[发明专利]有机金属化合物

说明书

技术领域

本发明一般涉及有机金属化合物领域。特别涉及用于薄膜的化学气相沉积 或原子层沉积的有机金属化合物领域。

背景技术

在原子层沉积(“ALD”)方法中，将表面暴露到两种或两种以上化学反应物 的交替蒸气中以沉积保角薄膜。将第一前体(也被称作有机金属化合物、原材 料或反应物)的蒸气引到需要在其上形成所需薄膜的表面上。然后将未反应的 蒸气在真空下从系统中除去。接着将第二前体的蒸气引到表面使其与第一前体 反应，过量的第二前体的蒸气被除去。在ALD方法中一般每一步沉积所需膜 的一个单层。按顺序重复该步骤直到获得所需薄膜厚度。一般情况下，在低温 下实施ALD方法，例如从200-400℃。确确的温度范围依赖于将被沉积的特定 膜以及所用的特定前体。ALD方法已经用于沉积纯金属，也用于沉积金属氧 化物、金属氮化物、金属碳化氮化物(metal carbide nitride)、和金属硅化氮化物 (metal silicide mitride)。

ALD前体必须具有充分的挥发性以确保反应器中有足够浓度的前体蒸气， 这样在合理的时间内能够在基材表面沉积单层。前体还必须具有足够的稳定 性，使得在蒸发的时候不存在过早分解和不期望的副反应，但是还必须具有充 分的反应性以在基材上形成所需的薄膜。达到这样所需的挥发性和稳定性平衡 的适当前体总体来说是很缺乏的。

常规前体是均配基(homoleptic)的，也就是它们具有单一配位基。均配基前 体提供均一的化学性质，这样在沉积过程中提供了匹配和调合配基功能的固有 优点。然而，仅使用单一的配位基对其它重要的前体特性的控制程度较小，如 金属中心的屏蔽，该性质能够控制表面反应(如化学吸附)和气相反应(如与第二 补充前体的反应)，调节前体挥发性，以及获得前体所需的热稳定性。美国专 利申请号2005/0042372(Denk等)公开了某些脒基化合物(amidinate)，包括某些 甲脒盐(formamidinate)化合物作为ALD的适当前体。这些化合物仅包含单独的 脒盐或甲脒盐配体(也就是说它们是均配基)。这些均配基脒盐化合物可以任选 地包含中性给体配体，它们显示在美国专利申请号2005/0042372中的段落 [0033]和[0035]，它们不仅没有与金属中心共价结合，反而作为配体与金属中 心的相互作用。美国专利申请号2005/0042372中的均配基脒盐没有提供某些 ALD条件所需的挥发性和热稳定性(或其它性质)的平衡。通过使用这样的均配 基脒盐化合物制备的薄膜经常发现会被能够提高薄膜电阻的碳所污染。碳的结 合一般与沉积过程中稳定性差的有机成分降解成为更稳定的较小分子片段相 关。较小的片段可以被俘获在沉积的薄膜中，或在薄膜表面形成颗粒导致表面 破损和不良形态。而且，某些均配基脒盐的挥发性太低以至于不能实际用于 ALD。某些常规ALD方法利用直接液体喷射方法，其中所需的前体化合物与 适当的有机溶剂结合。然而，脒盐化合物一般不能充分溶解在这些溶剂中，因 此不能实际用于直接液体喷射方法。因此目前仍然需要适当的原材料，该原材 料需要是具有相当的挥发性、热稳定性和充分的在有机溶剂中的溶解性的前 体，以适应ALD需要和制备基本无碳和无颗粒的薄膜。

具有甲脒盐配基的某些杂配基(heterolepic)有机金属化合物已知作为聚合 反应催化剂。然而这些有机金属化合物还没有被用作含金属薄膜蒸气沉积的前 体。

发明内容

本发明提供了在基材上形成含金属的层的方法，该方法包括：在气相沉积 反应器中提供基材；将杂配基甲脒盐化合物以气体形式传输到反应器中；然后 在基材上沉积含金属的薄膜。杂配基甲脒盐化合物包括金属、甲脒盐配体和阴 离子配体。一一种以上的甲脒盐配体可存在于有机金属化合物中。还有，有机 金属化合物可以具有一种或多种阴离子配体。

本发明还提供了一种沉积薄膜的方法，该方法包括以下步骤：在反应器中 提供基材；将气体形式的作为第一前体化合物的杂配基甲脒盐化合物传输到反 应器；将第一前体化学吸附在基材的表面；从反应器中移除任何没有化学吸附 的第一前体化合物；将气体形式的第二前体传输到反应器；第一和第二前体反 应，在基材上形成薄膜；然后移除任何没有反应的第二前体。

本发明进一步提供含杂配基甲脒盐化合物的蒸气传输气压缸。