鉬烯丙基絡合物和其於薄膜沉積中的用途
2023-10-11 20:39:54
鉬烯丙基絡合物和其於薄膜沉積中的用途
【專利摘要】本發明提供鉬絡合物和其在如CVD和ALD的薄膜沉積中的用途。所述鉬絡合物結構上對應於式(I)和式(II)：其中R1、R3、R5、R7、R8和R10在每次出現時獨立地為烷基；R2、R6和R9獨立地為烷基；R4和R11在每次出現時獨立地選自由烷基、烯基和炔基組成的群組；x、z、a、c、d和f獨立地為0、1或2；y、b和e獨立地為0或1；且n和m獨立地為0到5。
【專利說明】鉬烯丙基絡合物和其於薄膜沉積中的用途
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張於2012年I月26日提出申請的美國臨時專利申請案第61/591，002號和於2012年10月10日提出申請的第61/711，770號的優先權，所述案件的整個揭示內容的全文出於所有目的都各自以引用方式併入本文中。
【技術領域】
[0003]本發明涉及鑰(Mo)絡合物和通過化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)使用所述絡合物製備薄膜的方法。
【背景技術】
[0004]使用各種有機金屬前體來形成金屬薄膜。已使用多種技術進行薄膜沉積。這些技術包括反應性濺鍍、離子輔助沉積、溶膠-凝膠沉積、CVD (還稱作金屬有機CVD或M0CVD)和ALD (還稱作原子層外延)。CVD和ALD工藝的使用正日益增加，這是由於其具有良好組成控制、高膜均勻性、良好摻雜控制的優點，且其在高度非平面微電子裝置幾何結構上顯著產生優良等形階梯覆蓋。
[0005]CVD為化學工藝，由此使用前體以在襯底上形成薄膜。在典型CVD工藝中，使前體在低壓或環境壓力反應室中越過襯底(例如晶圓)。前體在產生沉積材料的薄膜的襯底表面上反應和/或分解。通過使氣體流經反應室來移除揮發性副產物。可能難以控制沉積膜厚度，這是由於其取決於諸如溫度、壓力、氣體流體積和均勻性、化學耗盡效應和時間等許多參數的協調。
[0006]ALD還是用於薄膜沉積的方法。其是基於表面反應的自限制性、依序、獨特膜生長技術，所述表面反應可提供精確厚度控制且將由前體提供的材料的等形薄膜沉積於不同組成的襯底上。在ALD中，在反應期間分離前體。使第一前體越過在襯底上產生單層的襯底。從反應室泵送出任何過量未反應前體。隨後使第二前體越過襯底且與第一前體反應，從而在襯底表面上的第一形成膜單層上形成膜的第二單層。重複此循環以產生所需厚度的膜。ALD膜生長是自限制性的且基於表面反應，從而產生可以納米厚度標度控制的均勻沉積。
[0007]薄膜具有多種重要應用，例如半導體裝置的納米技術和製作。所述應用的實例包括導電膜、高折射率光學塗層、抗腐蝕塗層、光催化自清潔玻璃塗層、生物相容性塗層、場效應電晶體(FET)中的電容器電介質層和柵極電介質絕緣膜、電容器電極、柵極電極、粘著擴散障壁和集成電路。薄膜還用於微電子應用中，例如用於動態隨機存取存儲器(DRAM)應用的高-K電介質氧化物和用於紅外檢測器和非揮發性鐵電體隨機存取存儲器(NV-FeRAM)中的鐵電體鈣鈦礦。微電子組件的大小不斷減小增加了使用所述薄膜的需要。
[0008]鑰的氧化物和氮化物具有多種重要應用。舉例來說，二氧化鑰(MoO2)展示超乎尋常的金屬樣導電性且已發現可應用於烴氧化催化劑、固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極和高容量可逆鋰離子電池組(LIB)陽極中。例如參見埃勒夫森C.A.(Ellefson, C.A.)等人，材料科學期刊CJ.Mater.Sc1.) 2012，47，2057-2071。三氧化鑰(MoO3)呈現令人感興趣的電致變色和催化性質且已發現可應用於納米結構化氣體傳感器和固態鋰離子電池組中。例如參見迪斯庫斯M.(Diskus1M.)等人，材料化學期刊(J.Mater.Chem.) 2011，21，705-710。最後，很久以前即已知過渡金屬氮化物的薄膜通常具有良好機械和化學穩定性。已針對包括微電子擴散障壁、高-T。超導體和摩擦與保護塗層的應用研究鑰氮化物(MoN和/或Mo2N)的膜。例如參見米庫萊寧V.(Miikkulainen, V.)等人，化學材料(Chem.Mater.)2007, 19, 263-269。
[0009]特奧波特K.H.(Theopold, K.H.)等人報告Mo絡合物CpMo (CO)2 ( η 3_2_甲基烯丙基)的合成和分離。合成科學(Science of Synthesis)，2003，229-281。
[0010]格林J.(Green, J.)等人報告Mo絡合物(C6H6)MoU3-烯丙基)2的合成和分離。化學學會期刊(J.Chem.Soc.)，道爾頓彙刊(Dalton Trans.) 1973，1403-1408和化學學會期刊，道爾頓彙刊1973，1952-1954.
[0011]當前用於CVD和ALD中的鑰前體不能提供實施製作下一代裝置(例如半導體)的新工藝所需的性能。舉例來說，需要改良熱穩定性、較高揮發性、增加蒸氣壓力和增加沉積速率。
【發明內容】
[0012]在一個實施例中，提供在結構上對應於式I的有機金屬絡合物:
【權利要求】
1.一種有機金屬絡合物，其在結構上對應於式1:
其中 R1和R3在每次出現時獨立地為烷基； R2為烷基； R4在每次出現時獨立地選自由烷基、烯基和炔基組成的群組； X和Z獨立地為O、I或2 ; y為O或I ;且 η為O到5 ;其中 在η為O時，R1或R2或R3如果存在，則為C2-C8烷基；且 在η為I時，R1或R3如果存在，則為C2-C8烷基。
2.根據權利要求1所述的有機金屬絡合物，其中R1、R3和R4在每次出現時獨立地為C1-C8烷基；R2為烷基，且其中 在η為O時，R1或R2或R3如果存在，則為C2-C8烷基；且 在η為I時，R1或R3如果存在，則為C2-C8烷基。
3.根據權利要求1或2所述的有機金屬絡合物，其中η為O或I。
4.根據權利要求1或2所述的有機金屬絡合物，其中η為2到5。
5.根據權利要求1到4中任一權利要求所述的有機金屬絡合物，其中X和ζ為O。
6.根據權利要求5所述的有機金屬絡合物，其中y為I。
7.根據權利要求1所述的有機金屬絡合物，其中所述絡合物為:
8.—種通過氣相沉積工藝形成含鑰膜的方法，所述方法包含汽化至少一種在結構上對應於式I的有機金屬絡合物:
其中 R1和R3在每次出現時獨立地為烷基； R2為烷基； R4在每次出現時獨立地選自由烷基、烯基和炔基組成的群組； X和Z獨立地為O、I或2 ; y為O或I ;且 η為O至Ij 5。
9.根據權利要求8所述的方法，其中R1、!?3和R4在每次出現時獨立地為C1-C8烷基；且R2為C1-C8烷基。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中R1、!?3和R4在每次出現時獨立地為C1-C4烷基；且R2為C1-C4烷基。
11.根據權利要求8到10中任一權利要求所述的方法，其中η為O或I。
12.根據權利要求8到10中任一權利要求所述的方法，其中η為2到5。
13.根據權利要求8到12中任一權利要求所述的方法，其中X和ζ為O。
14.根據權利要求13所述的方法，其中y為O。
15.根據權利要求8所述的方法，其中所述有機金屬絡合物是選自由以下組成的群組:
16.根據權利要求8到15中任一權利要求所述的方法，其中所述氣相沉積工藝為化學氣相沉積。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述化學氣相沉積為脈衝化學氣相沉積或連續流動化學氣相沉積。
18.根據權利要求16所述的方法，其中所述化學氣相沉積為液體注射化學氣相沉積。
19.根據權利要求8到15中任一權利要求所述的方法，其中所述氣相沉積工藝為原子層沉積。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述原子層沉積為液體注射原子層沉積或等離子體增強原子層沉積。
21.根據權利要求8到20中任一權利要求所述的方法，其中所述至少一種有機金屬絡合物是以與氧源的脈衝交替的脈衝形式遞送到襯底以形成金屬氧化物膜。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述氧源是選自由H20、空氣、O2和臭氧組成的群組。
23.根據權利要求8到22中任一權利要求所述的方法，其進一步包含汽化至少一種共有機金屬絡合物以形成金屬氧化物膜。
24.根據權利要求23所述的方法，其進一步包含汽化至少一種選自由以下組成的群組的共反應物:氫、氫等離子體、氧、空氣、水、氨、肼、硼烷、矽烷、臭氧和其任兩者或更多者的組合。
25.根據權利要求24所述的方法，其進一步包含汽化作為共反應物的肼。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述肼為肼(N2H4)或N，N-二甲基肼。
27.根據權利要求8到26中任一權利要求所述的方法，其中所述方法是用於DRAM或CMOS應用。
【文檔編號】C23C16/00GK104136448SQ201380010800
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年1月18日 優先權日:2012年1月26日
【發明者】拉傑什·奧德德拉, 舒恩·葛瑞特, 馬克·史雷, 拉維·坎裘莉亞 申請人:辛格瑪艾瑞契有限責任公司