[發明專利]一種含鈮的金屬有機化合物的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110750674.3
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113387980A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 胡昌錁;張學奇;唐超;朱思坤;李建恒
• 申請（專利權）人: 合肥安德科銘半導體科技有限公司
• 主分類號: C07F9/00
• 分類號: C07F9/00;C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉慧

本發明公開一種含鈮的金屬有機化合物的制備方法，具體包括以下步驟：S1、將NbCl₅分散于甲苯中，然后加入少量醚，待固體全部溶解后得到體系Ⅰ；S2、將體系Ⅰ冷卻，向體系Ⅰ緩慢滴加HNR₂R₃，滴加完畢后恢復室溫并持續攪拌，形成體系Ⅱ；S3、控制體系Ⅱ溫度，向體系Ⅱ中慢慢滴加R₁NH₂，攪拌形成體系Ⅲ；S4、將體系Ⅲ溫度降低，向其中緩慢加入R₄Li，攪拌形成體系Ⅳ；S5、將體系Ⅳ過濾，濃縮，得到體系Ⅴ；S6、將體系Ⅴ用非極性溶劑清洗、萃取，再過濾、濃縮、減壓蒸餾，得到粗品R₁N＝Nb(NR₂R₃)₃，精餾提純后得到含鈮的金屬有機化合物。本發明制備方法產率高，反應時間短，步驟簡單，且避免了使用毒性較大的吡啶原料。

技術領域

本發明涉及半導體材料領域，具體的是一種含鈮的金屬有機化合物的制備方法及應用。

背景技術

Nb₂O₅有比較寬的帶寬(band gap＝3.6eV)，高折射率(n＝2.4)，高介電常數(29～200)。因此，Nb₂O₅可廣泛應用于電容器介電層、防反射膜、催化劑支撐氧化物等。尤其在DRAM的應用中，Nb₂O₅開始逐漸引起人們的興趣，以取代被廣泛認知的、具有更高介電常數的SrTiO₃或Al摻雜的TiO₂薄膜。這是因為，具有較高介電常數的金紅石結構TiO₂，需要匹配釕及氧化釕作為電極，導致成本增加；而SrTiO₃需要嚴格控制化學計量比，才能實現較高的介電常數。在新一代DRAM應用中，Nb₂O₅也作為摻雜材料，摻入ZrO₂為主體的介電層中，用以調整優化其電學性能。

人們已經開發出一系列含Nb的金屬有機化合物前驅體，可以實現高質量的Nb₂O₅原子層沉積(ALD)。此類前驅體產品包括：^tBuN＝Nb(NEt₂)₃【TBTDEN】，^tBuN＝Nb(NEtMe)₃【TBTEMN】，^tamylN＝Nb(OtBu)₃等。其中，^tBuN＝Nb(NEt₂)₃，^tBuN＝Nb(NEtMe)₃已被證明為蒸氣壓較好的液態前驅體材料，有較寬的ALD窗口；分解溫度可達325℃以上。也有人報道用TBTDEN和TBTEMN沉積低電阻率的NbN薄膜(2010Semicond.Sci.Technol.25075009；JournalofVacuum ScienceTechnology A35,01B143(2017))，類似的前驅體分子通式可以寫作：R₁N＝Nb(NR₂R₃)₃，其中R₁可以為乙基(Et)、正丙基(nPr)、異丙基(iPr)、正丁基(nBu)、仲丁基(sec-Bu)、叔丁基(t-Bu)等，R₂/R₃可以是甲基(Me)、乙基(Et)等。

已報道的含鈮的金屬有機化合物制備方法如下(Dalton Trans.,2008,3715–3722；Journal ofChinese Chemical Society,1998,45,355-360.)：