用于气相沉积的三叔丁基铝反应剂制造技术

提供铝(Al)烃前驱组合物，其可用于过渡金属碳化物薄膜，例如掺铝过渡金属碳化物薄膜，诸如掺铝碳化钛薄膜的气相沉积。在一些实施方案中，所述前驱组合物包含三叔丁基铝(TTBA)的一种或多种异构体。具体来说，在一些实施方案中，所述前驱组合物包含至少70％TTBA的异构体1，其中异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)。含有包含至少70％TTBA的异构体1的前驱组合物的容器可附接至气相沉积反应器且用于通过原子层沉积或化学气相沉积来沉积过渡金属碳化物薄膜，诸如掺铝碳化钛薄膜。

【技术实现步骤摘要】
背景专利
本专利技术大体上涉及三叔丁基铝(TTBA)反应剂及其在气相沉积工艺，诸如过渡金属碳化物薄膜、例如掺铝碳化钛薄膜的沉积中的用途。相关领域的描述诸如碳化钛的金属碳化物已用于电子行业中的各种应用中，从栅电极到扩散障壁。已通过多种方法形成金属碳化物薄膜，所述方法包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和原子层沉积(ALD)。金属卤化物反应剂已与诸如三甲基铝(TMA)和三乙基铝(TEA)的铝前驱物组合用来沉积金属碳化物薄膜。
技术实现思路
在一些实施方案中，提供在反应空间中的基板上沉积掺铝过渡金属碳化物薄膜的方法。所述方法可包括使所述基板与以下各物接触：第一气相反应剂，所述第一气相反应剂通过使包含三叔丁基铝(TTBA)的异构体1的第一前驱组合物汽化而形成，其中所述异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)；和第二气相反应剂，所述第二气相反应剂通过使包含过渡金属卤化物的第二前驱物汽化而形成。在一些实施方案中，所述方法为化学气相沉积法。在一些实施方案中，所述方法为原子层沉积法。在一些实施方案中，方法包括至少一个沉积周期，其中所述基板与包含TTBA异构体的第一气相反应剂和第二气相过渡金属卤化物反应剂交替且连续地接触。在一些实施方案中，沉积周期重复两次或超过两次。在一些实施方案中，所述方法包括使所述基板与气相钛前驱物接触，其中所述钛前驱物包含卤化钛，例如TiCl4。在一些实施方案中，第一前驱组合物包含至少80％异构体1。在一些实施方案中，第一前驱组合物包含至少90％异构体1。在一些实施方案中，第一前驱组合物包含TTBA。在一些实施方案中，提供包含超过70％Al(叔丁基)3的异构体1的气相沉积前驱组合物，其中异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)。在一些实施方案中，所述组合物包含超过80％异构体1。在一些实施方案中，所述组合物还包含Al(叔丁基)3。在一些实施方案中，所述组合物还包含Al(叔丁基)3的异构体2和异构体3，其中异构体2具有式Al(叔丁基)(异丁基)2且异构体3具有式Al(异丁基)3。在一些实施方案中，提供一种容器，所述容器经配置以附接至沉积反应器，所述容器含有包含至少70％Al(叔丁基)3的异构体1的组合物，其中异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)。在一些实施方案中，所述组合物包含超过80％异构体1。在一些实施方案中，所述组合物还包含Al(叔丁基)3。在一些实施方案中，所述组合物还包含Al(叔丁基)3的异构体2和异构体3，其中异构体2具有式Al(叔丁基)(异丁基)2且异构体3具有式Al(异丁基)3。在一些实施方案中，提供一种沉积反应器，所述沉积反应器包括流体地连接至反应室的第一反应剂容器，所述反应剂容器含有包含至少70％Al(叔丁基)3的异构体的第一前驱组合物，其中所述Al(叔丁基)3的异构体为式Al(叔丁基)2(异丁基)的异构体1。在一些实施方案中，所述沉积反应器经配置以使所述第一前驱组合物汽化且将蒸气引导至所述反应室。在一些实施方案中，所述沉积反应器包括第二反应剂容器，所述第二容器包含过渡金属卤化物前驱组合物，诸如卤化钛前驱组合物。附图简述图1展示三叔丁基铝(TTBA)异构化成异构体1、异构体2和异构体3。专利技术详述过渡金属碳化物薄膜(诸如碳化钛(TiC)薄膜)和掺铝过渡金属碳化物薄膜(诸如碳化钛铝(TiAlC)薄膜)可用于多种情况下，包括诸如n沟道MOSFET(NMOS)的金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)中的金属栅与栅电极应用。具有所需特性的过渡金属碳化物薄膜和掺铝过渡金属碳化物薄膜(诸如TiC和TiAlC薄膜)可通过在基板上采用铝烃化合物将金属(例如钛(Ti))反应剂碳化来形成。虽然此类膜已通过气相沉积，使用卤化钛前驱物与铝反应剂(诸如三甲基铝(TMA)和三乙基铝(TEA))组合来沉积，但发现使用不合β氢的铝反应剂沉积的膜可具有改善的特性。使用三叔丁基铝(TTBA)前驱组合物沉积的过渡金属碳化物薄膜和掺铝过渡金属碳化物薄膜(诸如掺铝TiC薄膜)可用于产生相对于使用卤化钛和TMA或TEA沉积的膜，特性获得改善，诸如电阻率较低和/或功函数较低的薄膜。然而，已发现TTBA随着时间推移，诸如在典型储存条件下易于异构化。此异构化可引起使用TTBA反应剂沉积的膜的品质变化。此变化可通过利用包含三种TTBA异构体中的一种或多种的TTBA组合物控制。因此，如以下更详细地论述，在一些实施方案中，提供包含一种或多种TTBA异构体的TTBA组合物。TTBA组合物可用作气相沉积工艺中，诸如ALD和CVD工艺中的反应剂，以沉积过渡金属碳化物薄膜且尤其掺铝过渡金属碳化物薄膜，诸如掺铝TiC薄膜。使用本文所述的方法和TTBA组合物，可在基板上形成铝含量增加和/或具有所需特性，诸如低电阻率的过渡金属碳化物薄膜。使反应空间中的基板与气相钛来源化学物质(诸如卤化钛)和包含一种或多种如下所述的TTBA异构体的TTBA反应剂接触。膜优选具有优良的粘着力、低电阻率和优良的抗氧化性。也可调整诸如反应温度、压力、脉冲和吹扫时间、脉冲次序和沉积后退火的反应条件以实现具有所需特性的膜。在一些实施方案中，在ALD型工艺中，在基板上，通过使基板与过渡金属化合物(诸如过渡金属卤化物)和通过使如本文所述的TTBA前驱组合物汽化而形成的TTBA反应剂交替且连续地接触，形成过渡金属碳化物薄膜(诸如掺铝TiC薄膜)。在一些实施方案中，在基板上，通过ALD型工艺，通过使基板与钛化合物、优选卤化钛和如本文所述的TTBA反应剂交替且连续地接触，形成掺铝碳化钛膜。通过使用TTBA反应剂和适当反应条件，可形成具有对特定情况而言有利的特性的过渡金属碳化物膜且尤其掺铝过渡金属碳化物薄膜(诸如掺铝TiC薄膜)。举例而言，在一些实施方案中，使用如本文所述的TTBA前驱组合物形成具有低电阻率的膜。在一些实施方案中，沉积电阻率为约4.60eV至约4.20eV的金属碳化物膜，诸如掺铝碳化钛膜。在一些实施方案中，沉积铝浓度为约1％至约30％、更优选约6％至约16％的膜。组合物在一些实施方案中，提供可通过气相沉积法(诸如ALD或CVD)用于形成过渡金属碳化物膜且尤其掺铝过渡金属碳化物薄膜(诸如掺铝碳化钛薄膜)的TTBA组合物。TTBA组合物可诸如通过加热来汽化且反应剂蒸气被提供至反应空间，如以下更详细地论述。汽化TTBA组合物在本文中可称为TTBA反应剂。虽然主要根据掺铝过渡金属碳化物薄膜沉积，诸如碳化钛和/或碳化钛铝薄膜沉积进行描述，但可使用所公开的组合物沉积其它类型薄膜。三叔丁基铝(TTBA)具有式C12H27Al(IUPAC名称-三(2-甲基-2-丙基)铝)，且可被称作Al((叔丁基)3)。如上所提及，已发现TTBA在一定条件下自发地异构化，因此在储存和使用期间可能不稳定。举例而言，当在室温下储存长时期(例如一年)时，或当在较高温度下(例如当经受超过60℃的加热时)储存较短时期(例如数天或数周)时，TTBA组合物可经历异构化，使得组合物的性质随着时间推移而改变。TTBA随着时间推移降解成TTBA与其三种异构体中的一种或多种的混合物。图1中展示TTBA异构化成其三种异构体。此异构化可引起使用TTBA来源沉积的薄膜的品质变化。如图1中所展示，T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在反应空间中的基板上沉积过渡金属碳化物薄膜的方法，所述方法包括：使所述基板与第一气相反应剂接触，所述第一气相反应剂通过使包含至少70％三(2‑甲基‑2‑丙基)铝(TTBA)的异构体1的第一前驱组合物汽化而形成，其中异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)；和使所述基板与第二气相反应剂接触，所述第二气相反应剂通过使包含过渡金属卤化物的第二前驱物汽化而形成。

【技术特征摘要】
2015.10.02 US 62/236,7521.一种在反应空间中的基板上沉积过渡金属碳化物薄膜的方法，所述方法包括：使所述基板与第一气相反应剂接触，所述第一气相反应剂通过使包含至少70％三(2-甲基-2-丙基)铝(TTBA)的异构体1的第一前驱组合物汽化而形成，其中异构体1具有式Al(叔丁基)2(异丁基)；和使所述基板与第二气相反应剂接触，所述第二气相反应剂通过使包含过渡金属卤化物的第二前驱物汽化而形成。2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法为化学气相沉积法。3.如权利要求1所述的方法，其中所述方法为原子层沉积法。4.如权利要求3所述的方法，其中所述方法包括至少一个沉积周期，其中所述基板与所述第一气相反应剂和所述第二气相过渡金属卤化物反应剂交替且连续地接触。5.如权利要求4所述的方法，其中所述沉积周期重复两次或超过两次。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第二反应剂气相反应剂包含气相钛前驱物。7.如权利要求6所述的方法，其中所述钛前驱物为卤化钛。8.如权利要求7所述的方法，其中所述卤化钛为TiCl4。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一前驱组合物包含至少80％异构体1。10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一前驱组合物包含至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·希罗，M·E·韦尔盖塞，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL