[發(fā)明專利]薄膜沉積用前體溶液以及利用該前體溶液的薄膜形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880074115.1
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN111527237A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸容主;吳瀚率;黃仁天;金相鎬;洪暢成;李相京
• 申請（專利權(quán)）人: 思科特利肯株式會社
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/34;C23C16/448;C23C16/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強(qiáng);姜長星

本發(fā)明涉及薄膜沉積用前體溶液，由選自能夠在室溫(room temperature)溶解金屬鹵化物的液相烯烴(alkene)或者液相炔烴(alkyne)的功能性溶劑以及溶于所述功能性溶劑而在室溫下以液相存在的金屬鹵化物構(gòu)成，從而在解決由于沉積工藝中在腔室內(nèi)產(chǎn)生的鹵素氣體導(dǎo)致的問題的同時顯示出能夠提高薄膜的膜厚度均一性的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜沉積用前體溶液以及利用該前體溶液的薄膜形成方法，涉及在原子層沉積(ALD)或者化學(xué)氣相沉積(VCD)工藝中使用的包括金屬鹵化物(metal halide)的前體溶液以及利用該前體溶液的薄膜形成方法。

背景技術(shù)

有機(jī)金屬化合物或者金屬鹵化物被廣泛用作用于原子層沉積(ALD)或者化學(xué)氣相沉積(VCD)工藝的前體。

在將有機(jī)金屬化合物用作前體的情況下，例如在沉積鈦金屬薄膜的情形下，可以使用四二甲氨基鈦(tetradimethylamino titanium)、四乙基甲基氨基鈦(tetraethylmethyl amino titanium)、四二乙氨基鈦(tetradiethylamino titanium)等。在使用這些有機(jī)金屬化合物作為前體的情形下，由于在沉積薄膜時臺階覆蓋性(stepcoverage)優(yōu)異，并且不會產(chǎn)生諸如鹵素離子等雜質(zhì)，因此在工藝上腐蝕風(fēng)險低，并且由于大部分為液相前體，因此具有便于在工藝中使用的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于原料的價格高昂，經(jīng)濟(jì)性低，并且熱穩(wěn)定性低，因此要在150～250℃的溫度范圍中使用，且具有在沉積時有機(jī)雜質(zhì)的殘留導(dǎo)致的薄膜特性低下的問題。

此外，將金屬鹵化物用作前體的情況下，例如為了沉積鈦金屬薄膜，可以使用四氯化鈦(TiCl₄)、四碘化鈦(TiI₄)等。這種金屬鹵化物的價格低廉，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)秀，并且諸如TiCl₄等鹵化物的揮發(fā)性好，利于沉積，并且由于不會產(chǎn)生有機(jī)雜質(zhì)，因此目前廣泛使用于各種沉積工藝。然而，在沉積工藝中鹵素離子可能產(chǎn)生腐蝕性氣體而使薄膜內(nèi)由于鹵素離子導(dǎo)致的污染而增加制造出的膜的電阻，并且具有可能損傷下部膜的問題。并且，由于金屬鹵化物還包括固體，因此還有無法直接應(yīng)用到沉積工藝的問題。

為了解決在將金屬鹵化物用作前體時產(chǎn)生的這些問題，通常如韓國授權(quán)專利公報10-0587686號、10-0714269號等地吹掃前體和反應(yīng)氣體而以使鹵素離子盡可能不損傷薄膜的方式最優(yōu)化工藝條件。然而，隨著近來通過沉積制造的膜的厚度、尺寸、結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，僅靠最優(yōu)化工藝條件無法解決這種問題。

因此，在韓國公開專利公報10-2001-0098415號中對金屬鹵化物添加惰性液體、添加劑，通過使這些添加劑中包括烯烴、雜環(huán)、芳基、炔烴等而改善鹵化物配體的穩(wěn)定性、然而，目前沒有進(jìn)行針對這種添加劑的具體作用或者這些添加劑中哪個添加劑更加有效等的研究。

此外，美國專利公報第8,993,055號中公開了將金屬鹵化物用作第一金屬原料化學(xué)物質(zhì)，并將第二供應(yīng)源化學(xué)物質(zhì)與交替及連續(xù)脈沖在反應(yīng)空間接觸到基板，并在此添加諸如乙炔等第三原料化學(xué)物質(zhì)的沉積方法。所述第三原料化學(xué)物質(zhì)被記載為起到沉積促進(jìn)劑的作用，并且將被沉積的薄膜內(nèi)的氯含量減少40倍。雖然并沒有明確記載其理由，但可以推測為向沉積腔室供應(yīng)乙炔氣體具有抑制金屬鹵化物導(dǎo)致的鹵素離子的產(chǎn)生的效果。

并且，美國專利公報第2016-0118262號中也通過將乙炔作為第三反應(yīng)物質(zhì)添加而提高沉積工藝中的穩(wěn)定性。

并且，美國專利公報第9,409,784號中記載了通過將烷烴、烯烴、炔烴等作為有機(jī)前體而添加，從而提高了沉積TiCNB層時的反應(yīng)性。

這些現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果使得在至少進(jìn)行沉積工藝時，從金屬鹵化物產(chǎn)生的鹵素離子也許是通過與乙炔氣體的三鍵反應(yīng)而在與膜接觸之前被去除的推測變得可能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題