(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式２または化学式３で表される下記化学式１のシリルアミン化合物を含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物。
［化学式１］
【化１】
0006923994.tif 000019
（前記化学式１中、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ７）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルであるか、Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、それぞれ独立して、互いに連結されて環を形成してもよく；
Ｒ５またはＲ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ７）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルである。）
［化学式２］
【化２】
0006923994.tif 000020
［化学式３］
【化３】
0006923994.tif 000021
（前記化学式２および化学式３中、
Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ５）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
ｎおよびｍは、互いに独立して、１〜４の整数である。）
【請求項２】
前記シリルアミン化合物が、下記化合物から選択されるものである、請求項１に記載のシリコン含有薄膜蒸着用組成物。
【化４】
0006923994.tif 000022
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いたシリコン含有薄膜の製造方法。
【請求項４】
原子層蒸着法、気相蒸着法、有機金属化学気相蒸着法、低圧気相蒸着法、プラズマ強化気相蒸着法、またはプラズマ強化原子層蒸着法により蒸着が行われる、請求項３に記載のシリコン含有薄膜の製造方法。
【請求項５】
シリコン含有薄膜が、シリコン酸化膜、シリコンオキシ炭化膜、シリコン窒化膜、シリコンオキシ窒化膜、シリコン炭窒化膜、またはシリコン炭化膜である、請求項３に記載のシリコン含有薄膜の製造方法。
【請求項６】
ａ）チャンバー内に取り付けられた基板の温度を３０〜５００℃に維持するステップと、
ｂ）基板に、請求項１又は２に記載のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を接触させ、前記基板に吸着させるステップと、
ｃ）前記シリコン含有薄膜蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してシリコン含有薄膜を形成するステップと、を含む、請求項３に記載のシリコン含有薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記反応ガスは、５０〜１０００Ｗのプラズマを発生させて活性化させてから供給する、請求項６に記載のシリコン含有薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン含有薄膜蒸着用組成物およびそれを用いたシリコン含有薄膜の製造方法に関し、より詳細には、薄膜蒸着用前駆体としてシリルアミン化合物を含有するシリコン含有薄膜蒸着用組成物、およびそれを用いたシリコン含有薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン含有薄膜は、半導体分野において、種々の蒸着工程によりシリコン膜（ｓｉｌｉｃｏｎ）、シリコン酸化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）、シリコン窒化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）、シリコン炭窒化膜（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅ）、およびシリコンオキシ窒化膜（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）などの様々な形態で製造されており、その応用分野が広範囲である。
【０００３】
特に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜は、非常に優れた遮断特性および耐酸化性のため、装置の製作において、絶縁膜、拡散防止膜、ハードマスク、エッチング停止層、シード層、スペーサー、トレンチアイソレーション、金属間誘電物質、および保護膜層に用いられている。
【０００４】
近年、多結晶シリコン薄膜が薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）、太陽電池などに用いられており、その応用分野が多様化しつつある。
【０００５】
シリコンが含有されている薄膜を製造するための公知の代表的な技術としては、混合されたガス形態のシリコン前駆体と反応ガスが反応して基板の表面に膜を形成したり、表面上に直接反応して膜を形成したりする化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）法や、ガス形態のシリコン前駆体が基板の表面に物理的または化学的に吸着された後、反応ガスを順に投入することにより膜を形成する原子層蒸着（ＡＬＤ）法が挙げられ、これを応用した低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）法、および低温で蒸着が可能なプラズマを利用した化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法と原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法などの種々の薄膜製造技術が次世代半導体およびディスプレイ素子の製造工程に適用され、超微細パターンの形成や、ナノ単位の厚さで均一且つ優れた特性を有する極薄膜の蒸着に用いられている。
【０００６】
シリコン含有薄膜を形成するために用いられる前駆体は、シラン、シラン塩化物、アミノシラン、およびアルコキシシラン形態の化合物が代表的であり、具体例としては、ジクロロシラン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＳｉＨ２Ｃｌ２）およびヘキサクロロジシラン（ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏｄｉｓｉｌａｎｅ：Ｃｌ３ＳｉＳｉＣｌ３）などのシラン塩化物形態の化合物、トリシリルアミン（ｔｒｉｓｉｌｙｌａｍｉｎｅ：Ｎ（ＳｉＨ３）３）、ビスジエチルアミノシラン（ｂｉｓ−ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ：Ｈ２Ｓｉ（Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２）２）、およびジイソプロピルアミノシラン（ｄｉ−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ：Ｈ３ＳｉＮ（ｉ−Ｃ３Ｈ７）２）などが挙げられる。これらは、半導体の製造およびディスプレイの製造における量産工程で用いられている。
【０００７】
しかしながら、素子の超高集積化による素子の微細化とアスペクト比（ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ）の増加、および素子材料の多様化により、所望の低い温度で、均一で且つ薄い厚さを有し、優れた電気的特性を有する超微細薄膜を形成する技術が求められており、従来のシリコン前駆体を用いた６００℃以上の高温工程、ステップカバレッジ、エッチング特性、薄膜の物理的および電気的特性が問題となっている。そこで、より優れた新規なシリコン前駆体の開発と薄膜の形成方法が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第６０７１８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、シリコンを含有する薄膜の前駆体として使用可能なシリルアミン化合物を含有するシリコン含有薄膜蒸着用組成物を提供する。
【００１０】
また、本発明は、本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いたシリコン含有薄膜の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、低温でも優れた凝集力、高い蒸着率、優れた物理的および電気的特性を有するシリルアミン化合物をシリコン含有薄膜蒸着前駆体として含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物を提供するものであって、本発明のシリルアミン化合物は、下記化学式１で表される。
【００１２】
［化学式１］
【化１】
0006923994.tif 000002
（前記化学式１中、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ７）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルであるか、Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、互いに独立して、連結されて環を形成してもよく；
Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ７）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルである。）
【００１３】
本発明の一実施形態に係るシリルアミン化合物である前記化学式１において、Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルであってもよい。
【００１４】
好ましくは、本発明の前記化学式１で表されるシリルアミン化合物は、下記化学式２または化学式３で表されてもよい。
【００１５】
［化学式２］
【化２】
0006923994.tif 000003
【００１６】
［化学式３］
【化３】
0006923994.tif 000004
（前記化学式２または３中、
Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ５）アルキル、（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
ｎおよびｍは、互いに独立して、１〜７の整数である。）
【００１７】
本発明の一実施形態に係る前記化学式２または３において、Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルであり；ｎおよびｍは、互いに独立して、１〜４の整数であってもよい。
【００１８】
本発明の前記化学式１のシリルアミン化合物は、具体的に、下記化合物から選択されるものであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００１９】
【化４】
0006923994.tif 000005
【００２０】
また、本発明は、本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いたシリコン含有薄膜の製造方法を提供する。
【００２１】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法において、シリコン含有薄膜は、原子層蒸着（ＡＬＤ）法、気相蒸着（ＣＶＤ）法、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）法、低圧気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）法、プラズマ強化気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法、またはプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法により形成されてもよく、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコンオキシ炭化膜（ＳｉＯＣ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコンオキシ窒化膜（ＳｉＯＮ）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ）、またはシリコン炭化膜（ＳｉＣ）であってもよい。
【００２２】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法は、具体的に、
ａ）チャンバー内に取り付けられた基板の温度を３０〜５００℃に維持するステップと、
ｂ）基板に本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を接触させ、前記基板に吸着させるステップと、
ｃ）前記ステップのシリコン含有薄膜蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してシリコン含有薄膜を形成するステップと、を含んでもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態に係るシリコン含有薄膜の製造方法において、反応ガスは、プラズマパワー５０〜１０００Ｗのプラズマを発生させて活性化させてから供給してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物は、常温で液体であって、揮発性が高く、熱的安定性に非常に優れたシリルアミン化合物を前駆体として含むことで、より低いパワーおよび成膜温度条件下で、高い純度および耐久性を有する高品質のシリコン含有薄膜を提供することができる。
【００２５】
また、本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いたシリコン含有薄膜の製造方法は、低い成膜温度条件下でも、優れた蒸着率および応力強度を実現することができ、さらには、それから製造されたシリコン含有薄膜は、炭素、酸素、水素などの不純物の含量が最小化され、純度が高く、非常に優れた物理的・電気的特性を有するとともに、優れた水分透湿度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１で製造されたビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミン化合物の蒸気圧測定結果を示した図である。
【図２】実施例１で製造されたビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミン化合物の熱重量分析結果を示した図である。
【図３】実施例２〜実施例８および比較例２で製造された、シリコンが含有されている薄膜の蒸着された膜を赤外分光計分析により分析した結果を示した図である。
【図４】実施例９〜実施例１５で製造された、シリコンが含有されている薄膜の蒸着された膜を赤外分光計分析により分析した結果を示した図である。
【図５】実施例６で製造された、シリコンが含有されている薄膜の水分透湿度を測定した結果を示した図である。
【図６】実施例１１で製造された、シリコンが含有されている薄膜の水分透湿度を測定した結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、常温で液体であって、揮発性が高く、且つ熱的安定性が高いため、シリコン含有薄膜の形成に非常に有用な前駆体として用いられる、下記化学式１で表されるシリルアミン化合物を含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物を提供するものであって、本発明のシリルアミン化合物は、下記化学式１で表される。
【００２８】
［化学式１］
【化５】
0006923994.tif 000006
（前記化学式１中、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ７）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルであるか、Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、それぞれ独立して、互いに連結されて環を形成してもよく；
Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ７）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルである。）
【００２９】
本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物に含まれているシリルアミン化合物は、アミンが２つのアミノシリル官能基を置換基として有することにより、常温で液体であって、揮発性が高いため、シリコン含有薄膜の形成において非常に有用に用いられることができる。
【００３０】
具体的に、本発明のシリルアミン化合物は、シラザン骨格を有する化合物であって、２つのアミノシリル官能基（
【化６】
0006923994.tif 000007
、
【化７】
0006923994.tif 000008
）を必須に有し、アミノシリル官能基のケイ素が、必須に１つの水素を有する際にのみ、薄膜蒸着用前駆体として有用な効果を奏することができる。
【００３１】
好ましくは、本発明の一実施形態に係る前記化学式１において、Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルであってもよい。
【００３２】
好ましくは、本発明の一実施形態に係る前記化学式１で表されるシリルアミン化合物は、下記化学式２または化学式３で表されてもよい。
【００３３】
［化学式２］
【化８】
0006923994.tif 000009
【００３４】
［化学式３］
【化９】
0006923994.tif 000010
（前記化学式２および化学式３中、
Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ５）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；
ｎおよびｍは、互いに独立して、１〜７の整数である。）
【００３５】
本発明のシリルアミン化合物は、シラザン骨格における２つのアミノシリル基のそれぞれのケイ素が１つの水素を有することで、シリコン含有薄膜蒸着用前駆体としてより優れた効果を奏する。
【００３６】
好ましくは、本発明の一実施形態に係る前記化学式２または化学式３において、Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ５）アルケニルであり；ｎおよびｍは、互いに独立して、１〜４の整数であってもよく、より好ましくは、Ｒ５〜Ｒ６は、それぞれ独立して、（Ｃ１−Ｃ５）アルキルであり、ｎおよびｍは１〜３であってもよい。
【００３７】
シリコン含有薄膜蒸着用前駆体としてより優れた効果を奏するという点から、前記化学式１のシリルアミン化合物は、下記化学式４で表される、ＮＨの両側が対称となっている化合物であることがより好ましい。
【００３８】
［化学式４］
【化１０】
0006923994.tif 000011
（前記化学式４中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ７）アルキル、または（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルであるか、Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、それぞれ独立して、互いに連結されて環を形成してもよく；
Ｒ５は、（Ｃ１−Ｃ７）アルキルまたは（Ｃ２−Ｃ７）アルケニルである。）
【００３９】
本発明の一実施形態に係る前記化学式１で表されるシリルアミン化合物は、下記の化合物であってもよい。
【００４０】
【化１１】
0006923994.tif 000012
【００４１】
本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物は、前記化学式１のシリルアミン化合物を薄膜蒸着用前駆体として含み、シリコン含有薄膜蒸着用組成物中のシリルアミン化合物の含量は、薄膜の成膜条件または薄膜の厚さ、特性などを考慮して、当業者が認識できる範囲内で含まれてもよい。
【００４２】
本発明に記載の「アルキル」は、直鎖状、分岐状、および環状の飽和、不飽和炭化水素を意味し、１〜７個の炭素原子、好ましくは１〜５個、より好ましくは１〜３個の炭素原子を有し、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ペンチルなどを含む。
【００４３】
本明細書に記載の「ハロゲン」は、ハロゲン族元素を意味し、例えば、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードを含む。
【００４４】
本発明に記載の、単独、または他の基の一部としての用語「アルケニル」は、２〜７個の炭素原子、および１個以上の炭素−炭素二重結合を含有する、直鎖状、分岐状、または環状の炭化水素ラジカルを意味する。より好ましいアルケニルラジカルは、２〜５個の炭素原子を有する低級アルケニルラジカルである。最も好ましい低級アルケニルラジカルは、約２〜３個の炭素原子を有するラジカルである。また、アルケニル基は、任意の利用可能な付着点で置換されてもよい。アルケニルラジカルの例としては、エテニル、プロペニル、アリル、ブテニル、および４−メチルブテニルを含む。用語「アルケニル」および「低級アルケニル」は、シス（ｃｉｓ）およびトランス（ｔｒａｎｓ）配向、または代替的に、ＥおよびＺ配向を有するラジカルを含む。
【００４５】
本発明に記載の「Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、互いに独立して、連結されて環を形成してもよく」という記載は、詳細に、Ｒ１とＲ２は互いに連結されて環を形成するが、Ｒ３とＲ４が環を形成しない場合、逆に、Ｒ１とＲ２は環を形成しないが、Ｒ３とＲ４が互いに連結されて環を形成する場合、またはＲ１とＲ２およびＲ３とＲ４の両方がそれぞれ環を形成する場合を何れも含み、形成された環は、Ｎを含む脂環族環または芳香族環であり、好ましくは脂環族環であってもよい。
【００４６】
本発明の前記化学式１で表されるシリルアミン化合物は、当業者が認識できる範囲内で可能な方法により製造されてもよい。
【００４７】
また、本発明は、本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いたシリコン含有薄膜の製造方法を提供する。
【００４８】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法は、常温で液体であって、揮発性が高く、熱的安定性に優れた前記化学式１で表されるシリルアミン化合物を前駆体として含む、本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いることで、取り扱いが容易であり、種々の薄膜が製造可能であるとともに、低温および低いパワーでも、高い蒸着率で高純度の薄膜を製造することができる。
【００４９】
さらに、本発明の製造方法により製造されたシリコン含有薄膜は、耐久性および電気的特性に優れるとともに、フッ化水素に対する耐性および透湿度も優れている。
【００５０】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法において、シリコン含有薄膜は、本技術分野における当業者が認識できる範囲内で可能な方法であれば何れも可能であるが、好ましくは、原子層蒸着（ＡＬＤ）法、気相蒸着（ＣＶＤ）法、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）法、低圧気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）法、プラズマ強化気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法、またはプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法により形成されてもよく、薄膜蒸着がより容易であり、製造された薄膜が優れた特性を有するという点から、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、またはＰＥＡＬＤが好ましい。
【００５１】
本発明のシリコン含有薄膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコンオキシ炭化膜（ＳｉＯＣ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコンオキシ窒化膜（ＳｉＯＮ）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ）、またはシリコン炭化膜（ＳｉＣ）であってもよく、高品質の種々の薄膜が製造可能である。
【００５２】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法は、具体的に、
ａ）チャンバー内に取り付けられた基板の温度を３０〜５００℃に維持するステップと、
ｂ）基板に本発明のシリコン含有薄膜蒸着用組成物を接触させ、前記基板に吸着させるステップと、
ｃ）前記ステップのシリコン含有薄膜蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してシリコン含有薄膜を形成するステップと、を含んでもよい。
【００５３】
より具体的に、本発明のシリコン含有薄膜の製造方法は、
Ａ）チャンバー内に取り付けられた基板の温度を３０〜５００℃に維持するステップと、
Ｂ）基板に前記蒸着用組成物を接触させ、前記基板に吸着させるステップと、
Ｃ）残留の蒸着用組成物および副産物をパージするステップと、
Ｄ）前記蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してシリコン含有薄膜を形成するステップと、
Ｅ）残留の反応ガスおよび副産物をパージするステップと、を含んで製造されてもよく、前記Ｄ）ステップにおける反応ガスは、前記蒸着用組成物に含まれているシリルアミン化合物のリガンドを除去してＳｉ−Ｏ原子層を形成することができる。
【００５４】
好ましくは、本発明の一実施形態に係る反応ガスは、プラズマパワー５０〜１０００Ｗのプラズマを発生させて活性化させてから供給されてもよい。
【００５５】
本発明の一実施形態に係るシリコン含有薄膜の製造方法は、目的とする薄膜の構造または熱的特性に応じて蒸着条件が調節可能であり、本発明の一実施形態に係る蒸着条件としては、シリルアミン化合物を含有するシリコン含有薄膜蒸着用組成物の投入流量、反応ガス、キャリヤガスの投入流量、圧力、ＲＦパワー、基板温度などが挙げられる。かかる蒸着条件の非限定的な例として、シリコン含有薄膜蒸着用組成物の投入流量は１０〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ、キャリヤガスは１０〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ、反応ガスの流量は１〜１５００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力は０．５〜１０ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは５０〜１０００Ｗ、好ましくは４００〜８００Ｗ、および基板温度は３０〜５００℃の範囲、好ましくは５０〜２００℃の範囲、より好ましくは５０〜１００℃で調節可能であるが、これに限定されるものではない。
【００５６】
本発明のシリコン含有薄膜の製造方法で用いられる反応ガスは、これに限定されるものではないが、水素（Ｈ２）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、オゾン（Ｏ３）、酸素（Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、シラン（ＳｉＨ４）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、およびホスフィン（ＰＨ３）から選択される１つまたは１つ以上の混合気体であってもよく、キャリヤガスは、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、およびヘリウム（Ｈｅ）から選択される１つまたは２つ以上の混合気体であってもよい。
【００５７】
本発明の一実施形態に係るシリコン含有薄膜の製造方法で用いられる基板は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＡｓ、およびＩｎＰのうち１つ以上の半導体材料を含む基板；ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板；石英基板；またはディスプレイ用ガラス基板；ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ、ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、Ｐｏｌｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  ＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ、ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）などの可撓性プラスチック基板；であってもよいが、これに限定されるものではない。
【００５８】
また、前記シリコン含有薄膜は、前記基板に直ちに薄膜を形成することの他に、前記基板と前記シリコン含有薄膜との間に、多数の導電層、誘電層、または絶縁層などが形成されてもよい。
【００５９】
好ましくは、本発明の一実施形態に係るシリコン含有薄膜蒸着用組成物は、ＯＬＥＤ用封止材として使用可能である。
【００６０】
以下、本発明を下記実施例によってさらに具体的に説明する。それに先立ち、本明細書および特許請求の範囲で用いられた用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって、本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【００６１】
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想の全部を代弁しているわけではないため、本出願時点においてこれらに代替可能な多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
【００６２】
また、以下の全ての実施例は、常用化されたシャワーヘッド方式の２００ｍｍ枚葉式（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｆｅｒ  ｔｙｐｅ）ＡＬＤ装置（ＣＮ１、Ａｔｏｍｉｃ  Ｐｒｅｍｉｕｍ）を用いて、公知のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法により行った。また、常用化されたシャワーヘッド方式の２００ｍｍ枚葉式（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｆｅｒ  ｔｙｐｅ）ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）装置（ＣＮ１、Ａｔｏｍｉｃ  Ｐｒｅｍｉｕｍ）を用いて、公知のプラズマ気相化学蒸着法により行うことができる。
【００６３】
蒸着されたシリコン含有薄膜の厚さはエリプソメータ（Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ、ＯＰＴＩ−ＰＲＯＢＥ  ２６００、ＴＨＥＲＭＡ−ＷＡＶＥ）により測定し、赤外分光器（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＩＦＳ６６Ｖ／Ｓ  ＆  Ｈｙｐｅｒｉｏｎ  ３０００、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ）およびＸ−線光電子分光分析器（Ｘ−ｒａｙ  ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いてシリコン含有薄膜の特性を分析し、透湿度（Ｗａｔｅｒ  Ｖａｐｏｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｒａｔｅ、ＷＶＴＲ）はＷＶＴＲ分析器（ＭＯＣＯＮ、Ａｑｕａｔｒａｎ  ２）を用いて測定し、測定時に使用した窒素の量は２０ｍｌ／ｍｉｎ・Ａｉｒであって、透湿測定面積は５０ｃｍ２に設定した。応力はフロンティアセミコンダクター（Ｆｒｏｎｔｉｅｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＦＳＭ５００ＴＣ）を用いて測定し、この際、測定面積は１６０ｍｍ、シリコンウェーハの厚さは０．７２５μｍに設定して薄膜特性を分析した。
【００６４】
［実施例１］ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンの製造
【化１２】
0006923994.tif 000013
無水および不活性雰囲気下で、火炎乾燥された２０００ｍＬのフラスコに、ヘキサメチルジシラザン（（（ＣＨ３）３Ｓｉ）２ＮＨ）２５０ｇ（１．５５ｍｏｌ）とアルミニウムクロリド（ＡｌＣｌ３）１０ｇ（０．０７５ｍｏｌ）を入れて撹拌しながら、ジクロロメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨＣｌ２）７１３．１９ｇ（６．２０ｍｏｌ）を２５℃に維持しながらゆっくりと添加した後、反応溶液を徐々に４０℃に昇温させた。この混合反応溶液を３時間撹拌し、濾過によりアルミニウムクロリド（ＡｌＣｌ３）を除去し、生成されたクロロトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ）および過量添加されたジクロロメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨＣｌ２）を単純蒸留または減圧蒸留により除去した。回収したビス（クロロメチルシリル）アミン（（ＣＨ３ＳｉＨＣｌ）２ＮＨ））溶液を撹拌しながら、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）２９３．４７ｇ（４．２ｍｏｌ）を−１５℃に維持しながらゆっくりと添加した。添加が完了された後、反応溶液を徐々に常温に昇温し、常温で６時間撹拌した。濾過して生成された白色の固体を除去した後、濾液を得た。この濾液から減圧下で溶媒を除去し、減圧蒸留により、ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミン（（ＣＨ３ＳｉＨＮ（ＣＨ３）２）２ＮＨ）を２２２．５４ｇ（１．１６ｍｏｌ）得た（収率７５％）。
【００６５】
１Ｈ−ＮＭＲ（ｉｎＣ６Ｄ６）：δ  ０．１２（ｓ，  ６Ｈ，  （（ＣＨ３ＳｉＨＮ（ＣＨ３）２）２ＮＨ），  ２．４７（ｓ，  １２Ｈ，  （（ＣＨ３ＳｉＨＮ（ＣＨ３）２）２ＮＨ），  ４．４３（ｍ，  ２Ｈ，  （（ＣＨ３ＳｉＨＮ（ＣＨ３）２）２ＮＨ），  ２．０（ｂ，  １Ｈ，  （（ＣＨ３ＳｉＨＮ（ＣＨ３）２）２ＮＨ）．
【００６６】
［比較例１］ジイソプロピルアミノシランの製造
【化１３】
0006923994.tif 000014
火炎乾燥された３Ｌのシュレンクフラスコに、ジイソプロピルアミン（Ｄｉ−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）２８０．３ｇ（２．７７ｍｏｌ）を入れ、ペンタンを加えて撹拌した。この溶液を撹拌しながら、卜リクロロシラン１８７．６０ｇ（１．３８ｍｏｌ）を−２０℃に維持しながらゆっくりと添加した後、反応溶液を室温までゆっくりと昇温した。この混合反応溶液を室温で４時間撹拌し、白色の固体が生成されると、濾過して白色の固体を除去した後、濾液を得た。この濾液から減圧下で溶媒を除去し、溶媒としてジメトキシメタン８９５．８９ｇ（１１．７７ｍｏｌ）を入れ、リチウムヒドリド（ＬｉＨ）２７．５３ｇ（３．４６ｍｏｌ）を徐々に添加した。添加後、フラスコを５０℃に維持しながら６時間程度還流させた。還流後、常温に冷却させ、濾過して白色の固体を除去した後、濾液を得た。濾液から減圧下で溶媒を除去した後、減圧蒸留により、ジイソプロピルアミノシラン１３６．５ｇを得た（収率：７５％）。
【００６７】
１Ｈ−ＮＭＲ（ｉｎＣ６Ｄ６）：δ  ０．９３（ｄ，  ６Ｈ，  （ＳｉＨ３（Ｎ（ＣＨ（ＣＨ３）２）），  ２．４７（ｍ，  ２Ｈ，  （ＳｉＨ３（Ｎ（ＣＨ（ＣＨ３）２）），  ５．６５（ｓ，  ３Ｈ，  （ＳｉＨ３（ＮＣＨ（ＣＨ３））２）
【００６８】
［実施例２］ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンを用いた、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法によるシリコン酸化薄膜の製造
公知のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法を用いる通常のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）装置にて、シリコン酸化膜を形成するための組成物として、本発明に係る実施例１で製造されたシリルアミン化合物を用いて成膜評価を行った。反応ガスとしては、プラズマとともに亜酸化窒素を使用し、不活性気体である窒素はパージのために使用した。反応ガスおよびプラズマ時間０．５秒で成膜した。表１に、具体的なシリコン酸化薄膜の蒸着方法を示した。
【００６９】
蒸着した薄膜の厚さはエリプソメータ（Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定し、赤外分光光度計を用いてシリコン酸化薄膜の形成を分析し、Ｘ−線光電子分光器を用いてシリコン酸化薄膜の組成を分析した。また、応力測定器を用いてシリコン酸化薄膜の応力を分析し、薄膜の水分透湿度（ＷＶＴＲ）の測定のために、水分浸透評価装置を用いて透湿度を測定した。以下の表２に、具体的なシリコン酸化薄膜の分析結果を示し、図３に、蒸着された膜を赤外分光計により分析した結果を示した。
【００７０】
［実施例３〜８］ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンを用いた、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法によるシリコン酸化薄膜の製造
実施例２の蒸着条件を、表１に記載のとおり変更したことを除き、実施例２と同様にして、公知のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）により成膜評価を行い、その結果を表２に示した。また、図３に、蒸着された膜を赤外分光計により分析した結果をグラフで示した。
【００７１】
本発明の実施例２〜実施例８で認められるように、本発明に従って製造されたビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンを含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いて、低温で厚さ７００Åを有するように蒸着されたシリコン酸化薄膜の蒸着速度は１．８７〜１．９  Å／ｃｙｃｌｅであって、非常に優れた蒸着速度を有する。
【００７２】
具体的に、ジイソプロピルアミノシランを薄膜前駆体として含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いた比較例２に比べて、本発明のシリルアミン化合物を前駆体として含むシリコン含有薄膜蒸着用組成物を用いた実施例２〜８が、より優れた薄膜蒸着速度を有し、透湿度も優れていることが分かる。これは、シリコン含有薄膜の形成において、量産性の増加に非常に大きい影響を与え得る。図３において、蒸着された薄膜を赤外分光計分析により分析した結果、実施例２〜実施例８で形成された薄膜は、何れもシリコン酸化膜であることが分かる。また、実施例６で形成されたシリコン酸化膜は、水分透湿度が４．５Ｅ−３（ｇ／［ｍ２−ｄａｙ］）であって、優れた防湿特性を有するため、シリコン酸化薄膜の全応用分野、特に、ＯＬＥＤ封止材として非常に有用に使用可能であると判断される。
【００７３】
また、図５に、実施例６で製造したシリコンが含有されている薄膜の水分透湿度を測定した結果を示した。図５に示したように、水分透湿度が一定に長時間維持されている。したがって、本発明で提示された化合物は、酸素および水分を遮断する封止技術が重要なＯＬＥＤ素子に非常に有用に使用可能であると判断される。
【００７４】
［比較例２］ジイソプロピルアミノシランを用いた、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法によるシリコン酸化薄膜の製造
下記表１に記載のとおり、比較例１で製造されたジイソプロピルアミノシランを使用し、前駆体の加熱温度を２０℃とし、蒸着回数を５９０サイクルとしたことを除き、実施例１と同様の蒸着条件下で、公知のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法により成膜評価を行った。蒸着した薄膜は、実施例２と同様の条件下で、実施例２と同様の分析方法により分析して分析結果を確保した。本発明の実施例２〜８で形成された薄膜と同一の厚さで測定するために、蒸着回数を異ならせた。以下の表１に、具体的なシリコン酸化薄膜の蒸着方法を示し、蒸着された薄膜の特性を表２に示した。表２に示したように、蒸着速度は１．１９Å／ｃｙｃｌｅ、水分透湿度（ＷＶＴＲ）は８．０Ｅ−２（ｇ／［ｍ２−ｄａｙ］）であって、実施例２のビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンに比べて低い値を有する。
【００７５】
【表１】
0006923994.tif 000015
【００７６】
【表２】
0006923994.tif 000016
【００７７】
［実施例９］ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンを用いた、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法によるシリコン窒化薄膜の製造
公知のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法を用いる通常のプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）装置にて、シリコン窒化膜を形成するための組成物として、本発明に係る実施例１で製造されたシリルアミン化合物を用いて成膜評価を行った。反応ガスとしては、プラズマとともに、１回目の反応ガスとしては窒素とアンモニアを使用し、２回目の反応ガスとしては窒素を使用した。不活性気体である窒素はパージのために使用した。以下の表３に、具体的なシリコン窒化薄膜の蒸着方法を示した。
【００７８】
蒸着した薄膜の厚さはエリプソメータ（Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定し、赤外分光光度計を用いてシリコン窒化薄膜の形成を分析し、Ｘ−線光電子分光器を用いてシリコン窒化薄膜の組成を分析した。また、薄膜の水分透湿度の測定のために、水分浸透評価装置を用いて透湿度（ＷＶＴＲ）を測定した。以下の表４に、具体的なシリコン窒化薄膜の分析結果を示し、図４に、蒸着された膜を赤外分光計により分析した結果を示した。
【００７９】
［実施例１０〜１５および比較例３］ビス（ジメチルアミノメチルシリル）アミンまたはジイソプロピルアミノシランを用いた、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法によるシリコン窒化薄膜の製造
表３に記載のとおり条件を変化させたことを除き、実施例９と同様の方法により、公知のプラズマ原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）法を用いて成膜評価を行い、蒸着された薄膜は、実施例９と同様の条件下で、実施例９と同様の分析方法により分析して分析結果を確保した。以下の表３および４に、具体的なシリコン窒化薄膜の蒸着方法および分析結果を示した。また、図４に、蒸着された膜を赤外分光計により分析した結果を示した。その結果から、実施例１０〜１５で製造された薄膜がシリコン窒化薄膜であることが分かる。
【００８０】
また、図６に、実施例１１で製造した、シリコンが含有された薄膜の水分透湿度を測定した結果を示した。図６に示したように、水分透湿度が一定に長時間維持されている。したがって、本発明で提示された化合物は、酸素および水分を遮断する封止技術が重要なＯＬＥＤ素子に非常に有用に使用可能であると判断される。
【００８１】
【表３】
0006923994.tif 000017
【００８２】
【表４】
0006923994.tif 000018
【図１】
0006923994.tif 000023
【図２】
0006923994.tif 000024
【図３】
0006923994.tif 000025
【図４】
0006923994.tif 000026
【図５】
0006923994.tif 000027
【図６】
0006923994.tif 000028