[發(fā)明專利]含鑭系元素的前體的制備和含鑭系元素的薄膜的沉積

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980120906.4
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN102057077A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: V·R·帕里姆;C·杜薩拉
• 申請（專利權(quán)）人: 喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司
• 主分類號: C23C16/18
• 分類號: C23C16/18;C23C16/40;C07C257/14;C07F17/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 林柏楠;彭飛

背景技術(shù)

工業(yè)面臨的一個嚴(yán)重挑戰(zhàn)為開發(fā)用于動態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(Dynamic?Random?Access?Memory，DRAM)及電容器的新穎門極介電材料。數(shù)十年來，二氧化硅(SiO₂)為可靠介電質(zhì)，但作為晶體管已持續(xù)縮小且技術(shù)由“全Si”晶體管變?yōu)椤敖饘匍T極/高k值”晶體管，SiO₂基門極介電質(zhì)的可靠性達(dá)到其物理極限。由于用于目前技術(shù)的尺寸正在縮小，因此對新穎高介電常數(shù)材料及方法的需求逐漸增加，且變得愈來愈關(guān)鍵。尤其基于含鑭系元素材料的新一代氧化物被視為在電容方面與公知介電材料相比產(chǎn)生了明顯優(yōu)勢。

然而，含鑭系元素層的沉積較難，并不斷需要新穎材料及方法。例如，原子層沉積(ALD)已被視為用于微電子器件制造的重要薄膜生長技術(shù)，其依賴于通過惰性氣體吹掃而分開的、交替施用的前體的連續(xù)及飽和的表面反應(yīng)。ALD的表面受控性質(zhì)使得薄膜的生長能夠在精確厚度控制下具有高度正形性及均一性。對開發(fā)用于稀土材料的新穎ALD方法的需求是顯而易見的。

令人遺憾的是，已證實(shí)將化合物成功并入沉積方法中是困難的。通常提出了兩類分子：β-二酮合物類及環(huán)戊二烯基類。前類化合物是穩(wěn)定的，但熔點(diǎn)始終超過90℃，從而使其不實(shí)用。2，2-6，6-四甲基庚二酸根合鑭系元素[La(tmhd)₃]的熔點(diǎn)高達(dá)260℃，且相關(guān)的2，2，7-三甲基辛二酸根合鑭系元素[La(tmod)₃]的熔點(diǎn)為197℃。另外，β-二酮合物類的分配效率非常難以控制。未經(jīng)取代的環(huán)戊二烯基化合物也表現(xiàn)出低的揮發(fā)性及高熔點(diǎn)。分子設(shè)計可有助于改良揮發(fā)性并降低熔點(diǎn)。然而，在工程條件中，這些種類的材料已證實(shí)用途有限。例如，La(iPrCp)₃并不允許高于225℃的ALD方案。

目前可得到的一些含鑭系元素的前體在用于沉積方法中時表現(xiàn)許多缺點(diǎn)。例如，氟化的鑭系元素前體可產(chǎn)生副產(chǎn)物形式的LnF₃。已知此副產(chǎn)物難以移除。

因此，仍然需要用于沉積含鑭系元素薄膜的替代性的前體。

發(fā)明概要

本文公開了下述通式的含鑭系元素前體：

Ln(R¹Cp)_m(R²-N-C(R⁴)＝N-R²)_n，

其中：

-Ln為鑭系金屬，具有約0.75至約0.94的離子半徑、3+電荷及6的配位數(shù)；

-R¹選自由H及C₁-C₅烷基鏈組成的組；

-R²選自由H及C₁-C₅烷基鏈組成的組；

-R⁴選自由H及Me組成的組；

-n及m在1至2的范圍內(nèi)；且

-該前體具有低于約105℃的熔點(diǎn)。

所公開的含鑭系元素前體可任選地包括下述一個或多個方面：

-Ln選自由Lu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb組成的組。

-Ln選自由Er及Yb組成的組。

-R¹選自由Me、Et及iPr組成的組。

-R²選自由iPr及tBu組成的組。

還公開了在半導(dǎo)體基底上沉積含鑭系元素的薄膜的方法，該方法包括：

a)提供基底，

b)提供所公開的含鑭系元素的前體，和

c)在該基底上沉積含鑭系元素的薄膜。

所公開的方法可任選包括下述一個或多個方面：

-在介于約150℃與600℃之間的溫度使含鑭系元素的薄膜沉積在所述基底上。

-在介于約0.5毫托與約20托之間的壓力使含鑭系元素的薄膜沉積在所述基底上。

-所述含鑭系元素的前體在低于70℃的溫度為液體。

-所述含鑭系元素的前體在低于40℃的溫度為液體。