[發(fā)明專(zhuān)利]有機(jī)金屬化合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810215480.8
• 申請(qǐng)日: 2008-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101348900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·V·舍奈－卡特喀特;H·李;王清民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅門(mén)哈斯電子材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/18
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/18
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 沙永生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及有機(jī)金屬化合物領(lǐng)域。特別涉及用于薄膜的化學(xué)氣相沉積 或原子層沉積的有機(jī)金屬化合物領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在原子層沉積(“ALD”)方法中，將表面暴露到兩種或兩種以上化學(xué)反應(yīng)物 的交替蒸氣中以沉積保角薄膜。將第一前體(也被稱(chēng)作有機(jī)金屬化合物、原材 料或反應(yīng)物)的蒸氣引到需要在其上形成所需薄膜的表面上。然后將未反應(yīng)的 蒸氣在真空下從系統(tǒng)中除去。接著將第二前體的蒸氣引到表面使其與第一前體 反應(yīng)，過(guò)量的第二前體的蒸氣被除去。在ALD方法中一般每一步沉積所需膜 的一個(gè)單層。按順序重復(fù)該步驟直到獲得所需薄膜厚度。一般情況下，在低溫 下實(shí)施ALD方法，例如從200-400℃。確確的溫度范圍依賴(lài)于將被沉積的特定 膜以及所用的特定前體。ALD方法已經(jīng)用于沉積純金屬，也用于沉積金屬氧 化物、金屬氮化物、金屬碳化氮化物(metal?carbide?nitride)、和金屬硅化氮化物 (metal?silicide?mitride)。

ALD前體必須具有充分的揮發(fā)性以確保反應(yīng)器中有足夠濃度的前體蒸氣， 這樣在合理的時(shí)間內(nèi)能夠在基材表面沉積單層。前體還必須具有足夠的穩(wěn)定 性，使得在蒸發(fā)的時(shí)候不存在過(guò)早分解和不期望的副反應(yīng)，但是還必須具有充 分的反應(yīng)性以在基材上形成所需的薄膜。達(dá)到這樣所需的揮發(fā)性和穩(wěn)定性平衡 的適當(dāng)前體總體來(lái)說(shuō)是很缺乏的。

常規(guī)前體是均配基(homoleptic)的，也就是它們具有單一配位基。均配基前 體提供均一的化學(xué)性質(zhì)，這樣在沉積過(guò)程中提供了匹配和調(diào)合配基功能的固有 優(yōu)點(diǎn)。然而，僅使用單一的配位基對(duì)其它重要的前體特性的控制程度較小，如 金屬中心的屏蔽，該性質(zhì)能夠控制表面反應(yīng)(如化學(xué)吸附)和氣相反應(yīng)(如與第二 補(bǔ)充前體的反應(yīng))，調(diào)節(jié)前體揮發(fā)性，以及獲得前體所需的熱穩(wěn)定性。美國(guó)專(zhuān) 利申請(qǐng)?zhí)?005/0042372(Denk等)公開(kāi)了某些脒基化合物(amidinate)，包括某些 甲脒鹽(formamidinate)化合物作為ALD的適當(dāng)前體。這些化合物僅包含單獨(dú)的 脒鹽或甲脒鹽配體(也就是說(shuō)它們是均配基)。這些均配基脒鹽化合物可以任選 地包含中性給體配體，它們顯示在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?005/0042372中的段落 [0033]和[0035]，它們不僅沒(méi)有與金屬中心共價(jià)結(jié)合，反而作為配體與金屬中 心的相互作用。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?005/0042372中的均配基脒鹽沒(méi)有提供某些 ALD條件所需的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性(或其它性質(zhì))的平衡。通過(guò)使用這樣的均配 基脒鹽化合物制備的薄膜經(jīng)常發(fā)現(xiàn)會(huì)被能夠提高薄膜電阻的碳所污染。碳的結(jié) 合一般與沉積過(guò)程中穩(wěn)定性差的有機(jī)成分降解成為更穩(wěn)定的較小分子片段相 關(guān)。較小的片段可以被俘獲在沉積的薄膜中，或在薄膜表面形成顆粒導(dǎo)致表面 破損和不良形態(tài)。而且，某些均配基脒鹽的揮發(fā)性太低以至于不能實(shí)際用于 ALD。某些常規(guī)ALD方法利用直接液體噴射方法，其中所需的前體化合物與 適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑結(jié)合。然而，脒鹽化合物一般不能充分溶解在這些溶劑中，因 此不能實(shí)際用于直接液體噴射方法。因此目前仍然需要適當(dāng)?shù)脑牧希撛? 料需要是具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)性、熱穩(wěn)定性和充分的在有機(jī)溶劑中的溶解性的前 體，以適應(yīng)ALD需要和制備基本無(wú)碳和無(wú)顆粒的薄膜。

具有甲脒鹽配基的某些雜配基(heterolepic)有機(jī)金屬化合物已知作為聚合 反應(yīng)催化劑。然而這些有機(jī)金屬化合物還沒(méi)有被用作含金屬薄膜蒸氣沉積的前 體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了在基材上形成含金屬的層的方法，該方法包括：在氣相沉積 反應(yīng)器中提供基材；將雜配基甲脒鹽化合物以氣體形式傳輸?shù)椒磻?yīng)器中；然后 在基材上沉積含金屬的薄膜。雜配基甲脒鹽化合物包括金屬、甲脒鹽配體和陰 離子配體。一一種以上的甲脒鹽配體可存在于有機(jī)金屬化合物中。還有，有機(jī) 金屬化合物可以具有一種或多種陰離子配體。

本發(fā)明還提供了一種沉積薄膜的方法，該方法包括以下步驟：在反應(yīng)器中 提供基材；將氣體形式的作為第一前體化合物的雜配基甲脒鹽化合物傳輸?shù)椒? 應(yīng)器；將第一前體化學(xué)吸附在基材的表面；從反應(yīng)器中移除任何沒(méi)有化學(xué)吸附 的第一前體化合物；將氣體形式的第二前體傳輸?shù)椒磻?yīng)器；第一和第二前體反 應(yīng)，在基材上形成薄膜；然后移除任何沒(méi)有反應(yīng)的第二前體。

本發(fā)明進(jìn)一步提供含雜配基甲脒鹽化合物的蒸氣傳輸氣壓缸。