使用烷基-铟化合物的烃溶液进行金属有机气相沉积的方法技术

本发明专利技术涉及用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于含铟前体化合物的递送以溶液形式发生，所述溶液包含溶剂和溶于其中的含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。本发明专利技术还涉及一种溶液，该溶液由下列组成：式InR3的化合物，其中R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，和至少一种具有1至8个碳原子的烃，所述溶液用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的用途，以及用于执行所述方法的装置。

A method for metal organic vapor deposition using hydrocarbon solutions of alkyl indium compounds

The present invention relates to a method for preparing an indium containing layer by a metal organic vapor deposition, in which the indium is generated on a substrate in a reaction chamber, in which the indium is delivered to the process in the form of an indium containing compound of type InR3, in which the group R is independently selected from the alkyl groups with 1 to 6 C atoms, and their characteristics are independent. The delivery of an indium precursor compound occurs in solution in the form of a solvent and indium containing precursors dissolved in it, in which the solvent has at least one hydrocarbon with 1 to 8 carbon atoms. The invention also relates to a solution consisting of a compound of: InR3, in which R is independently selected from an alkyl group with 1 to 6 C atoms and at least one hydrocarbon with 1 to 8 carbon atoms. The solution is used to prepare an indium containing layer through a metal organic vapor deposition and is used for the execution of the stated party. A device for a law.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用烷基-铟化合物的烃溶液进行金属有机气相沉积的方法本专利技术涉及用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述含铟前体化合物以溶剂形式递送。本专利技术还涉及溶液、此类溶液的用途、以及用于执行所述方法的装置。现有技术金属有机气相沉积，并且尤其是金属有机气相外延是用于在基板上生成金属或金属化合物的薄层的重要方法。所述方法具体地用于半导体工业中。在该工艺中，将任选地与附加的反应化合物组合的有机金属化合物引入到工艺室中，其中在减压或常压下，反应在加热的基板表面上发生，从而导致该层的沉积。这些方法在20世纪70年代和20世纪80年代开发，并且自那时起经历了持续改善。因此，今天可在基板上沉积大量半导体晶体、非晶态层、以及金属化合物。综述可参见，例如J.Zilko的“薄膜沉积-工艺与技术手册(HandbookofThinFilmDeposition-ProcessesandTechnologies)”，第2版，2001年，编辑：KrishnaSeshan，第4章，第151-203页。就制造铟层而言，铟-烷基化合物通常用作前体化合物。在现有技术中，通常使用固体三甲基铟；在固态下，该材料具有足够的蒸气压并且在半导体层中几乎不产生任何杂质或不期望的掺杂。出于该目的，固体三甲基铟通常装入不锈钢气缸中。这些圆筒配备有至少一个气体入口和气体出口。惰性载气(主要是氢气或氮气)通过气体入口引入并与气缸中的固体TMI接触，并且因此富集于载气中。除了此之外，在气体出口处实现的气相中TMI的质量产出取决于载气流量、TMI的温度、和压力等。此类方法与多个问题相关联。三甲基铟为具有88℃的熔点的固体。TMI是易燃的，这是指其在室温和环境空气下与氧剧烈反应。尤其是在液相中处理TMI是有问题的，因为将空气引入到具有TMI的密闭容器中可导致爆炸。这不仅干扰工艺期间的TMI的处理，而且干扰制造、运输、储存、设备的填充、计量、以及工艺残渣的移除和清除。另一个缺点在于每单位时间进入到气相中的固体铟化合物的量很少，并且不能随意增加。因此，通过气相沉积制备含铟层时的生长速率受到高度限制。附加的缺点在于从固体前体化合物释放的气态铟的量难以测量和连续调节。例如，释放速率取决于表面积，所述表面积在蒸发工艺中改变。在具有固体TMI的方法中，还不利的是并非所有的TMI均可被利用，因为在低填充水平下不再能实现气相的最佳和均匀的饱和。另一缺点在于在该方法中，在TMI消耗之后，容纳TMI的容器，通常为不锈钢气缸必须清空并且在复杂的中间步骤中再填充，以确保铟的均匀引入。这是指，已知的方法在总体上是复杂的并且花费相对长的时间。为解决该问题，Fannin等人，1994(“从三甲基铟-十六烷浆料的恒定铟递送(Constantindiumdeliveryfromtrimethylindium-hexadecaneslurry)”；1994，J.Electron.Mat.，23，2，第93至96页)提出将TMI从悬浮液引入到所述工艺中。在此，作者描述了其中固体TMI作为N,N-二甲基十二烷胺中的悬浮液供应的方法。悬浮液在鼓泡器中蒸发并且与载气混合。然而，使用此类异质有机化合物是有问题的，因为胺化合物或其降解产物进入气相并且可在工艺室中引发不可取的副反应，这可导致涂层的掺杂或污染。因为TMI与固体形成络合物，这就更加如此。此外，处理固体TMI的问题也不由此类悬浮液解决。另选地，作者建议以高沸点化合物，即十六烷中的悬浮液的形式供应固体TMI。在此，也使用鼓泡器来释放气态TMI和十六烷。即使这样做也不解决处理固体易燃TMI时的基础问题。此外，通常不利的是蒸发此类高沸点液体时的能量消耗相对高，因为需要特定的设备，诸如鼓泡器，和相对高的温度。因为TMI和十六烷存在并且在不同阶段消耗，所以在长时间内连续释放TMI是不可能的，并且由固体释放的气态铟的量较低。因此，总的来说，处理易燃TMI的问题最多部分地被解决。DE102013225632A1描述了金属有机气相沉积的方法，其中将在升高的温度下反应并且导致产物掺杂碳的附加的烃引入到工艺室中。为实现烃成为游离甲基基团所需的分解，高于1000℃并且最高至1200℃的高反应温度是必要的。类似的方法描述于US6,284,042B1中。也根据该文献，将烃与有机金属化合物分开添加，此后，化学反应在高温下在反应室中发生，其中烃分解，从而导致产物掺杂碳。总的来讲，需要由金属有机气相沉积制备含铟层的改善的方法，所述方法克服上述缺点。专利技术目的本专利技术基于提供克服上述缺点的方法、部件、应用和装置的目的。在该工艺中，应当提供由金属有机气相沉积，尤其是金属有机外延制备含铟层的方法，所述方法更简单、更可用于该工艺、并且更有效。应当降低或避免与处理固体三甲基铟相关联的风险。引入到该工艺中的铟应当易于处理和计量。所述方法应当可调节气相和反应室中的铟或含铟前体化合物的高浓度和高质量产出。关于所用材料和劳动力以及能量支出，所述方法应当是有效的。在该工艺中，应当制备不包含任何不期望的掺杂剂或杂质的高纯度、含铟、连接半导体层。所述方法还应当能够更好的利用起始物质。
技术实现思路
令人惊奇的，本专利技术所基于的目的由根据权利要求所述的方法、解决方案、应用、和装置来解决。本专利技术的主题是一种通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于含铟前体化合物的递送以溶液形式发生，所述溶液包含溶剂和溶于其中的含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。金属有机气相沉积(MOCVD，“金属有机化学气相沉积”)是来自化学气相沉积(CVD)方法的组的涂覆方法，其中固体层在基板上的沉积使用金属有机前体化合物(前体)由化学气相发生。令人惊奇的，确定如果含铟前体化合物与如上所述的溶剂组合使用，则与常规沉积层相比，不整合更高量的碳或氧。在一个优选的实施方案中，金属有机气相沉积为金属有机气相外延(MOVPE，代表“金属有机气相外延)，并且也称为“有机-金属气相外延”，OMVPE)。然而，用MOCVD可在基板上进行任何沉积，但MOVPE是外延方法，并且因此涉及在结晶基板上的结晶生长。所述方法，尤其是MOVPE，尤其用于半导体材料的沉积。根据本专利技术，使用烷基-铟化合物(前体化合物)在溶剂中的溶液。在此，如通常使用的，术语“溶液”意指前体化合物实际上溶于溶剂中，而不仅是悬浮。因此，至少在开始时，并且因此在引入到所述工艺中时和/或在转移到气相中之前，溶液以液体形式存在。在该工艺期间，溶液转换成气相，这可在引入到反应室中之前或期间发生。对于溶液而言，特别优选的由含铟前体化合物和溶剂组成。根据本专利技术，所用的含铟前体化合物为式InR3的烷基-铟化合物。残基R彼此独立地选自具有1至6个C原子，尤其是1至3个C原子的烷基基团，具体地甲基和/或乙基。例如，前体化合物选自三甲基铟、三乙基铟、或乙基二甲基铟。还可使用此类烷基-铟化合物的混合物。在一个优选的实施方案中，前体化合物为三甲基铟(TMI)。根据现有技术，三甲基铟主要用于通过金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通过金属有机气相沉积制造含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室(4)中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于所述含铟前体化合物以溶液形式递送，所述溶液包含溶剂和溶于其中的所述含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 EP 15196340.21.通过金属有机气相沉积制造含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室(4)中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于所述含铟前体化合物以溶液形式递送，所述溶液包含溶剂和溶于其中的所述含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属有机气相沉积为金属有机气相外延。3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中所述前体化合物为三甲基铟。4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中所述溶剂具有至少一种烷烃和/或芳族化合物。5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中所述溶剂由具有5至8个碳原子的烃组成，其中所述溶剂优选地为戊烷、己烷、庚烷、辛烷、甲苯、苯、二甲苯、或它们的混合物。6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中所述前体化合物在溶液中的份额为5重量％至60重量％。7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中在将所述溶液引入到所述反应室(4)中之前，使用直接蒸发器(2)将所述溶液转换成气相。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述直接蒸发器(2)具有0℃至100℃-优选地，介于10℃和50℃之间的温度-和/或50毫巴至1200毫巴的压力。9.根据权利要求7或8中的至少一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·考赫，O·布雷尔，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE