[发明专利]气相沉积过程

说明书

本公开涉及通过循环沉积过程在衬底上沉积含元素金属或半金属的材料的方法，涉及含元素金属或半金属的层，涉及半导体结构和器件，以及涉及用于在衬底上沉积含元素金属或半金属的材料的沉积组件。根据本公开的方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供金属或半金属前体，以及以气相向反应室中提供还原剂，以在衬底上形成含元素金属或半金属的材料。根据该方法的还原剂包括选自包含含锗取代基的化合物的环己二烯化合物。

技术领域

本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于在衬底上沉积金属或半金属的方法和设备，以及包含金属或半金属的层。

背景技术

先进技术节点的半导体器件制造需要在大面积和复杂的3D结构上均匀沉积高质量的薄膜。循环沉积过程可用于金属和半金属材料的沉积。然而，适用于这种材料的循环沉积的还原剂，尤其是在低沉积温度下，是不常见的，并且成本过高。

在气相沉积技术中，寻求热处理，因为等离子体可能损坏下面的衬底材料或损害过程的保形性。然而，由于缺乏有效的还原剂与合适的前体结合，ALD沉积金属和半金属受到阻碍。最常用的还原剂比如H₂和NH₃通常需要超过200℃的沉积温度以达到足够的反应性。其他还原剂可能具有与腐蚀性或沉积材料中包含不需要的元素相关的缺点。

因此，本领域需要用于在低温下沉积金属和半金属材料的新型还原剂。

该部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。

发明内容

本发明内容可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本发明内容不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本公开的各种实施例涉及在衬底上沉积含元素金属或半金属的材料的方法、含元素金属或半金属的层、半导体结构和器件以及用于在衬底上沉积含元素金属或半金属的材料的沉积组件。

一方面，公开了一种通过循环沉积过程在衬底上沉积含元素金属或半金属的材料的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供金属或半金属前体，以及以气相向反应室中提供还原剂，以在衬底上形成含元素金属或半金属的材料。根据该方法的还原剂包括选自式(I)化合物的环己二烯化合物。

在式(I)中，Z¹和Z²中的每个独立地选自CR¹¹和N，R¹至R¹¹中的每个独立地是H、C1至C7直链或支链烷基、C6至C10芳基或者C6至C14杂芳基。在一些实施例中，R¹¹是H。在一些实施例中，R⁷至R¹⁰中的每个独立地选自由H、C1至C4直链和支链烷基和苯基构成的组。在一些实施例中，所有R⁷至R¹⁰是H。

然而，在一些方面，还原剂包括双环双(三烷基锗烷基)分子。例如，根据式(I)的两个分子可以通过它们的Z¹和/或Z²位置融合。在这种分子中，每个键Z¹或Z²是CR¹¹，并且环之间的键代替R¹¹形成。在一些实施例中，还原剂包括4,4’-双(三烷基锗烷基)-1,1’,4,4’-四氢-4,4’-联吡啶，比如4,4’-双(三甲基锗烷基)-1,1’,4,4’-四氢-4,4’-联吡啶。