鉬烯丙基絡(luò)合物和其于薄膜沉積中的用途
【專利摘要】本發(fā)明提供鉬絡(luò)合物和其在如CVD和ALD的薄膜沉積中的用途。所述鉬絡(luò)合物結(jié)構(gòu)上對應(yīng)于式(I)和式(II)：其中R1、R3、R5、R7、R8和R10在每次出現(xiàn)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(xiàn)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(luò)合物和其于薄膜沉積中的用途
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張于2012年I月26日提出申請的美國臨時專利申請案第61/591，002號和于2012年10月10日提出申請的第61/711，770號的優(yōu)先權(quán)，所述案件的整個揭示內(nèi)容的全文出于所有目的都各自以引用方式并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及鑰(Mo)絡(luò)合物和通過化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)使用所述絡(luò)合物制備薄膜的方法。

【背景技術(shù)】
[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(shù)進行薄膜沉積。這些技術(shù)包括反應(yīng)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，這是由于其具有良好組成控制、高膜均勻性、良好摻雜控制的優(yōu)點，且其在高度非平面微電子裝置幾何結(jié)構(gòu)上顯著產(chǎn)生優(yōu)良等形階梯覆蓋。
[0005]CVD為化學(xué)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(huán)境壓力反應(yīng)室中越過襯底(例如晶圓)。前體在產(chǎn)生沉積材料的薄膜的襯底表面上反應(yīng)和/或分解。通過使氣體流經(jīng)反應(yīng)室來移除揮發(fā)性副產(chǎn)物?？赡茈y以控制沉積膜厚度，這是由于其取決于諸如溫度、壓力、氣體流體積和均勻性、化學(xué)耗盡效應(yīng)和時間等許多參數(shù)的協(xié)調(diào)。
[0006]ALD還是用于薄膜沉積的方法。其是基于表面反應(yīng)的自限制性、依序、獨特膜生長技術(shù)，所述表面反應(yīng)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于不同組成的襯底上。在ALD中，在反應(yīng)期間分離前體。使第一前體越過在襯底上產(chǎn)生單層的襯底。從反應(yīng)室泵送出任何過量未反應(yīng)前體。隨后使第二前體越過襯底且與第一前體反應(yīng)，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。重復(fù)此循環(huán)以產(chǎn)生所需厚度的膜。ALD膜生長是自限制性的且基于表面反應(yīng)，從而產(chǎn)生可以納米厚度標(biāo)度控制的均勻沉積。
[0007]薄膜具有多種重要應(yīng)用，例如半導(dǎo)體裝置的納米技術(shù)和制作。所述應(yīng)用的實例包括導(dǎo)電膜、高折射率光學(xué)涂層、抗腐蝕涂層、光催化自清潔玻璃涂層、生物相容性涂層、場效應(yīng)晶體管(FET)中的電容器電介質(zhì)層和柵極電介質(zhì)絕緣膜、電容器電極、柵極電極、粘著擴散障壁和集成電路。薄膜還用于微電子應(yīng)用中，例如用于動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)應(yīng)用的高-K電介質(zhì)氧化物和用于紅外檢測器和非揮發(fā)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(yīng)用。舉例來說，二氧化鑰(MoO2)展示超乎尋常的金屬樣導(dǎo)電性且已發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于烴氧化催化劑、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(xué)期刊CJ.Mater.Sc1.) 2012，47，2057-2071。三氧化鑰(MoO3)呈現(xiàn)令人感興趣的電致變色和催化性質(zhì)且已發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于納米結(jié)構(gòu)化氣體傳感器和固態(tài)鋰離子電池組中。例如參見迪斯庫斯M.(Diskus1M.)等人，材料化學(xué)期刊(J.Mater.Chem.) 2011，21，705-710。最后，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(xué)穩(wěn)定性。已針對包括微電子擴散障壁、高-T。超導(dǎo)體和摩擦與保護涂層的應(yīng)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(xué)材料(Chem.Mater.)2007, 19, 263-269。
[0009]特奧波特K.H.(Theopold, K.H.)等人報告Mo絡(luò)合物CpMo (CO)2 ( η 3_2_甲基烯丙基)的合成和分離。合成科學(xué)(Science of Synthesis)，2003，229-281。
[0010]格林J.(Green, J.)等人報告Mo絡(luò)合物(C6H6)MoU3-烯丙基)2的合成和分離?；瘜W(xué)學(xué)會期刊(J.Chem.Soc.)，道爾頓匯刊(Dalton Trans.) 1973，1403-1408和化學(xué)學(xué)會期刊，道爾頓匯刊1973，1952-1954.
[0011]當(dāng)前用于CVD和ALD中的鑰前體不能提供實施制作下一代裝置(例如半導(dǎo)體)的新工藝所需的性能。舉例來說，需要改良熱穩(wěn)定性、較高揮發(fā)性、增加蒸氣壓力和增加沉積速率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一個實施例中，提供在結(jié)構(gòu)上對應(yīng)于式I的有機金屬絡(luò)合物:

【權(quán)利要求】
1.一種有機金屬絡(luò)合物，其在結(jié)構(gòu)上對應(yīng)于式1:
其中 R1和R3在每次出現(xiàn)時獨立地為烷基； R2為烷基； R4在每次出現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求1所述的有機金屬絡(luò)合物，其中R1、R3和R4在每次出現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機金屬絡(luò)合物，其中η為O或I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機金屬絡(luò)合物，其中η為2到5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的有機金屬絡(luò)合物，其中X和ζ為O。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機金屬絡(luò)合物，其中y為I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機金屬絡(luò)合物，其中所述絡(luò)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(jié)構(gòu)上對應(yīng)于式I的有機金屬絡(luò)合物:
其中 R1和R3在每次出現(xiàn)時獨立地為烷基； R2為烷基； R4在每次出現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中R1、!?3和R4在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C8烷基；且R2為C1-C8烷基。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中R1、!?3和R4在每次出現(xiàn)時獨立地為C1-C4烷基；且R2為C1-C4烷基。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一權(quán)利要求所述的方法，其中η為O或I。
12.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一權(quán)利要求所述的方法，其中η為2到5。
13.根據(jù)權(quán)利要求8到12中任一權(quán)利要求所述的方法，其中X和ζ為O。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中y為O。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述有機金屬絡(luò)合物是選自由以下組成的群組:
16.根據(jù)權(quán)利要求8到15中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣相沉積工藝為化學(xué)氣相沉積。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述化學(xué)氣相沉積為脈沖化學(xué)氣相沉積或連續(xù)流動化學(xué)氣相沉積。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述化學(xué)氣相沉積為液體注射化學(xué)氣相沉積。
19.根據(jù)權(quán)利要求8到15中任一權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求8到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述至少一種有機金屬絡(luò)合物是以與氧源的脈沖交替的脈沖形式遞送到襯底以形成金屬氧化物膜。
22.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求8到22中任一權(quán)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(luò)合物以形成金屬氧化物膜。
24.根據(jù)權(quán)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(yīng)物:氫、氫等離子體、氧、空氣、水、氨、肼、硼烷、硅烷、臭氧和其任兩者或更多者的組合。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進一步包含汽化作為共反應(yīng)物的肼。
26.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求8到26中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法是用于DRAM或CMOS應(yīng)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(yōu)先權(quán)日:2012年1月26日
【發(fā)明者】拉杰什·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(zé)任公司