ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、及びフェノキシドが挙げられる。
【００４０】
説明を通じて、「カルボキシレート」という用語は、Ｃ2〜Ｃ12の−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ1基を示し、Ｒ1は上で規定したとおりである。例示のカルボキシレート基としては、限定されないが、アセテート（−ＯＣ（＝Ｏ）Ｍｅ）、エチルカルボキシレート（−ＯＣ（＝Ｏ）Ｅｔ）、イソプロピルカルボキシレート（−ＯＣ（＝Ｏ）iＰｒ）、及びベンゾエート（−ＯＣ（＝Ｏ）Ｐｈ）が挙げられる。
【００４１】
説明を通じて、「芳香族炭化水素」という用語は、Ｃ6〜Ｃ20芳香族炭化水素を言い表す。例示の芳香族炭化水素としては、限定されないが、トルエン及びメシチレンが挙げられる。
【００４２】
上記の式において及び説明を通じて、「複素環」という用語は、約３〜約１０個の環状原子、好ましくは約５〜約１０個の環状原子の非芳香族の飽和した単環又は複数環の環状系を意味し、環状系中の原子の１つ又は複数が炭素以外の元素、例えば、窒素、酸素又は硫黄である。好ましい複素環は、約５〜約６個の環状原子を含有する。複素環の前の接頭語のアザ、オキソ、又はチオは、それぞれ、少なくとも窒素、酸素、又は硫黄原子が環状原子として存在していることを意味する。複素環は、任意選択で置換される。
【００４３】
式Ａ〜Ｅを有する例示の有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサンを表１に示す。
【００４４】
［表１：Ｒ1~10が独立して水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、式Ａ〜Ｅを有する例示の有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサン］
【表１】
2020128407.tif 000006
【表２】
2020128407.tif 000007
【表３】
2020128407.tif 000008
【００４５】
式Ａ又はＢを有する化合物は、例えば、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンの有機アミンとの触媒脱水素カップリング（例えば、シクロトリシロキサンについては式（１）；シクロテトラシロキサンはまた、式（３）の場合に用いることができる）又は塩素化シクロトリシロキサンの有機アミン又は有機アミンの金属塩との反応（例えば、式（２）；塩素化シクロテトラシロキサンはまた、式（４）の場合に用いることができる）により合成することができる。
【化４】
2020128407.tif 000009
【００４６】
好ましくは、反応混合物中の有機アミンに対するシクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンのモル比は、約１〜１．０、１〜１．５、１〜２、１〜３、１〜４、又は１〜１０である。
【００４７】
式（１）及び（３）において本発明の方法で用いられる触媒は、ケイ素−窒素結合の形成を促進するものである。本明細書で説明される方法で使用することができる例示の触媒としては、限定されないが、以下：アルカリ土類金属触媒；ハライド非含有の主族、遷移金属、ランタニド、及びアクチニド触媒；並びにハライド含有の主族、遷移金属、ランタニド、及びアクチニド触媒が挙げられる。
【００４８】
例示のアルカリ土類金属触媒としては、限定されないが、以下：Ｍｇ［Ｎ（ＳｉＭｅ3）2］2、ＴｏMＭｇＭｅ［ＴｏM＝トリス（４，４−ジメチル−２−オキサゾリニル）フェニルボレート］、ＴｏMＭｇ−Ｈ、ＴｏMＭｇ−ＮＲ2（Ｒ＝Ｈ、アルキル、アリール）Ｃａ［Ｎ（ＳｉＭｅ3）2］2、［（ｄｉｐｐ−ｎａｃｎａｃ）ＣａＸ（ＴＨＦ）］2（ｄｉｐｐ−ｎａｃｎａｃ＝ＣＨ［（ＣＭｅ）（２，６−iＰｒ2−Ｃ6Ｈ3Ｎ）］2；Ｘ＝Ｈ、アルキル、カルボシリル、有機アミノ）、Ｃａ（ＣＨ2Ｐｈ）2、Ｃａ（Ｃ3Ｈ5）2、Ｃａ（α−Ｍｅ3Ｓｉ−２−（Ｍｅ2Ｎ）−ベンジル）2（ＴＨＦ）2、Ｃａ（９−（Ｍｅ3Ｓｉ）−フルオレニル）（α−Ｍｅ3Ｓｉ−２−（Ｍｅ2Ｎ）−ベンジル）（ＴＨＦ）、［（Ｍｅ3ＴＡＣＤ）3Ｃａ3（μ3−Ｈ）2］+（Ｍｅ3ＴＡＣＤ＝Ｍｅ3［１２］ａｎｅＮ4）、Ｃａ（η2−Ｐｈ2ＣＮＰｈ）（ｈｍｐａ）3（ｈｍｐａ＝ヘキサメチルホスホルアミド）、Ｓｒ［Ｎ（ＳｉＭｅ3）2］2、及び、他のＭ2+  アルカリ土類金属−アミド、−イミン、−アルキル、−水素化物、及び−カルボシリル錯体（Ｍ＝Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ）が挙げられる。
【００４９】
例示のハライド非含有の、主族、遷移金属、ランタニド、及びアクチニド触媒としては、限定されないが、以下：１，３−ジ−イソ−プロピル−４，５−ジメチルイミダゾル−２−イルイデン、２，２’−ビピリジル、フェナントロリン、Ｂ（Ｃ6Ｆ5）3、ＢＲ3（Ｒ＝直鎖状、分枝状、又は環状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、Ｃ5〜Ｃ10アリール基、又はＣ1〜Ｃ10アルコキシ基）、ＡｌＲ3（Ｒ＝直鎖状、分枝状、又は環状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、Ｃ5〜Ｃ10アリール基、又はＣ1〜Ｃ10アルコキシ基）、（Ｃ5Ｈ5）2ＴｉＲ2（Ｒ＝アルキル、Ｈ、アルコキシ、有機アミノ、カルボシリル）、（Ｃ5Ｈ5）2Ｔｉ（ＯＡｒ）2［Ａｒ＝（２，６−（iＰｒ）2Ｃ6Ｈ3）］、（Ｃ5Ｈ5）2Ｔｉ（ＳｉＨＲＲ’）ＰＭｅ3（式中、Ｒ、Ｒ’は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｍｅ、Ｐｈから選択される）、ＴｉＭｅ2（ｄｍｐｅ）2（ｄｍｐｅ＝１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン）、ビス（ベンゼン）クロム（０）、Ｃｒ（ＣＯ）6、Ｍｎ2（ＣＯ）12、Ｆｅ（ＣＯ）5、Ｆｅ3（ＣＯ）12、（Ｃ5Ｈ5）Ｆｅ（ＣＯ）2Ｍｅ、Ｃｏ2（ＣＯ）8、Ｎｉ（ＩＩ）アセテート、ニッケル（ＩＩ）アセチルアセトネート、Ｎｉ（シクロオクタジエン）2、［（ｄｉｐｐｅ）Ｎｉ（μ−Ｈ）］2（ｄｉｐｐｅ＝１，２−ビス（ジ−イソ−プロピルホスフィノ）エタン）、（Ｒ−インデニル）Ｎｉ（ＰＲ’3）Ｍｅ（Ｒ＝１−iＰｒ、１−ＳｉＭｅ3、１，３−（ＳｉＭｅ3）2；Ｒ’＝Ｍｅ、Ｐｈ）、［｛Ｎｉ（η−ＣＨ2：ＣＨＳｉＭｅ2）2Ｏ｝2｛μ−（η−ＣＨ2：ＣＨＳｉＭｅ2）2Ｏ｝］、Ｃｕ（Ｉ）アセテート、ＣｕＨ、［トリス（４，４−ジメチル−２−オキサゾリニル）フェニルボレート］ＺｎＨ、（Ｃ5Ｈ5）2ＺｒＲ2（Ｒ＝アルキル、Ｈ、アルコキシ、有機アミノ、カルボシリル）、Ｒｕ3（ＣＯ）12、［（Ｅｔ3Ｐ）Ｒｕ（２，６−ジメシチルチオフェノレート）］［Ｂ［３，５−（ＣＦ3）2Ｃ6Ｈ3］4］、［（Ｃ5Ｍｅ5）Ｒｕ（Ｒ3Ｐ）x（ＮＣＭｅ）3-x］+（式中、Ｒが、直鎖状、分枝状、又は環状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、及びＣ5〜Ｃ10アリール基、から選択され；ｘ＝０、１、２、３）、Ｒｈ6（ＣＯ）16、トリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム（Ｉ）カルボニル水素化物、Ｒｈ2Ｈ2（ＣＯ）2（ｄｐｐｍ）2（ｄｐｐｍ＝ビス（ジフェニルホスフィノ）メタン、Ｒｈ2（μ−ＳｉＲＨ）2（ＣＯ）2（ｄｐｐｍ）2（Ｒ＝Ｐｈ、Ｅｔ、Ｃ6Ｈ13）、Ｐｄ／Ｃ、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、Ｐｄ（ＩＩ）アセテート、（Ｃ5Ｈ5）2ＳｍＨ、（Ｃ5Ｍｅ5）2ＳｍＨ、（ＴＨＦ）2Ｙｂ［Ｎ（ＳｉＭｅ3）2］2、（ＮＨＣ）Ｙｂ（Ｎ（ＳｉＭｅ3）2）2［ＮＨＣ＝１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾル−２−イリデン）］、Ｙｂ（η2−Ｐｈ2ＣＮＰｈ）（ｈｍｐａ）3（ｈｍｐａ＝ヘキサメチルホスホルアミド）、Ｗ（ＣＯ）6、Ｒｅ2（ＣＯ）10、Ｏｓ3（ＣＯ）12、Ｉｒ4（ＣＯ）12、（アセチルアセトネート）ジカルボニルイリジウム（Ｉ）、Ｉｒ（Ｍｅ）2（Ｃ5Ｍｅ5）Ｌ（Ｌ＝ＰＭｅ3、ＰＰｈ3）、［Ｉｒ（シクロオクタジエン）ＯＭｅ］2、ＰｔＯ2（アダムス触媒））、炭素上白金（Ｐｔ／Ｃ）、炭素上ルテニウム（Ｒｕ／Ｃ）、アルミナ上ルテニウム、炭素上パラジウム、炭素上ニッケル、炭素上オスミウム、��金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（カーステッド触媒）、ビス（トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン）白金（０）、Ｐｔ（シクロオクタジエン）2、［（Ｍｅ3Ｓｉ）2Ｎ］3Ｕ］［ＢＰｈ4］、［（Ｅｔ2Ｎ）3Ｕ］［ＢＰｈ4］、及び他のハライド非含有Ｍn+錯体（Ｍ＝Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｕ；ｎ＝０、１、２、３、４、５、６）が挙げられる。上で挙げた触媒、並びに純貴金属、例えば、ルテニウム、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウムはまた、担体に固定されることができる。担体は高表面積を持つ固形物である。典型的な担体材料としては、限定されないが、アルミナ、ＭｇＯ、ゼオライト、炭素、モノリスコージライト、珪藻土、シリカゲル、シリカ／アルミナ、ＺｒＯ及びＴｉＯ2が挙げられる。好ましい担体は炭素（例えば、炭素上白金、炭素上パラジウム、炭素上ロジウム、炭素上ルテニウム）、アルミナ、シリカ及びＭｇＯである。触媒の金属荷重は約０．０１〜約５０ｗｔ％の範囲である。好ましい範囲は約０．５〜約２０ｗｔ％である。より好ましい範囲は、約０．５〜約１０ｗｔ％である。活性化を必要とする触媒は、多くの公知の方法で活性化することができる。真空下で触媒を加熱することが好ましい方法である。触媒は、反応ベッセルに追加する前に活性化されるか又は反応剤を加える前に反応ベッセル内で活性化されることができる。触媒が促進剤を含有することができる。促進剤は、それ自体が触媒ではないが、活性触媒と少量混合された場合にそれらの性能（活性及び／又は選択性）を増加させるものである。促進剤は、通常、金属、例えば、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｍｏ、Ｌｉ、Ｒｅ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ及びＡｕ、並びに／又はそれらの酸化物である。それらは、反応ベッセルに別々に加えることができ、又はそれらは、自体が触媒の一部であることができる。例えば、Ｒｕ／Ｍｎ／Ｃ（マンガンにより促進された炭素上ルテニウム）又はＰｔ／ＣｅＯ2／Ｉｒ／ＳｉＯ2（セリア及びイリジウムで促進されたシリカ上白金）である。幾つかの促進剤は、それ自体が触媒として作用することができるが、主触媒と組み合わせたそれらの使用により、主触媒の能力を向上させることができる。触媒は、他の触媒のための促進剤として作用することができる。この文脈において、触媒は２元金属（又は多元金属）触媒と称される場合がある。例えば、Ｒｕ／Ｒｈ／Ｃは、炭素上ルテニウム−ロジウム２元金属触媒、又はロジウムにより促進された炭素上ルテニウムのいずれかで呼ぶことができる。活性触媒は、特定の化学反応において触媒として作用する材料である。
【００５０】
例示のハライド含有の、主族、遷移金属、ランタニド、及びアクチニド触媒としては、限定されないが、以下：ＢＸ3（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、ＢＦ3・ＯＥｔ2、ＡｌＸ3（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、（Ｃ5Ｈ5）2ＴｉＸ2（Ｘ＝Ｆ、ＣＩ）、［Ｍｎ（ＣＯ）4Ｂｒ］2、ＮｉＣｌ2、（Ｃ5Ｈ5）2ＺｒＸ2（Ｘ＝Ｆ、ＣＩ）、ＰｄＣｌ2、ＰｄＩ2、ＣｕＣｌ、ＣｕＩ、ＣｕＦ2、ＣｕＣｌ2、ＣｕＢｒ2、Ｃｕ（ＰＰｈ3）3Ｃｌ、ＺｎＣｌ2、［（Ｃ6Ｈ6）ＲｕＸ2］2（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、（Ｐｈ3Ｐ）3ＲｈＣｌ（ウィルキンソン触媒）、［ＲｈＣｌ（シクロオクタジエン）］2、ジ−μ−クロロ−テトラカルボニルジロジウム（Ｉ）、ビス（トリフェニルホスフィン）ロジウム（Ｉ）カルボニルクロニド、ＮｄＩ2、ＳｍＩ2、ＤｙＩ2、（ＰＯＣＯＰ）ＩｒＨＣｌ（ＰＯＣＯＰ＝２，６−（Ｒ2ＰＯ）2Ｃ6Ｈ3；Ｒ＝iＰｒ、nＢｕ、Ｍｅ）、Ｈ2ＰｔＣｌ6・ｎＨ2Ｏ（スパイエル触媒）、ＰｔＣｌ2、Ｐｔ（ＰＰｈ3）2Ｃｌ2、及び他のハライド含有Ｍn+錯体（Ｍ＝Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｕ；ｎ＝０、１、２、３、４、５、６）が挙げられる。
【００５１】
反応混合物中のシクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンに対する触媒のモル比は、０．１〜１、０．０５〜１、０．０１〜１、０．００５〜１、０．００１〜１、０．０００５〜１、０．０００１〜１、０．００００５〜１、又は０．００００１〜１の範囲である。１つの特定の実施形態において、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンの当量に対して０．０５〜０．０７当量の触媒が使用される。別の特定の実施形態において、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンの当量に対して触媒の０．００００８当量の触媒が使用される。
【００５２】
幾つかの実施形態において、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサン、有機アミン、及び１つ又は複数の触媒を含む反応混合物は、無水溶媒をさらに含む。例示の溶媒としては、限定されないが、直鎖状−、分枝状−、環状−、又はポリ−エーテル（例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジエチルエーテル、ジグリム、及び／又はテトラグリム）；直鎖状−、分枝状−、又は環状−アルカン、アルケン、芳香族化合物及びハロ炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、トルエン、及びジクロロメタン）を挙げることができる。加える必要がある場合、１つ又は複数の溶媒の選択は、反応混合物中に含有する反応剤との適合性、触媒の可溶性、並びに／又は中間生成物及び／又は選択された最終生成物のための分離プロセスによって影響されることがある。他の実施形態において、反応混合物は溶媒を含まない。
【００５３】
本明細書で説明される方法において、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンと有機アミンとの間の反応は、約０〜２００℃、好ましくは０〜約１００℃の範囲の１つ又は複数の温度で起こる。反応のための例示の温度は、以下の端点：０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００℃のうち任意の１つ又は複数を有する範囲を含む。この反応のための適切な温度範囲は、反応剤と、任意選択の溶媒との物理特性により決定することができる。特定の反応器の温度範囲の例示としては、限定されないが、０〜８０℃又は０〜３０℃が挙げられる。
【００５４】
本明細書で説明される方法の幾つかの実施形態において、反応の圧力は、約１〜約１１５ｐｓｉａ又は約１５〜約４５ｐｓｉａの範囲であることができる。シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンが周辺条件下で液体である幾つかの実施形態において、反応は大気圧で進行する。シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンが周辺条件下で気体である幾つかの実施形態において、反応は１５ｐｓｉａ超の下で進行する。
【００５５】
幾つかの実施形態において、１つ又は複数の反応剤は、液体又は蒸気として反応混合物に導入することができる。反応剤の１つ又は複数が蒸気として加えられる実施形態において、窒素又は不活性ガスのような非反応性ガスをキャリアガスとして使用して、反応混合物にその蒸気を輸送することができる。反応剤の１つ又は複数が液体として加えられる実施形態において、反応剤を、原液で加えるか又は代替的に溶媒で希釈して加えることができる。有機アミノシラン生成物を含有する粗混合物又は粗液体への所望の変換が達成されるまで、反応剤が反応混合物に供給される。幾つかの実施形態において、反応剤を補給して、反応器から反応生成物及び粗液体を除去することで、連続的方法により反応を進行することができる。
【００５６】
式Ａ〜Ｅの化合物、１つ又は複数の触媒、場合により残留有機アミン、１つ又は複数の溶媒、又は１つ又は複数の望ましくない生成物を含む粗混合物は、１つ又は複数の分離プロセスを要求することがある。適切な分離プロセスの例示としては、限定されないが、蒸留、蒸発、薄膜分離、ろ過、気相移動、抽出、逆カラム（ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｃｏｌｕｍｎ）を使用した分留、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【００５７】
式Ｃ、Ｄ又はＥを有する化合物は、例えば、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンを、例えば、塩化アセチル、ヨウ化メチル、トリメチルクロロシラン、又は他種のクロロシラン反応剤で開環し、ハライド置換直鎖状トリシロキサン又はテトラシロキサンを生成し、その後、有機アミンと反応させることで、合成することができる（例えば、式５〜７）。代替的に、式Ｃ、Ｄ又はＥを有する化合物は、Ｒ1Ｒ2Ｎ−Ｘ種、例えばＭｅ2ＮＳｉＭｅ3との直接反応により合成することができる（例えば、式８）。式Ｃ、Ｄ又はＥを有する化合物はまた、シクロトリシロキサン又はシクロテトラシロキサンを、有機リチウム反応剤、例えば、メチルリチウム又はリチウムアミドで開環し、その後有機アミノクロロシラン又はクロロシランと反応させることで合成することができる（例えば、式９−１０）。式５〜１０により例示されたこれらの開環反応は触媒の存在を要する場合がある。ハロゲン化オリゴシロキサン化合物又は中間物が２当量の有機アミンＨＮＲ1Ｒ2と反応する反応において（式５〜７）、代替的に１当量のみの有機アミンＨＮＲ1Ｒ2を、Ｅｔ3Ｎのような３級アミンの存在下で使用することができ、したがって、塩副産物として３級アミン塩酸塩を作り出すことに留意すべきである。
【化５】
2020128407.tif 000010
【化６】
2020128407.tif 000011
式５〜１０で例示された合成方法はまた、式（ｖｉ）
【化７】
2020128407.tif 000012
を有するシクロテトラシロキサン初期材料を用いて行うことができる。
【００５８】
式１〜１０は、例示の調製の化学式であり、式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又はＥを有する化合物の調製に関して、如何なる方法で限定されることは意図されない。
【００５９】
本発明に係る式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又はＥを有するケイ素前駆体化合物、及び本発明に係る式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又はＥを有するケイ素前駆体化合物を含む組成物は、好ましくは、ハライドイオンを実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」という用語は、それがハライドイオン（又はハライド）、例えば、塩化物（すなわち、塩素含有種、例えばＨＣｌ又は少なくとも１つのＳｉ−Ｃｌ結合を有するケイ素化合物）、フッ化物、臭化物、及びヨウ化物に関する場合、ＩＣＰ−ＭＳで測定した場合に５ｐｐｍ（重量）未満、好ましくは、ＩＣＰ−ＭＳで測定した場合に３ｐｐｍ未満、より好ましくはＩＣＰ−ＭＳで測定した場合に１ｐｐｍ未満、及び最も好ましくはＩＣＰ−ＭＳで測定した場合に０ｐｐｍ未満であることを意味する。塩化物は、式Ａを有するケイ素前駆体化合物に対する分解触媒として作用すると知られている。最終生成物中の有意なレベルの塩化物は、ケイ素前駆体化合物を劣化させる場合がある。ケイ素前駆体化合物が徐々に劣化すると、膜堆積プロセスに直接的に影響を及ぼす場合があり、半導体製造業者が膜仕様を満たすことを困難にさせる。そして、保存期間又は安定性は、ケイ素前駆体化合物のより高い劣化速度により悪影響を受け、それによって、１〜２年間の保存期間を保証することが難しくなる。したがって、ケイ素前駆体化合物の加速した分解により、これらの可燃性及び／又は自然発火性のガス状副産物の形成に関する安全性及び性能の懸念が生じる。式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又はＥを有するケイ素前駆体化合物は、好ましくは、金属イオン、例えば、Ｌｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｎｉ2+、Ｃｒ3+を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」という用語は、それがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒに関する場合、ＩＣＰ−ＭＳで測定した場合に５ｐｐｍ（重量）未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満、最も好ましくは０．１ｐｐｍ未満であることを意味する。幾つかの実施形態において、式Ａを有するケイ素前駆体化合物は、金属イオン、例えば、Ｌｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｎｉ2+、Ｃｒ3+を含まない。本明細書で使用される場合、金属不純物を「含まない」という用語は、それがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、貴金属、例えば、合成で使用されるルテニウム又は白金触媒からの揮発性Ｒｕ又はＰｔ錯体に関する場合、ＩＣＰ−ＭＳ又は金属を測定するための他の分析方法で測定した場合に１ｐｐｍ未満、好ましくは０．１ｐｐｍ（重量）未満であることを意味する。
【００６０】
別の実施形態において、基材上にケイ素及び酸素を含む膜を堆積するための方法であって、
ａ）反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ）少なくとも１つのケイ素前駆体化合物を反応器中に導入する工程であって、少なくとも１つのケイ素前駆体化合物が式Ａ〜Ｅ：
【化８】
2020128407.tif 000013
からなる群より選択され、式中、Ｒ1が、独立して、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択され；Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかである、工程と、
ｃ）パージガスで反応器をパージする工程と、
ｄ）酸素含有源を反応器中に導入する工程と、
ｅ）パージガスで反応器をパージする工程とを含み、所望の膜厚が堆積されるまで工程ｂ〜ｅが繰り返され、約２５〜６００℃の範囲の１つ又は複数の温度で行われる、方法が提供される。
【００６１】
本明細書で開示される方法は、以下の特徴、約２．１ｇ／ｃｃ以上の密度、１：１００のＨＦ：水の希釈ＨＦ（０．５ｗｔ％ｄＨＦ）酸の溶液中で測定した場合に約２．５Å／秒未満のウェットエッチ速度；６ＭＶ／ｃｍ以下で約１ｅ−８Ａ／ｃｍ2未満の漏電；及び二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定した場合に約５ｅ２０ａｔ／ｃｃ未満の水素不純物のうち少なくとも１つを含む酸化ケイ素膜を形成する。
【００６２】
本明細書で説明される方法及び組成物の幾つかの実施形態において、ケイ素含有誘電体材料の層は、例えば、反応チャンバーを用いて化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスにより、基材の少なくとも一部に堆積される。適切な基材としては、限定されないが、半導体材料、例えば、ガリウムヒ素（「ＧａＡｓ」）、シリコン、及びシリコン含有組成物、例えば、結晶シリコン、ポリシリコン、非晶質シリコン、エピタキシャルシリコン、二酸化ケイ素（「ＳｉＯ2」）、シリコンガラス、窒化ケイ素、溶融シリカ、ガラス、クオーツ、ホウケイ酸塩ガラス、及びそれらの組み合わせが挙げられる。他の適切な材料としては、クロム、モリブデン、及び半導体、集積回路、フラットパネルディスプレイ、及びフレキシブルディスプレイ用途で一般的に用いられる他の金属が挙げられる。基材は、追加の層、例えば、ケイ素、ＳｉＯ2、有機ケイ酸ガラス（ＯＳＧ）、フッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、炭窒化ホウ素、炭化ケイ素、水素化炭化水素、窒化ケイ素、水素化窒化ケイ素、炭窒化ケイ素、水素化炭窒化ケイ素、窒化ホウ素、有機−無機複合材料、フォトレジスト、有機ポリマー、多孔質有機及び無機材料及び複合体、金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム及び酸化ゲルマニウムを有することができる。また更なる層は、ゲルマノシリケート、アルミノシリケート、銅及びアルミニウム、並びに拡散バリア材料、例えば、限定されないが、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ）Ｎ、ＴａＮ、Ｔａ（Ｃ）Ｎ、Ｔａ、Ｗ、又はＷＮであることもできる。
【００６３】
本明細書で開示される堆積方法は、１つ又は複数のパージガスを伴うことができる。未消費の反応剤及び／又は反応副産物をパージするために使用されるパージガスは、前駆体と反応しない不活性ガスである。例示のパージガスとしては、限定されないが、アルゴン、（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン、水素（Ｈ2）、及びそれらの混合物が挙げられる。幾つかの実施形態において、Ａｒのようなパージガスは、約０．１〜１０００秒間の間、約１０〜約２０００ｓｃｃｍの範囲の流量で反応器中に供給され、それによって、反応器に残っていることがある未反応の材料及び任意の副産物をパージする。
【００６４】
アルゴンのようなパージガスは、プロセスチャンバーから未吸収の過剰な複合体をパージする。十分なパージの後、酸素源を反応チャンバー中に導入して、吸収の表面と反応させ、その後別のガスパージを行い、チャンバーから反応副産物を除去することができる。プロセスサイクルは、所望の膜厚が達成されるまで繰り返すことができる。幾つかの場合では、パージは、パージガスを不活性ガスに置き換えることができ、又は両方を用いて未反応のケイ素前駆体を除去することができる。
【００６５】
説明を通じて、「ＡＬＤ又はＡＬＤ型」という用語は、限定されないが、以下のプロセス：ａ）ケイ素前駆体及び反応ガスを含む各反応剤を、反応器、例えば、シングルウエハＡＬＤ反応器、半バッチＡＬＤ反応器、又はバッチ炉ＡＬＤ反応器中に連続して導入すること；ｂ）基材を、各セクションが不活性ガスカーテンより分離されている反応器、すなわち、空間的ＡＬＤ反応器又はロールツーロールＡＬＤ反応器の様々なセクションに移動又は回転することで、ケイ素前駆体及び反応ガスを含む各反応剤を基材にさらすことを含むプロセスを言い表す。
【００６６】
本発明の方法は、プラズマを含む酸素含有源又はオゾンを使用するＡＬＤプロセスにより行われ、プラズマは、以下：不活性ガスを含むか又は含まない酸素プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない水蒸気プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない窒素酸化物（例えば、Ｎ2Ｏ、ＮＯ、ＮＯ2）プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない炭素酸化物（例えば、ＣＯ2、ＣＯ）プラズマ、及びそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数のような不活性ガスをさらに含むことができる。
【００６７】
酸素含有プラズマ源は、その場で又は代替的に遠隔で生成することができる。１つの特定の実施形態において、酸素含有源は酸素を含み、方法の工程ｂ〜ｄの間に、他の反応剤、例えば、限定されないが、少なくとも１つのケイ素前駆体及び任意選択で不活性ガスと共に流れるか又は導入される。
【００６８】
幾つかの実施形態において、本明細書で説明され、開示される方法で用いられる組成物は、溶媒をさらに含む。例示の溶媒としては、限定されないが、エーテル、３級アミン、アルキル炭化水素、芳香族炭化水素、３級アミノエーテル、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。幾つかの実施形態において、ケイ素前駆体の沸点と溶媒の沸点との間の差は４０℃以下である。幾つかの実施形態において、組成物を、直接液体注入を通じてケイ素含有膜のための反応チャンバーに送ることができる。
【００６９】
式Ａ〜Ｅを有する少なくとも１つのケイ素前駆体が、溶媒を含む組成物中で使用される実施形態において、選択された溶媒又はその混合物は、ケイ素前駆体と反応しない。重量パーセントでの組成物中の溶媒の量は、０．５〜９９．５ｗｔ％、又は１０〜７５ｗｔ％の範囲である。この又は他の実施形態において、溶媒は、式Ａ〜Ｅのケイ素前駆体の沸点（ｂ．ｐ．）と同様のｂ．ｐ．を有するか、又は溶媒のｂ．ｐ．と式Ａ〜Ｅのケイ素前駆体のｂ．ｐ．との間の差が、４０℃以下、３０℃以下、又は２０℃以下、又は１０℃以下である。代替的に、沸点間の差は、以下の端点：０、１０、２０、３０又は４０℃のうち任意の１つ又は複数の範囲である。ｂ．ｐ．差の適切な範囲の例としては、限定されないが、０〜４０℃、２０〜３０℃、又は１０〜３０℃が挙げられる。組成物中の適切な溶媒の例は、限定されないが、エーテル（例えば、１，４−ジオキサン、ジブチルエーテル）、３級アミン（例えば、ピリジン、１−メチルピペリジン、１−エチルピペリジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン）、ニトリル（例えば、ベンゾニトリル）、アルキル炭化水素（例えば、オクタン、ノナン、ドデカン、エチルシクロヘキサン）、芳香族炭化水素（例えば、トルエン、メシチレン）、３級アミノエーテル（例えば、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル）、又はそれらの混合物が挙げられる。
【００７０】
幾つかの実施形態において、本明細書で説明される方法を使用して堆積される酸化ケイ素又は炭素ドープ酸化ケイ素膜は、オゾン、水（Ｈ2Ｏ）（例えば、脱イオン水、精製水、及び／又は蒸留水）、酸素（Ｏ2）、酸素プラズマ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及びそれらの組み合わせを含む酸素含有源の存在下で形成される。酸素含有源は、例えば、その場又は遠隔プラズマ生成器のいずれかを通過して、酸素を含む酸素含有プラズマ源、例えば、酸素プラズマ、酸素及びアルゴンを含むプラズマ、酸素及びヘリウムを含むプラズマ、オゾンプラズマ、水プラズマ、亜酸化窒素プラズマ、又は二酸化炭素プラズマを提供する。幾つかの実施形態において、酸素含有プラズマ源は、約１〜約２０００標準立法センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）又は約１〜約１０００ｓｃｃｍの範囲の流量で反応器中に導入される酸素源ガスを含む。酸素含有プラズマ源は、約０．１〜約１００秒間の範囲の時間で導入することができる。１つの特定の実施形態において、酸素含有プラズマ源は、１０℃以上の温度を有する水を含む。膜がＰＥＡＬＤ又はプラズマ周期的ＣＶＤプロセスにより堆積される実施形態において、前駆体パルスは、ＡＬＤ反応器の容積に応じて、０．０１秒間超（例えば、約０．０１〜約０．１秒間、約０．１〜約０．５秒間、約０．５〜約１０秒間、約０．５〜約２０秒間、約１〜約１００秒間）のパルス幅を有することができ、酸素含有プラズマ源は、０．０１秒間未満（例えば、約０．００１〜約０．０１秒間）のパルス幅を有することができる。
【００７１】
上で説明した１つ又は複数の実施形態において、酸素含有プラズマ源は、不活性ガスを含むか又は含まない酸素プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない水蒸気プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない窒素酸化物（Ｎ2Ｏ、ＮＯ、ＮＯ2）プラズマ、不活性ガスを含むか又は含まない炭素酸化物（ＣＯ2、ＣＯ）プラズマ、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。幾つかの実施形態において、酸素含有プラズマ源は、不活性ガスをさらに含む。これらの実施形態において、不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、又はそれらの組み合わせからなる群より選択される。代替的な実施形態において、酸素含有プラズマ源は、不活性ガスを含まない。
【００７２】
前駆体、酸素源、並びに／又は他の前駆体、源ガス、及び／若しくは反応剤を供給するそれぞれの工程は、得られる誘電体膜の化学量論組成を変えるために、それらを供給する時間を変化させることで行うことができる。
【００７３】
式Ａ〜Ｅのケイ素前駆体、酸素含有源、又はそれらの組み合わせの少なくとも１つにエネルギーを適用して、反応を誘導し、基材上に誘電体膜又はコーティングを形成する。そのようなエネルギーは、限定されないが、熱、プラズマ、パルスプラズマ、ヘリコンプラズマ、高密度プラズマ、誘導結合プラズマ、Ｘ線、ｅビーム、光子、遠隔プラズマ法、及びそれらの組み合わせにより提供することができる。幾つかの実施形態において、二次ＲＦ周波数源を使用して、基材表面でのプラズマ特性を改質することができる。堆積がプラズマを伴う実施形態において、プラズマ生成プロセスは、プラズマが反応器中で直接生成される直接プラズマ生成プロセスか、又は代替的に、プラズマが反応器の外側で生成されて反応器中に供給される遠隔プラズマ生成プロセスかを含むことができる。
【００７４】
少なくとも１つのケイ素前駆体は、反応チャンバー、例えば、プラズマ周期的ＣＶＤ又はＰＥＡＬＤ反応器又はバッチ炉型反応器に、様々な方法で送ることができる。１つの実施形態において、液体輸送システムを用いることができる。代替的な実施形態において、複合された液体輸送及びフラッシュ気化プロセスユニット、例えば、Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ（ＭＮ）のＭＳＰ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎで製造されるターボ気化装置を用いることができ、低揮発性材料を容量的に輸送することができ、それにより、前駆体の熱分解なく、再現可能な輸送及び堆積がもたらされる。液体輸送配合物中において、本明細書で説明される前駆体は、原液形態で送ることができ、又は代替的に、それを含む溶媒配合物又は組成物中で用いることができる。したがって、幾つかの実施形態において、前駆体配合物は、基材上に膜を形成するために所与の最終使用用途で望ましく有利であることができるように、適切な特徴の１つ又は複数の溶媒成分を含むことができる。
【００７５】
上で述べたように、少なくとも１つのケイ素前駆体の純度レベルは、信頼性のある半導体製造に許容されるのに十分な程度有意に高い。幾つかの実施形態において、本明細書で説明される少なくとも１つのケイ素前駆体は、２ｗｔ％未満、又は１ｗｔ％未満、又は０．５ｗｔ％未満の以下の不純物：有利アミン、有利ハライド又はハロゲンイオン、及びより高い分子量種のうち１つ又は複数を含む。本明細書で説明されるケイ素前駆体のより高い純度レベルは、以下のプロセス：精製、吸着、及び／又は蒸留のうち１つ又は複数を通じて得ることができる。
【００７６】
本明細書で説明される方法の１つの実施形態において、プラズマ周期的堆積プロセス、例えば、ＰＥＡＬＤ型又はＰＥＡＬＤを使用することができ、その堆積は、少なくとも１つのケイ素前駆体及び酸素プラズマ源を使用して行われる。ＰＥＡＬＤ型プロセスは、プラズマ周期的ＣＶＤプロセスとして規定されるが、高いコンフォーマルなケイ素及び酸素含有膜を提供する。
【００７７】
本発明の１つの実施形態において、基材の少なくとも１つの表面上に、ケイ素及び酸素含有膜を堆積するための方法であって、
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．上で規定したような式Ａ〜Ｅを有する少なくとも１つのケイ素前駆体を反応器に導入する工程と、
ｃ．パージガスで反応器をパージする工程と、
ｄ．反応器中にプラズマを含む酸素含有源を導入する工程と、
ｅ．パージガスで反応器をパージする工程と
を含む方法が本明細書で説明される。この方法では、工程ｂ〜ｅは、所望の膜厚が基材上に堆積されるまで繰り返される。
【００７８】
この又は他の実施形態において、本明細書で説明される方法の工程は、様々な順序で行うことができ、連続的に行うことができ、同時に（例えば、別の工程の少なくとも一部の間に）行うことができ、及びそれらの任意の組み合わせであることができることが理解される。前駆体及び酸素源ガスを供給するそれぞれの工程は、例えば、得られる誘電体膜の化学量論組成を変えるために、それらを供給する時間の間隔を変えることで行うことができる。また、前駆体又は酸化剤工程の後のパージの時間は、生産量を向上させるように０．１秒間未満に最小化することができる。
【００７９】
１つの特定の実施形態において、本明細書で説明される方法は、基材上に高品質なケイ素及び酸素含有膜を堆積する。方法は、以下の工程：
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．本明細書で説明される式Ａ〜Ｅを有する少なくとも１つのケイ素前駆体を反応器に導入する工程と、
ｃ．パージガスで反応器をパージして未吸収の前駆体の少なくとも一部を除去する工程と、
ｄ．反応器中に酸素含有プラズマ源を導入する工程と、
ｅ．パージガスで反応器をパージして、未反応の酸素源の少なくとも一部を除去する工程とを含み、工程ｂ〜ｅは、所望のケイ素含有膜厚が堆積されるまで繰り返される。
【００８０】
別の特定の実施形態において、本明細書で説明される方法は、６００℃超の温度で基材上に高品質なケイ素及び酸素含有膜を堆積する。方法は、以下の工程：
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．本明細書で説明される式Ａ〜Ｅを有する少なくとも１つの有機アミノポリシロキサン前駆体を反応器に導入する工程と、
ｃ．パージガスで反応器をパージして未吸収の前駆体の少なくとも一部を除去する工程と、
ｄ．反応器中に酸素含有プラズマ源を導入する工程と、
ｅ．パージガスで反応器をパージして、未反応の酸素源の少なくとも一部を除去する工程とを含み、工程ｂ〜ｅは、所望のケイ素含有膜厚が堆積されるまで繰り返される。
【００８１】
式Ａ〜Ｅ、特に式Ｃ、Ｄ及びＥを有し、式中Ｒ3〜Ｒ10が水素でない有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサン前駆体は、Ｓｉ−Ｈ結合を含まないか、又はＳｉ−Ｈ基の数が限定的であるかのいずれかであり、Ｓｉ−Ｈ基は６００℃超の温度で分解する場合があり、望ましくない化学気相堆積を潜在的に引き起こす場合があるため、そのような前駆体は、この方法に好ましいものであると考えられる。しかしながら、短い前駆体パルス又は低い反応器圧力を使用するような幾つかの条件下で、この方法はまた、有意な望ましくない化学気相堆積なく、６００℃超の温度において、式Ａ〜Ｅを有し、Ｒ3~10のいずれも水素である有機アミノ官能化直鎖状及び環状オリゴシロキサン前駆体を使用して行うことができる。
【００８２】
本明細書で開示される別の方法は、酸素源に加えて、上で規定した式Ａ〜Ｅにより表される化学構造を有するケイ素前駆体化合物を使用して、炭素ドープ酸化ケイ素膜を形成する。
【００８３】
別の例示のプロセスは以下のとおりである：
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．上で説明したような式Ａ〜Ｅにより表される構造を有する少なくとも１つのケイ素前駆体化合物から生成された蒸気を、共流している（ｃｏ−ｆｌｏｗｉｎｇ）酸素源に接触させるか又はさせないで、加熱した基材上に前駆体を化学的に吸収させる工程と、
ｃ．任意の未吸収の前駆体をパージする工程と、
ｄ．加熱した基材上に酸素源を導入して、吸収した前駆体と反応させる工程と、
ｅ．任意の未反応の酸素源をパージする工程とを含み、工程ｂ〜ｅは、所望の厚さが堆積されるまで繰り返される。
【００８４】
別の特定の実施形態において、本明細書で説明される方法は、基材上に高品質な酸窒化ケイ素膜を堆積する。方法は以下の工程：
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．本明細書で説明される式Ａ〜Ｅを有する少なくとも１つのケイ素前駆体を反応器に導入する工程と、
ｃ．パージガスで反応器をパージして未吸収の前駆体の少なくとも一部を除去する工程と、
ｄ．反応器中に窒素含有プラズマ源を導入する工程と、
ｅ．パージガスで反応器をパージして、未反応の窒素源の少なくとも一部を除去する工程とを含み、工程ｂ〜ｅは、所望の酸窒化ケイ素含有膜の厚さが堆積されるまで繰り返される。
【００８５】
別の例示のプロセスは、以下のように説明される：
ａ．反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ．上で規定したような式Ａ〜Ｅにより表される構造を有する少なくとも１つのケイ素前駆体化合物から生成された蒸気を、共流している窒素源に接触させるか又はさせずに、加熱した基材上に前駆体を化学的に吸収させる工程と、
ｃ．任意の未吸収の前駆体をパージする工程と、
ｄ．加熱した基材上に窒素源を導入して、吸収した前駆体と反応させる工程と、
ｅ．任意の未反応の窒素源をパージする工程とを含み、工程ｂ〜ｅは、所望の厚さが堆積されるまで繰り返される。
【００８６】
様々な商業的なＡＬＤ反応器、例えば、シングルウエハ、半バッチ、バッチ炉又はロールツーロール反応器を、固体の酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭素ドープ酸窒化ケイ素、又は炭素ドープ酸化ケイ素を堆積するために用いることができる。
【００８７】
本明細書で説明される方法のためのプロセス温度は、端点として以下の温度：０℃、２５℃、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、２００℃、２２５℃、２５０℃、２７５℃、３００℃、３２５℃、３５０℃、３７５℃、４００℃、４２５℃、４５０℃、５００℃、５２５℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃、７６０℃、及び８００℃のうち１つ又は複数を使用する。例示の温度範囲としては、限定されないが、以下：約０〜約３００℃、又は約２５〜約３００℃、又は約５０〜約２９０℃、又は約２５〜約２５０℃、又は約２５〜約２００℃が挙げられる。
【００８８】
別の態様において、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）によりケイ素及び酸素含有膜を堆積するための方法であって、
表面特徴を含む基材を反応器中に設置する工程であって、基材が約−２０〜約４００℃の範囲の１つ又は複数の温度で維持され、かつ、反応器の圧力が１００ｔｏｒｒ以下で維持される工程と、
式Ａ〜Ｅからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を導入する工程と、
酸素源を反応器中に提供して、少なくとも１つの化合物と反応させ、膜を形成し、表面特徴の少なくとも一部を被覆する工程と、
約１００〜１０００℃の１つ又は複数の温度で膜をアニールして、表面特徴の少なくとも一部をコーティングする工程と、
約２０〜約１０００℃の範囲の１つ又は複数の温度で基材を酸素源で処理して、表面特徴の少なくとも一部にケイ素含有膜を形成する工程と
を含む方法が提供される。
【００８９】
別の態様において、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）によりケイ素及び酸素含有膜を堆積するための方法であって、
表面特徴を含む基材を反応器中に設置する工程であって、基材が約−２０〜約４００℃の範囲の１つ又は複数の温度で維持され、かつ、反応器の圧力が１００ｔｏｒｒ以下で維持される工程と、
式Ａ〜Ｅからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を導入する工程と、
窒素源を反応器中に提供して、少なくとも１つの化合物と反応させ、膜を形成し、表面特徴の少なくとも一部を被覆する工程と、
約１００〜１０００℃の１つ又は複数の温度で膜をアニールして、表面特徴の少なくとも一部をコーティングする工程と、
約２０〜約１０００℃の範囲の１つ又は複数の温度で基材を酸素源で処理して、表面特徴の少なくとも一部にケイ素含有膜を形成する工程と
を含む方法が提供される。
【００９０】
幾つかの実施形態において、酸素源は、水蒸気、水プラズマ、オゾン、酸素、酸素プラズマ、酸素／ヘリウムプラズマ、酸素／アルゴンプラズマ、窒素酸化物プラズマ、二酸化炭素プラズマ、過酸化水素、有機過酸化物、及びそれらの混合物からなる群より選択される。別の実施形態において、窒素源は、例えば、アンモニア、ヒドラジン、モノアルキルヒドラジン、ジアルキルヒドラジン、窒素、窒素／水素、窒素／アルゴンプラズマ、窒素／ヘリウムプラズマ、アンモニアプラズマ、窒素プラズマ、窒素／水素プラズマ、有機アミン、例えば、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン、ジエチルアミンプラズマ、ジメチルアミンプラズマ、トリメチルプラズマ、トリメチルアミンプラズマ、エチレンジアミンプラズマ、及びアルコキシアミン、例えば、エタノールアミンプラズマ、並びにそれらの混合物からなる群より選択される。また別の実施形態において、窒素含有源は、アンモニアプラズマ、窒素及びアルゴンを含むプラズマ、窒素及びヘリウムを含むプラズマ、又は水素及び窒素源ガスを含むプラズマを含む。この又は他の実施形態において、方法の工程は、表面特徴がケイ素含有膜で満たされるまで繰り返される。流動性化学気相堆積プロセスにおいて水蒸気が酸素源として使用される実施形態において、基材温度は、約−２０〜約４０℃又は約−１０〜約２５℃の範囲である。
【００９１】
本明細書で説明される方法のまた更なる実施形態において、ＡＬＤ、ＡＬＤ型、ＰＥＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ型、又はＦＣＶＤから堆積された膜又は堆積膜は、処理工程（後堆積）を受ける。処理工程は、堆積工程の少なくとも一部の間に、堆積工程の後に、及びそれらの組み合わせに行うことができる。例示の処理工程としては、限定されないが、高温熱アニールによる処理、プラズマ処理、紫外線（ＵＶ）光処理、レーザー、電子ビーム処理、及びそれらの組み合わせが挙げられ、膜の１つ又は複数の特性に影響を及ぼす。
【００９２】
別の実施形態において、１つ又は複数のケイ素前駆体化合物を含むケイ素含有膜を堆積するための容器又はベッセルが本明細書で説明される。１つの特定の実施形態において、ベッセルは、少なくとも１つの加圧可能なベッセルを含む（好ましくは、米国特許第７３３４５９５号、同第６０７７３５６号、同第５０６９２４４号、及び５４６５７６６号の明細書に開示されるような設計を有するステンレス製であって、これらの開示は、参照することにより本明細書に組み込まれる）。容器は、ガラス（ホウケイ酸塩又はクオーツガラス）又は３１６、３１６Ｌ、３０４若しくは３０４Ｌ系ステンレス鋼合金（ＵＮＳ表示Ｓ３１６００、Ｓ３１６０３、Ｓ３０４００、Ｓ３０４０３）のいずれかを含み、ＣＶＤ又はＡＬＤプロセスのための反応器に１つ又は複数の前駆体を輸送することを可能とするための適切な弁及び継手が取り付けられる。この又は他の実施形態において、ケイ素前駆体は、ステンレス鋼からなる加圧可能なベッセル中で提供され、前駆体の純度は、半導体用途の大半に適する９８ｗｔ％以上又は９９．５ｗｔ％以上である。ベッセル又は容器のヘッドスペースは、ヘリウム、アルゴン、窒素及びそれらの組み合わせから選択される不活性ガスで充填される。
【００９３】
幾つかの実施形態において、前駆体キャニスタから反応チャンバーまで接続するガスラインは、プロセスの要求に応じて１つ又は複数の温度に加熱され、少なくとも１つのケイ素前駆体の容器はバブリングのための１つ又は複数の温度に保たれる。別の実施形態において、少なくとも１つのケイ素前駆体を含む溶液は、直接液体注入のための１つ又は複数の温度に保たれた気化装置中に注入される。
【００９４】
アルゴン及び／又は他のガスの流れは、前駆体パルスの間、反応チャンバーに少なくとも１つのケイ素前駆体の蒸気を輸送するのを助けるためのキャリアガスとして用いることができる。幾つかの実施形態において、反応チャンバーのプロセス圧力は約５０ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒである。別の実施形態において、反応チャンバーのプロセス圧力は７６０Ｔｏｒｒ以下（例えば、約５０ｍｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ）であることができる。
【００９５】
典型的なＰＥＡＬＤ又はＰＥＬＡＤ型プロセス、例えば、ＰＥＣＣＶＤプロセスにおいて、酸化ケイ素基材のような基材は、複合体が基材の表面上に化学的に吸着するのを可能とするためにケイ素前駆体に最初にさらされる反応チャンバー中のヒーターステージ上で加熱される。
【００９６】
本明細書で説明される式Ａ〜Ｅを有するケイ素前駆体で堆積された膜は、同一の条件下で以前に開示されたケイ素前駆体を用いて堆積された膜に比べて、改善した特性、例えば、限定されないが、処理工程前の膜のウェットエッチ速度未満のウェットエッチ速度又は処理工程前の密度より高い密度を有する。１つの特定の実施形態において、堆積プロセスの間、堆積された膜は間欠的に処理される。これらの間欠的又は堆積途中での処理は、例えば、各ＡＬＤサイクルの後、何回かのＡＬＤサイクル毎、例えば、限定されないが、１回（１）ＡＬＤサイクル、２回（２）のＡＬＤサイクル、５回（５）のＡＬＤサイクル、又は１０回（１０）以上のＡＬＤサイクル毎に行うことができる。
【００９７】
式Ａ〜Ｅの前駆体は、２．０Å／サイクル以上の成長速度を示す。
【００９８】
膜が高温アニール工程で処理される実施形態において、アニール温度は、堆積温度より少なくとも１００℃以上高い。この又は他の実施形態において、アニール温度は約４００〜約１０００℃の範囲である。この又は他の実施形態において、アニール処理は、真空（＜７６０Ｔｏｒｒ）、不活性環境、又は酸素含有環境（例えば、Ｈ2Ｏ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2又はＯ2）において行うことができる。
【００９９】
膜がＵＶ処理で処理される実施形態において、膜は、広帯域ＵＶ、又は代替的に、約１５０ナノメール（ｎｍ）〜約４００ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ源にさらされる。１つの特定の実施形態において、堆積された膜は、所望の膜厚に達した後、堆積チャンバーとは異なるチャンバー中でＵＶにさらされる。
【０１００】
膜がプラズマで処理される実施形態において、次のプラズマ処理で膜中に侵入する塩素及び窒素汚染物質を防ぐために、ＳｉＯ2又は炭素ドープＳｉＯ2のような不動態層が堆積される。不働態層は、原子層堆積又は周期的化学気相堆積を使用して堆積することができる。
【０１０１】
膜がプラズマで処理される実施形態において、プラズマ源は、水素プラズマ、水素及びヘリウムを含むプラズマ、水素及びアルゴンを含むプラズマからなる群より選択される。水素プラズマは膜の誘電率を下げ、次のプラズマアッシングプロセスへの損傷耐性を促進し、バルク内の炭素含有量をほぼ不変に保つ。
【０１０２】
特定の理論によって束縛されることを意図するわけではないが、上で規定したような式Ａ〜Ｅで表される化学構造を有するケイ素前駆体化合物は、有機アミノ基がヒドロキシルと反応することにより基材表面上に固定されて、前駆体の分子あたり複数のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ断片を提供することができ、したがって、１つのケイ素原子のみを有するビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）シラン又はビス（ジエチルアミノ）シランのような従来のケイ素前駆体に比べて、酸化ケイ素又は炭素ドープ酸化ケイ素の成長速度を促進すると考えられる。
【０１０３】
幾つかの実施形態において、上で規定したような式Ａ〜Ｅを有するケイ素前駆体はまた、金属含有膜、例えば、限定されないが、金属酸化物膜又は金属酸窒化物膜のためのドーパントとして使用することができる。これらの実施形態において、金属含有膜は、ＡＬＤ又はＣＶＤプロセス、例えば、金属アルコキシド、金属アミド又は揮発性有機金属前駆体を使用する本明細書で説明されるそれらのプロセスを使用して堆積される。本明細書で開示される方法で使用することができる適切な金属アルコキシド前駆体の例としては、限定されないが、３〜６族金属アルコキシド、アルコキシ配位子及びアルキル置換シクロペンタジエニル配位子の両方を有する３〜６族金属錯体、アルコキシ配位子及びアルキル置換ピロリル配位子の両方を有する３〜６族金属錯体、アルコキシ配位子及びジケトネート配位子の両方を有する３〜６族金属錯体、アルコキシ配位子及びケトエステル配位子の両方を有する３〜６族金属錯体が挙げられる。
【０１０４】
本明細書で開示される方法で使用することができる適切な金属アミド前駆体の例示としては、限定されないが、テトラキス（ジメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＤＭＡＺ）、テトラキス（ジエチルアミノ）ジルコニウム（ＴＤＥＡＺ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）、テトラキス（ジメチルアミノ）ハフニウム（ＴＤＭＡＨ）、テトラキス（ジエチルアミノ）ハフニウム（ＴＤＥＡＨ）、及びテトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（ＴＥＭＡＨ）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン（ＴＤＥＡＴ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン（ＴＥＭＡＴ）、ｔｅｒｔ−ブチルイミノトリ（ジエチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＥＴ）、ｔｅｒｔ−ブチルイミノトリ（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ）、ｔｅｒｔ−ブチルイミノトリ（エチルメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＥＭＴ）、エチルイミノトリ（ジエチルアミノ）タンタル（ＥＩＴＤＥＴ）、エチルイミノトリ（ジメチルアミノ）タンタル（ＥＩＴＤＭＴ）、エチルイミノトリ（エチルメチルアミノ）タンタル（ＥＩＴＥＭＴ）、ｔｅｒｔ−アミルイミノトリ（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＡＩＭＡＴ）、ｔｅｒｔ−アミルイミノトリ（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ｔｅｒｔ−アミルイミノトリ（エチルメチルアミノ）タンタル、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルイミノ）ビス（ジメチルアミノ）タングステン（ＢＴＢＭＷ）、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルイミノ）ビス（ジエチルアミノ）タングステン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルイミノ）ビス（エチルメチルアミノ）タングステン、及びそれらの組み合わせが挙げられる。本明細書で開示される方法で使用することができる適切な有機金属前駆体の例示としては、限定されないが、３族金属シクロペンタジエニル又はアルキルシクロペンタジエニルが挙げられる。本明細書において、例示の３〜６族金属としては、限定されないが、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷが挙げられる。
【０１０５】
幾つかの実施形態において、本明細書で説明されるケイ素含有膜は、６以下、５以下、４以下、及び３以下の誘電率を有する。これらの又は他の実施形態において、膜は、約５以下、又は約４以下、又は約３．５以下の誘電率であることができる。しかしながら、他の誘電率（例えば、より高い又はより低い）を有する膜を、膜の所望の最終使用に応じて形成することができると考えられる。本明細書で説明されるプロセス及び式Ａ〜Ｅを有するケイ素前駆体を使用して形成されるケイ素含有膜の例は、式ＳｉxＯyＣzＮvＨwを有し、例えばＸＰＳ又は他の手段で決定した場合に、Ｓｉは約１０〜約４０原子ｗｔ％の範囲であり、Ｏは約０〜約６５原子ｗｔ％の範囲であり、Ｃは約０〜約７５原子ｗｔ％又は約０〜約５０原子ｗｔ％の範囲であり、Ｎは約０〜約７５原子ｗｔ％又は約０〜約５０原子ｗｔ％の範囲であり、及びＨは約０〜約５０原子ｗｔ％の範囲であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｖ＋ｗ＝１００原子ｗｔ％である。本明細書で説明されるプロセス及び式Ａ〜Ｅのケイ素前駆体を使用して形成されるケイ素含有膜の別の例は、炭酸窒化ケイ素であり、炭素含有量はＸＰＳで測定して１〜８０原子％である。また、本明細書で説明されるプロセス及び式Ａ〜Ｅを有するケイ素前駆体を使用して形成されたケイ素含有膜の別の例は、非晶質ケイ素であり、窒素含有量及び炭素含有量の両方の合計は、ＸＰＳで測定して、１０原子％未満、好ましくは５原子％未満、最も好ましくは１原子％未満である。
【０１０６】
前で述べたように、本明細書で説明される方法は、基材の少なくとも一部にケイ素含有膜を堆積するために使用することができる。適切な基材の例示としては、限定されないが、ケイ素、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＯＳＧ、ＦＳＧ、炭化ケイ素、水素化酸炭化ケイ素、水素化酸窒化ケイ素、炭酸窒化ケイ素、水素化炭酸窒化ケイ素、反射防止コーティング、フォトレジスト、ゲルマニウム、ゲルマニウム含有、ホウ素含有、Ｇａ／Ａｓ、フレキシブル基材、有機ポリマー、多孔質有機及び無機材料、金属、例えば、銅及びアルミニウム、並びに拡散バリア層、例えば、限定されないが、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ）Ｎ、ＴａＮ、Ｔａ（Ｃ）Ｎ、Ｔａ、Ｗ、又はＷＮが挙げられる。膜は、様々な次の処理工程、例えば、化学機械平坦化（ＣＭＰ）及び異方性エッチングプロセスに適合する。
【０１０７】
堆積された膜は、限定されないが、コンピュータチップ、光学デバイス、磁気情報ストレージ、支持材料又は基材上のコーティング、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、ナノ電子機械システム、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ＩＧＺＯ、及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む用途を有する。得られる固体の酸化ケイ素又は炭素ドープ酸化ケイ素の可能性のある使用としては、限定されないが、シャロートレンチ絶縁体、中間層誘電体、不動態層、エッチング停止層、デュアルスペーサの一部、及びパターニング用犠牲層が挙げられる。
【０１０８】
本明細書で説明される方法は、高品質の酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭素ドープ酸窒化ケイ素、炭素ドープ酸化ケイ素膜を提供する。「高品質」という用語は、以下の特徴：約２．１ｇ／ｃｃ以上、約２．２ｇ／ｃｃ以上、約２．２５ｇ／ｃｃ以上の密度；１：１００のＨＦ：水の希釈ＨＦ（０．５ｗｔ％ｄＨＦ）酸の溶液中で測定した場合に、２．５Å／秒以下、２．０Å／秒以下、１．５Å／秒以下、１．０Å／秒以下、０．５Å／秒以下、０．１Å／秒以下、０．０５Å／秒以下、０．０１Å／秒以下のウェットエッチ速度；６ＭＶ／ｃｍ以下で約１ｅ−８Ａ／ｃｍ2以下の漏電；ＳＩＭＳで測定した場合に約５ｅ２０ａｔ／ｃｃ以下の水素不純物；並びにそれらの組み合わせのうち１つ又は複数を示す膜を意味する。エッチ速度に関して、熱成長酸化ケイ素膜は０．５ｗｔ％ＨＦ中で０．５Å／秒のエッチ速度を有する。
【０１０９】
幾つかの実施形態において、本明細書で説明される式Ａ〜Ｅを有する１つ又は複数のケイ素前駆体は、ケイ素及び酸素含有膜を形成するために使用することができ、その膜は、固体であり、非多孔質であるか又は実質的に孔を含まない。
【０１１０】
以下の例は、本発明の幾つかの態様を例示するために提供され、添付の特許請求の範囲に記載の範囲を制限しない。
【実施例】
【０１１１】
酸化ケイ素膜の熱原子層堆積を、実験規模のＡＬＤ処理ツールで行った。ケイ素前駆体をベーパードロー（ｖａｐｏｒ  ｄｒａｗ）によりチャンバーに輸送した。全てのガス（例えば、パージ及び反応ガス又は前駆体並びに酸素前駆体）を、堆積領域に入れる前に１００℃に予備加熱した。ガス及び前駆体の流量を、高速作動を持つＡＬＤダイアフラム弁を用いて制御した。堆積で使用した基材は１２インチ長のシリコン帯（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｔｒｉｐｓ）であった。試料ホルダー上に熱電対を取り付け、基材温度を確認した。酸素源ガスとしてオゾンを使用して堆積を行った。標準の堆積プロセス及びパラメータを表２に示す。
【０１１２】
【表４】
2020128407.tif 000014
【０１１３】
電極間に３．５ｍｍの固定空間を持つ２７．１ＭＨｚ直接プラズマ能力を備えた商業的なラテラルフロー反応器（ＡＳＭにより製造される３００ｍｍＰＥＡＬＤツール）又は１３．５６ＭＨｚ直接プラズマ能力を備えたシャワーヘッド反応器（ＡＳＭにより製造される３００ｍｍＰＥＡＬＤツール）で、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）を行った。層流チャンバー設計は、独立した圧力設定を有する外側反応器及び内側反応器を利用する。内側反応器は、全ての反応ガス（例えば、前駆体、アルゴン）をマニホールド内で混合してプロセス反応器に輸送する堆積チャンバーである。アルゴンガスを使用して、外側チャンバー内の反応器圧力を維持した。シャワーヘッドチャンバーは１つのチャンバーのみを有し、それは通常２Ｔｏｒｒで操作される。前駆体は、ステンレスバブラー中において室温に保たれた液体であり、前駆体をＡｒキャリアガス（典型的には２００ｓｃｃｍ流で設定される）又はベーパードローを用いてチャンバーに輸送した。本実験で報告する全ての堆積は、８〜１２Ω・ｃｍの自然酸化物含有Ｓｉ基材上で行った。膜の厚さ及び反射率を、ＦｉｌｍＴｅＫ２０００ＳＥエリプソメータを使用して、膜からの反射データを事前に設定した物理的モデル（例えば、ローレンツ振動子モデル）にフィッティングすることで測定した。成長速度／サイクルは、得られた酸化ケイ素膜の測定厚さを、全てのＡＬＤ／ＰＥＡＬＤサイクルの数で割ることで計算した。ウェットエッチ速度（ＷＥＲ）測定を、１：９９で希釈したフッ化水素（ＨＦ）酸溶液を使用して行った。熱酸化物ウエハを、各セットの実験のための標準として使用して、エッチ溶液の活性度を確認した。バルク膜のＷＥＲを収集し始める前に、試料を全て１５秒間エッチングして、任意の表面層を除去した。１：９９ｄＨＦ水溶液についての典型的な熱酸化物ウエハのウェットエッチ速度は、この手順により０．５Å／秒であった。全ての密度の測定を、ｘ線反射（ＸＲＲ）法で測定した。組成分析を、二次イオン質量分析（Ｄ−ＳＩＭＳ）又はＸ線光電子分光（ＸＰＳ）を使用して行った。
【０１１４】
例１ａ．２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの合成
五塩化リンと余分な２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンとの反応から調製された、Ｅｔ2Ｏ（５ｍＬ）中の２．４ｍｍｏｌの２−クロロ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを含有する溶液を、ヘキサン中の１当量のジメチルアミン及びトリエチルアミンに滴下して加えた。得られた白いスラリーを１時間撹拌した。反応混合物をろ過して固形物を除去し、減圧下で低沸点溶媒を除去した。粗液体生成物をＧＣ−ＭＳで分析して、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンであると決定した。ＧＣ−ＭＳは、以下のピーク：２８３（Ｍ＋）、２６８（Ｍ-１５）、２３９、２２５、２０９、１９３、１７９、１６５、１４９、１３３、１１９、１０５、８９、７５、５９、４４を示した。
【０１１５】
例１ｂ．２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの合成
室温において、ＴＨＦ（２００ｍＬ）、Ｒｕ3（ＣＯ）12（１．１２ｇ、０．００１７２ｍｏｌ）及び２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン（１９２ｇ、０．７９２ｍｏｌ）の撹拌溶液に、ＴＨＦ（１７６ｍＬ、２．０Ｍ溶液）中のジメチルアミン溶液を、各回１時間の間隔をおいて４回に分けて加えた。反応溶液を室温で夜通し撹拌し続けた。減圧下で溶媒を除去し、粗生成物を分留により精製し、ＧＣ分析で９８％の純度を持つ５６ｇの２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得た。
【０１１６】
例１ｃ．２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの熱安定性
２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを７日間８０℃で加熱した。２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの分析では、９６．４１％から９６．０２％の平均値に落ち、これは、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンが優れた熱安定性を有し、気相堆積プロセスに対して前駆体として適していることを示した。
【０１１７】
例２．２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの合成
２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン（３０８ｇ、１．２８ｍｏｌ）、ジエチルアミン（３４．３ｇ、０．４６９ｍｏｌ）、及びＲｕ3（ＣＯ）12触媒固形物（１．３６ｇ、０．００２１３ｍｏｌ）をベント型５００ｍＬのｒ．ｂ．フラスコ中で組み合わせて、窒素雰囲気の保護の下で室温において３日間撹拌した。赤−橙色の液相を、不溶性触媒固形物からデカンテーションした。この反応を繰り返して両バッチを組み合わせた。余分な２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを、真空蒸留（１０Ｔｏｒｒ／３６〜３８℃）で除去して、残った赤−橙色の粗生成物を残留触媒からフラスコからフラスコへ移動することにより真空移動した。収集した無色の液体を真空蒸留（１Ｔｏｒｒ／６５℃）で精製して、ＧＣ分析で９７％の純度を持つ１２８ｇの２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得た。ＧＣ−ＭＳは、以下のピーク：ｍ／ｚ＝３１１（Ｍ＋）、２９７、２８１、２６６、２５３、２３９、２２５、２０９、１９３、１７９、１６５、１４８、１３３、１１９、１０３、８６、７３を示した。
【０１１８】
例３．２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの合成（仮想例）
２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン（３当量）、エチルメチルアミン（１当量）、及びＲｕ3（ＣＯ）12触媒固形物（０．０１当量）を組み合わせて、窒素雰囲気の保護の下で室温において１〜３日間通気しながら撹拌する。赤−橙色の液相を、任意の不溶性触媒固形物からデカンテーションする。余分な２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを真空蒸留で除去して、残る赤−橙色の粗生成物を残留触媒からフラスコからフラスコへ移動することにより真空移動する。収集される無色の液体を真空蒸留で精製して、所望の生成物の２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得る。
【０１１９】
例４．２−イソプロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンの合成（仮想例）
２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン（３当量）、イソプロピルアミン（０．３当量）、及びＲｕ3（ＣＯ）12触媒固形物（０．０１当量）を組み合わせて、窒素雰囲気の保護の下で室温において１時間通気しながら撹拌する。別の０．３当量のイソプロピルアミンを加えて、反応混合物をもう１時間撹拌する。別の０．３当量のイソプロピルアミンを加えて、反応混合物を夜通し撹拌する。赤−橙色の液相を、任意の不溶性触媒固形物からデカンテーションする。余分な２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを真空蒸留で除去して、残る赤−橙色の粗生成物を残留触媒からフラスコからフラスコへ移動することにより真空移動する。次いで、収集される無色の液体を真空蒸留で精製して、所望の生成物の２−イソプロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得る。
【０１２０】
例５．１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサンの合成
１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン（１．００ｇの、オクタメチルシクロテトラシロキサン中で８０％純度の材料、０．００２８３ｍｏｌ）、ＴＨＦ（１．７６ｍＬ、０．００３５２ｍｏｌ）中のジメチルアミンの２．０Ｍ溶液、及びＲｕ3（ＣＯ）12（０．０４ｇ、６．０×１０-5ｍｏｌ）を、ベント型２０ｍＬのシンチレーションバイアル中で組み合わせて、窒素雰囲気の保護の下で１日間室温において撹拌した。得られた黒赤色の反応溶液をＧＣ−ＭＳで分析して、主要な生成物として１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサンを含有することを決定した。ＧＣ−ＭＳは、以下のピーク：ｍ／ｚ＝３２５（Ｍ＋）、３１０（Ｍ-１５）、２９４、２８１、２６５、２５１、２３６、２０７、１９３、１７７、１６３、１４８、１３３、１１９、１０２、８８、７３を示した。
【０１２１】
比較例６ａ．２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）を用いた、酸化ケイ素膜の熱原子層堆積
酸化ケイ素膜の原子層堆積を、以下の前駆体：ＴＭＣＴＳを使用して行った。堆積は、実験規模のＡＬＤ処理ツールで行った。ケイ素前駆体をベーパードローでチャンバーに輸送した。堆積プロセス及びパラメータは図２に与えられる。工程１〜６を２００〜２５０サイクル繰り返した。それらの堆積において実際の膜堆積はほとんど得られなかった。堆積のプロセスパラメータ及び結果を表３に示す。
【０１２２】
【表５】
2020128407.tif 000015
【０１２３】
例６ｂ．２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを用いた酸化ケイ素膜の熱原子素堆積
酸化ケイ素膜の原子層堆積を、以下の前駆体：２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを使用して行った。堆積は、実験規模のＡＬＤ処理ツールで行った。ケイ素前駆体をベーパードローでチャンバーに輸送した。堆積プロセス及びパラメータは表２で与えられる。工程１〜６を所望の厚さに達するまで繰り返した。図１は、前駆体パルスの数に対する２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンのＧＰＣの飽和曲線を示す。ＧＰＣは、前駆体パルスと共に増加し、次いで飽和していることを理解することができ、これは前駆体のＡＬＤ挙動を示している。堆積プロセス温度、ＧＰＣ及び膜特性を表４に示す。
【０１２４】
【表６】
2020128407.tif 000016
【０１２５】
比較例７ａ．２７．１ＭＨｚプラズマを用いて層流反応器中でＴＭＣＴＳ（２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン）を使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
堆積を、表５で与えられる条件下で、ケイ素前駆体としてのＴＭＣＴＳ及びＯ2プラズマを用いて行った。ＴＭＣＴＳをベーパードロー法でチャンバーに輸送し、キャリアガスを使用しなかった。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の酸化ケイ素の厚さを得た。膜堆積パラメータ及び堆積ＧＰＣ及びウエハ非均一性は表６に示す。堆積ウエハは良くない非均一性を示し、ＧＰＣは、前駆体パルスを増加しても飽和を示さず、ＴＭＣＴＳについてはＣＶＤ堆積を示し、したがってＡＬＤ前駆体として適切でないことを示した。
【０１２６】
【表７】
2020128407.tif 000017
【０１２７】
【表８】
2020128407.tif 000018
【０１２８】
表６中の非均一性のデータは、ＴＭＣＴＳがＣＶＤを経て、ＡＬＤプロセスのための前駆体として適さないことを示した。
【０１２９】
例７ｂ．２７．１ＭＨｚプラズマを用いて層流反応器中で２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
堆積を、表５において上で説明したような条件下で、ケイ素前駆体としての２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン及びＯ2プラズマを用いて行った。前駆体を２００ｓｃｃｍのキャリアガスＡｒ流を用いてチャンバーに輸送した。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得た。
【０１３０】
図２は、前駆体パルスの時間に対するＧＰＣを示し、図３は、前駆体２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンについてのＯ2プラズマ時間に対するＧＰＣを示す。図２からは、ＧＰＣが４秒間の前駆体パルスでほぼ飽和することを理解することができる。図３からは、ＧＰＣが、５秒間の酸素プラズマ時間に対して１０秒間及び２０秒間の酸素プラズマ時間を用いるとわずかに減少することを理解することができる。わずかに減少したＧＰＣは、より長い酸素プラズマ時間の間に膜が高密度化したことを示しており、このことは、より長い秒数の酸素プラズマ時間で堆積された膜のより高い膜密度とより低いＷＥＲにより確認される。結果はＡＬＤ堆積挙動に一致した。膜堆積パラメータ及び堆積ＧＰＣを表７に示す。
【０１３１】
異なる堆積条件での膜特性は表８に示す。
【０１３２】
【表９】
2020128407.tif 000019
【０１３３】
【表１０】
2020128407.tif 000020
【０１３４】
２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンにより堆積したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素膜のコンフォーマル性を、ＴＥＭを使用して試験した。トレンチサイズは約５０ｎｍの幅と、約６００ｎｍの深さとであった。図４は、トレンチの頂部、トレンチの中間側部、及びトレンチの底部についてのＴＥＭ画像である。膜がトレンチ中で極めてコンフォーマル（すなわち、トレンチの中間部又は底部について１００％に近い優れた段差被覆性）であることを理解することができ、前駆体のＡＬＤ挙動を確認した。ＴＭＣＴＳとは異なり、ＴＭＣＴＳ中の１つのＳｉ−Ｈ基をジメチルアミノのような有機アミノ基に置き換えることで、ＴＭＣＴＳを、良好な段差被覆性並びに２．５Å／サイクル超の成長速度を持つ優れたＡＬＤ前駆体に変えることができる。
【０１３５】
例７ｃ．２７．１ＭＨｚプラズマを用いた場合の、層流反応器中での２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
堆積を、表５において上で説明したような条件下で、ケイ素前駆体としての２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン及びＯ2プラズマを用いて行った。前駆体を、２００ｓｃｃｍのキャリアガスのＡｒ流を用いてチャンバーに輸送した。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得た。
【０１３６】
膜堆積パラメータ及び堆積ＧＰＣを表９に示す。条件１〜６は、１００℃での前駆体パルスの時間に対する堆積ＧＰＣを示し、そこから、ＧＰＣは前駆体パルスの増加とともに飽和していくことを理解することができる。条件１１〜１６は、３００℃での前駆体パルスの時間に対する堆積ＧＰＣを示し、ＧＰＣはまた前駆体パルスの増加とともに飽和していった。この結果はＡＬＤ堆積の挙動と一致していた。条件８〜１０では、１００℃での酸素プラズマ時間に対する堆積ＧＰＣを示し、そこから、５秒間の酸素プラズマ時間に対して１０秒間及び２０秒間の酸素プラズマ時間を用いた場合にＧＰＣがわずかに減少したことを理解することができる。わずかに減少したＧＰＣは、より長い酸素プラズマ時間の間に膜が高密度化したことを示した。同じ現象が３００℃での堆積についても存在していた（堆積条件１８〜１９参照）。
【０１３７】
【表１１】
2020128407.tif 000021
【０１３８】
比較例８ａ．１３．５６ＭＨｚプラズマを持つシャワーヘッド反応器中でＴＭＣＴＳ（２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン）を使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
表５で与えられた条件下で、１３．５６ＭＨｚプラズマを持つシャワーヘッド反応器中で、ケイ素前駆体としてのＴＭＣＴＳ及びＯ2プラズマを用いて堆積を行った。ＴＭＣＴＳをベーパードロー法でチャンバーに輸送し、キャリアガスは使用しなかった。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得た。図５は、前駆体パルスの時間に対するＧＰＣを示す。ＧＰＣは前駆体パルスの増加と共に飽和することを示さなったことを理解することができる。堆積した膜は、４〜１１％のウエハ非均一性を示した。図６は、１６秒間の前駆体パルスで堆積したＴＭＣＴＳの酸化ケイ素膜のコンフォーマル性を示す。膜はトレンチ中でコンフォーマルでない、すなわち、トレンチの底部上の酸化ケイ素の厚さがトレンチの頂部又は中間部よりも極めて大きいことを理解することができ、特にトレンチの底部上にＣＶＤが進行したことを示した。
【０１３９】
例８ｂ．１３．５６ＭＨｚプラズマを持つシャワーヘッド反応器中で２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
１３．５６ＭＨｚプラズマ（１００Ｗ）を持つシャワーヘッドチャンバー中において、堆積を３００℃で行ったことを除き、表５で与えられた条件下で、ケイ素前駆体としての２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン及びＯ2プラズマを用いて堆積を行った。前駆体を、キャリアガス流を用いてチャンバーに輸送した。工程ｂ〜ｅを繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得た。膜堆積パラメータ及び堆積ＧＰＣ及びウエハ非均一性を表１０に示す。図７は、シャワーヘッドチャンバーで堆積された酸化ケイ素膜のコンフォーマル性を示す。膜は、トレンチ中で極めてコンフォーマル性であり、ＡＬＤ堆積を示した。ＴＭＣＴＳとは異なり、ＴＭＣＴＳ中の１つのＳｉ−Ｈ基をジメチルアミノのような有機アミノ基に置き換えることで、ＴＭＣＴＳを、良好な段差被覆性並びに２．５Å／サイクル超の成長速度を持つ優れたＡＬＤ前駆体に変えることができた。
【０１４０】
【表１２】
2020128407.tif 000022
【０１４１】
例８ｃ．１３．５６ＭＨｚプラズマを持つシャワーヘッド反応器中での１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサンを使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素（仮想例）
１００〜３００℃の範囲の温度において、１３．５６ＭＨｚプラズマを持つシャワーヘッドチャンバー中で、表５に与えられた条件と同様の条件下で、ケイ素前駆体としての１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン及びＯ2プラズマを用いて堆積を行う。前駆体を、キャリアガス流を用いてチャンバーに輸送する。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得る。１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサンとは異なり、１つのＳｉ−Ｈ基をジメチルアミノのような有機アミノ基に置き換えることで、他の方法で非反応性の直鎖状オリゴシロキサンを、良好な段差被覆性並びに２．５Å／サイクル超の成長速度を持つ優れたＡＬＤ前駆体に変えることができる。
【０１４２】
例９：５０℃において２７．１ＭＨｚを持つ層流反応器中での２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンを使用したＰＥＡＬＤ酸化ケイ素
堆積を、表５において上で説明したような条件下で、ケイ素前駆体としての２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン及びＯ2プラズマを用いて堆積を行った。基材の温度は５０℃であった。前駆体を、２００ｓｃｃｍのキャリアガスのＡｒ流を用いてチャンバーに輸送した。工程ｂ〜ｅを複数回繰り返して、計測のための所望の厚さの酸化ケイ素を得た。４秒間の前駆体パルス、３Ｔｏｒｒでの反応器圧力、２００Ｗのプラズマ電力、及び５秒間のプラズマ時間を用いて、４．０５Å／サイクルのＧＰＣを得た。０．５ｗｔ％ＨＦ中でのＷＥＲは、熱成長した酸化ケイ素のエッチ速度に対して約１０倍であった。
【０１４３】
本発明を幾つかの好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、それらの要素について様々な変更を行うことができ、等価物で置き換えることができることを理解するであろう。また、本発明の不可欠な範囲から逸脱することなく、多くの改変を行って本発明の教示に特定の状況又は材料を当てはめることができる。したがって、本発明は、特定の実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲に記載の範囲内にある全ての実施形態を包含することが意図される。
本開示は以下も包含する。
［１］
式Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ：
【化１】
2020128407.tif 000023
からなる群より選択され、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択され；
Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかであり；式Ｃ中でＲ1~8が全てメチル基である場合は、Ｘがトリメチルシロキシ基であることができず、式Ｄ中でＲ1~10が全てメチル基である場合は、Ｘがメチル又はジメチルアミノ基であることができない
少なくとも１つの有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を含む組成物。
［２］
式Ａ及び式Ｂからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を含む、上記態様１に記載の組成物。
［３］
式Ｃ及び式Ｄからなる群より選択される少なくとも１つの化合物を含む、上記態様１に記載の組成物。
［４］
溶媒及びパージガスからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、上記態様１に記載の組成物。
［５］
Ｒ1~9のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、上記態様２に記載の組成物。
［６］
ハライド、金属イオン、金属、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される１つ又は複数の不純物を実質的に含まない、上記態様１に記載の組成物。
［７］
前記有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物が、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、及び２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンからなる群より選択される、上記態様２に記載の組成物。
［８］
前記有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物が、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−ウンデカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，７−ヘプタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，９，９，９−ノナメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，７，７−ヘキサメチルテトラシロキサン、及び１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，９，９，９−ヘプタメチルペンタシロキサンからなる群より選択される、上記態様３に記載の組成物。
［９］
式Ａ及びＢ：
【化２】
2020128407.tif 000024
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（１）又は（３）：
【化３】
2020128407.tif 000025
で示されるように、触媒の存在下で、式（ｉ）のシクロトリシロキサン又は式（ｉｉｉ）のシクロテトラシロキサン化合物を有機アミンと反応させる工程であって、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~9が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される工程を含む、方法。
［１０］
Ｒ1~9のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、上記態様９に記載の方法。
［１１］
式Ａ及びＢ：
【化４】
2020128407.tif 000026
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（２）又は（４）：
【化５】
2020128407.tif 000027
で示されるように、触媒の存在下で、式（ｉｉ）の塩素化シクロトリシロキサン又は式（ｉｖ）の塩素化シクロテトラシロキサン化合物を有機アミン又は有機アミンの金属塩と反応させる工程であって、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~9が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択される工程を含む、方法。
［１２］
Ｒ1~9のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、上記態様１１に記載の方法。
［１３］
式Ｃ及びＤ：
【化６】
2020128407.tif 000028
からなる群より選択される有機アミノ官能化オリゴシロキサン化合物を製造するための方法であって、
式（ｖ）又は式（ｖｉ）
【化７】
2020128407.tif 000029
の化合物を、塩化アセチル、ヨウ化メチル、トリメチルクロロシラン、ジメチルクロロシラン、メチルクロロシラン、モノクロロシラン、及び有機リチウム化合物からなる群より選択される化合物と反応させて、中間化合物を形成する工程と、
その後、前記中間化合物を、有機アミノクロロシラン、有機アミン、又はクロロシランからなる群より選択される化合物と反応させる工程とを含み、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、及びシロキシ基からなる群より選択される、方法。
［１４］
基材上にケイ素及び酸素を含む膜を堆積するための方法であって、
ａ）反応器中に基材を提供する工程と、
ｂ）式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ
【化８】
2020128407.tif 000030
からなる群より選択され、式中、
Ｒ1が、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｒ2が、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10複素環基、Ｃ3〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ3〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基からなる群より選択され、Ｒ1及びＲ2が結合して環状環構造を形成するか又は結合せずに環状環構造を形成しないかのいずれかであり；
Ｒ3~10が、それぞれ独立して、水素、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、及びＣ4〜Ｃ10アリール基から選択され；
Ｘが、直鎖状Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、分枝状Ｃ3〜Ｃ10アルキル基、Ｃ3〜Ｃ10環状アルキル基、Ｃ2〜Ｃ10アルケニル基、Ｃ2〜Ｃ10アルキニル基、Ｃ4〜Ｃ10アリール基、Ｃ1〜Ｃ10アシル基、アミン基（−ＮＲ1Ｒ2）、Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ、Ｃ2〜Ｃ12カルボキシレート基、Ｃ1〜Ｃ10直鎖状又は分枝状アルコキシ基、トリメチルシロキシ基、ジメチルシロキシ基、メチルシロキシ基、又はシロキシ基からなる群より選択され；
Ｒ1及びＸが、結合して環状環を形成するか又は結合せずに環状環を形成しないかのいずれかである、少なくとも１つのケイ素前駆体化合物を前記反応器中に導入する工程と、
ｃ）パージガスで前記反応器をパージする工程と、
ｄ）酸素含有源及び窒素含有源のうち少なくとも１つを前記反応器中に導入する工程と、
ｅ）パージガスで前記反応器をパージする工程とを含み、所望の膜厚が堆積されるまで工程ｂ〜ｅが繰り返され、約２５〜６００℃の範囲の１つ又は複数の温度で行われる、方法。
［１５］
Ｒ1~10のそれぞれが、独立して、水素及びＣ1〜Ｃ4アルキル基から選択される、上記態様１４に記載の方法。
［１６］
前記少なくとも１つのケイ素前駆体化合物が、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６−ペンタメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，４，６，６，８，８−ヘプタメチルシクロテトラシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６−トリメチルシクロトリシロキサン、２−ジメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−ジエチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２−エチルメチルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、及び２−イソ−プロピルアミノ−２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサンからなる群より選択される、上記態様１４に記載の方法。
［１７］
前記少なくとも１つのケイ素前駆体化合物が、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−メトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチル−５−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチル−７−アセトキシトリシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，７−ノナメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−ウンデカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，１，３，３，５，５，７，７，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，３，５，５，７，７，９，９，９−デカメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，７−ヘプタメチルテトラシロキサン、１−ジメチルアミノ−３，３，５，５，７，７，９，９，９−ノナメチルペンタシロキサン、１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，７，７−ヘキサメチルテトラシロキサン、及び１−ジメチルアミノ−１，３，５，７，９，９，９−ヘプタメチルペンタシロキサンからなる群より選択される、上記態様１４に記載の方法。
［１８］
以下の特徴、約２．１ｇ／ｃｃ以上の密度；１：１００のＨＦ：水の希釈ＨＦ（０．５ｗｔ％ｄＨＦ）酸の溶液中で測定した場合に約２．５Å／秒未満のウェットエッチ速度；６ＭＶ／ｃｍ以下で約１ｅ−８Ａ／ｃｍ2未満の漏電；及び二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）で測定した場合に約５ｅ２０ａｔ／ｃｃ未満の水素不純物のうち少なくとも１つを含む、ケイ素及び酸素含有膜。
［１９］
上記態様１に記載の組成物を収容した、ステンレス鋼容器。
［２０］
ヘリウム、アルゴン、窒素、及びそれらの組み合わせから選択される不活性ヘッドスペースガスをさらに含む、上記態様１９に記載のステンレス鋼容器。
［２１］
前記ケイ素前駆体化合物が、溶媒及び不活性ガスからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、上記態様１４に記載の方法。
【図１】
2020128407.tif 000042
【図２】
2020128407.tif 000043
【図３】
2020128407.tif 000044
【図４】
2020128407.tif 000045
【図５】
2020128407.tif 000046
【図６】
2020128407.tif 000047
【図７】
2020128407.tif 000048