[发明专利]产生含金属膜的方法

说明书

本发明属于制备无机含金属膜的方法的领域。该制备无机含金属膜的方法包括使固体基材与呈气态的通式(I)或(II)化合物接触，式(I)，式(II)，其中A为NR₂或OR，其中R为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，E为NR或O，n为1、2或3，且R'为氢、烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，其中如果n为2且E为NR或A为OR，则NR或OR中的至少一个R在1位不带有氢原子。

本发明属于在基材上产生无机含金属膜的方法，特别是原子层沉积方法的领域。

随着例如在半导体工业中正在进行的小型化的发展，对基材上的无机薄膜的需求增加，同时对该类膜的质量的要求变得更加严格。无机含金属薄膜用于不同的目的，例如阻隔层、传导结构或罩盖层。已知若干产生无机含金属膜的方法。其中之一是将成膜化合物由气态沉积在基材上。为了使金属原子在适中温度下变为气态，必须例如通过使金属与合适的配体络合以提供挥发性前体。这些前体需要对于蒸发足够稳定，但另一方面其必须具有足够的反应性以便与沉积表面反应。

如果需要金属膜作为无机含金属膜，则通常必须使沉积的金属络合物暴露于还原剂。通常，使用氢气来将沉积的金属络合物转化成金属膜。尽管对于较贵金属如铜或银而言，氢气相当好地起到了还原剂的作用，但其对于更电正性的金属如钛或铝而言产生的结果不尽如人意。

US8927059公开了使用氢化铝前体的沉积纯金属和铝合金金属膜。然而，发现这些前体的稳定性不足而无法获得最佳结果。

因此，本发明的目的是提供一种制备膜中具有较少杂质的无机含金属膜的方法。该方法的材料应易于处理；特别地，应可在尽可能少的分解下蒸发。此外，该方法的材料不应在工艺条件下在沉积表面处分解，但同时应具有足够的反应性以参与表面反应。所有反应副产物均应为挥发性的，以避免膜污染。此外，该方法应可调节，以使得该方法的材料中的金属原子是挥发性的或者被引入膜中。此外，该方法应该是通用的，因此其可用于产生大范围的不同金属，包括电正性金属膜。

这些目的通过一种制备无机含金属膜的方法实现，该方法包括使固体基材与呈气态的通式(I)或(II)化合物接触：

其中A为NR₂或OR，其中R为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

E为NR或O，

n为1、2或3，且

R'为氢、烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

其中如果n为2且E为NR或A为OR，则NR或OR中的至少一个R在1位不带有氢原子。

本发明进一步涉及一种通式(I)或(II)化合物：

其中A为NR₂或OR，其中R为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

E为NR或O，

n为0、1或2，m为0、1或2，且

R'为氢、烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

其中如果n为2且E为NR或A为OR，则NR或OR中的至少一个R在1位不带有氢原子。

本发明的优选实施方案可参见本说明书和权利要求书。不同实施方案的组合落入本发明的范围内。

本发明的方法适于制备无机含金属膜。在本发明的上下文中，无机含金属是指含有至少5重量％，优选至少10重量％，更优选至少20重量％，特别是至少30重量％的至少一种金属的材料。无机膜通常含有仅呈碳化物相形式的碳，该碳化物相包括混合碳化物相，例如氮化物碳化物相。无机膜中的并非碳化物相一部分的碳的碳含量优选小于5重量％，更优选小于1重量％，特别是小于0.2重量％。无机含金属膜的优选实例为金属氮化物膜、金属碳化物膜、金属碳氮化物膜、金属合金膜、金属间化合物膜或含有其混合物的膜。