产生薄无机膜的方法技术

本发明专利技术属于在基材上产生薄无机膜的方法，特别是原子层沉积法的领域。本发明专利技术涉及一种包括使通式(I)化合物变为气态或气溶胶状态并使气态或气溶胶状态的通式(I)化合物沉积在固体基材上的方法，其中M为Mn、Ni或Co，X为与M配位的配体，n为0、1或2，R1、R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，m为1、2或3，R3、R4和R5为烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，且p为1、2或3。

Method for producing thin inorganic membrane

The invention belongs to the method of producing thin inorganic film on the substrate, especially in the field of atomic layer deposition. The present invention relates to a method including converting a general formula (I) compound into a gaseous or aerosol state and depositing a general formula (I) compound in a gaseous or aerosol state on a solid substrate, in which M is M n, Ni or Co, X is a ligand with M, n is 0, 1 or 2, R1, R2 is an alkyl, alkenyl, aryl or methylsilyl, m is 1, 2 or 3, R3, R4 and R5 are alkyl, alkenyl, aryl, alkoxy or aroxy groups, and P is 1, 2 or 3.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产生薄无机膜的方法本专利技术属于在基材上产生薄无机膜的方法，特别是原子层沉积法的领域。对基材上的薄无机膜的需求随着持续小型化，例如在半导体工业中持续小型化而增加，同时对该类膜的质量要求变得更严格。薄无机膜用于不同目的，例如阻挡层、介电质、导电特征、封盖或精细结构的分离。已知数种产生薄无机膜的方法。其中之一将气态成膜化合物沉积在基材上。为了使金属原子在中等温度下变为气态，必须例如通过金属与合适配体的络合来提供挥发性前体。在将络合的金属沉积至基材后，需要除去这些配体。US2014/0255606A1公开了用于膜沉积的双(六甲基二甲硅烷基氨基)四氢呋喃钴。然而，该配合物在蒸发之后不够稳定，且不能得到具有足以用于某些应用的质量的膜。Bryan等在InorganicChemistry，第52卷(2013)，第12152-12160页中公开了六甲基二甲硅烷基氨基三甲基膦基钴。然而，该化合物并未用于成膜方法。本专利技术的目的为提供一种在经济可行的条件下用于在固体基材上产生具有高质量且再现性的含Mn、Ni和/或Co的膜的方法。希望该方法可在含Mn、Ni或Co的前体在其与固体基材接触前尽可能少分解下操作。同时希望提供使前体在沉积于固体基材后容易分解的方法。还旨在提供一种使用含Mn、Ni或Co的前体的方法，其可容易地改性并仍保持稳定，以使前体的性能符合特定需求。这些目的通过包括使通式(I)化合物变为气态或气溶胶状态并将气态或气溶胶状态的通式(I)化合物沉积在固体基材的方法实现，其中：M为Mn、Ni或Co，X为与M配位的配体，n为0、1或2，R1、R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，m为1、2或3，R3、R4和R5为烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，且p为1、2或3。本专利技术进一步涉及通式(I)化合物在固体基材上的成膜方法中的用途，其中M为Mn、Ni或Co，X为与M配位的配体，n为0、1或2，R1、R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，m为1、2或3，R3、R4和R5为烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，且p为1、2或3。本专利技术进一步涉及一种通式(I)化合物，其中M为Mn、Ni或Co，X为与M配位的配体，n为0、1或2，R1、R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，m为1、2或3，R3、R4和R5为烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，且p为1、2或3，其中R3、R4和R5中的一个不同于其它两个，或者所有R3、R4和R5彼此不同。本专利技术的优选实施方案可见于说明书和权利要求书。不同实施方案的组合落入本专利技术范围内。在通式(I)化合物中，R1和R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，优选烷基或甲硅烷基，特别是甲硅烷基。R1和R2可彼此相同或不同。观测到与具有相同分子量且其中R1和R2相同的通式(I)化合物相比，如果R1和R2彼此不同，则通式(I)化合物的蒸气压较低。R1和R2可彼此连接，使得它们形成包含它们所连接的氮原子的环。如果至少一个R1和R2为链烯基或芳基，则该环可含有一个或多个双键。指数m可为1、2或3，优选2。如果m大于1，例如超过一个胺配体NR1R2存在于式(I)化合物中，则在不同胺配体中的相应R1和R2可彼此独立地彼此相同或不同，它们优选相同。在通式(I)化合物中，R3、R4和R5是烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，优选烷基。R3、R4和R5可相同；或R3、R4和R5中的两个相同，且其余不同；或者所有R3、R4和R5彼此不同，优选R3、R4和R5中的两个相同，且第三个不同于其他两个；或者所有R3、R4和R5彼此不同；特别是R3、R4和R5中的两个相同，且第三个不同于其他两个。发现在这种情况下，与具有相同分子量且其中R3、R4和R5相同的通式(I)化合物相比，通式(I)化合物的蒸气压较低。R3、R4和R5可彼此连接，使得它们会形成包含它们所连接的磷原子的环。如果形成环的R3、R4和R5中有至少一个为链烯基或芳基，则该环可含有一个或多个双键。指数p可为1、2或3，优选1或2，特别是1。如果n大于1，例如超过一个膦配体PR3R4R5存在于通式(I)化合物中，则不同膦配体中的相应R3、R4和R5可彼此独立地彼此相同或不同，它们优选相同。更优选地，不同膦配体中的相应R3、R4和R5相同，且同时，R3、R4和R5中的一个不同于其它两个。烷基可为线性或支化的。线性烷基的实例为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基。支化烷基的实例为异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基-戊基、2-乙基-己基、环丙基、环己基、二氢茚基、降冰片烷基。优选地，该烷基为C1-C8烷基，更优选C1-C6烷基，特别是C1-C4烷基，如甲基、乙基、异丙基或叔丁基。烷基可例如被卤素如F、Cl、Br和I，特别是F；羟基；醚基团；或胺如二烷基胺取代。链烯基含有至少一个碳-碳双键。该双键可包括使链烯基与该分子的其余部分结合的碳原子，或可将其放置在更远离链烯基与该分子的其余部分结合的位置上，优选放置在更远离链烯基与该分子的其余部分结合的位置上。链烯基可为线性或支化的。线性链烯基(其中双键包括使链烯基与该分子的其余部分结合的碳原子)的实例包括1-乙烯基、1-丙烯基、1-正丁烯基、1-正戊烯基、1-正己烯基、1-正庚烯基、1-正辛烯基。线性链烯基(其中双键放置在更远离链烯基与该分子的其余部分结合的位置上)的实例包括1-正丙烯-3-基、2-丁烯-1-基、1-丁烯-3-基、1-丁烯-4-基和1-己烯-6-基。支化链烯基(其中双键包括使链烯基与该分子的其余部分结合的碳原子)的实例包括1-丙烯-2-基、1-正丁烯-2-基、2-丁烯-2-基、环戊烯-1-基、环己烯-1-基。支化链烯基(其中双键放置在更远离链烯基与该分子的其余部分结合的位置上)的实例包括2-甲基-1-丁烯-4-基、环戊烯-3-基、环己烯-3-基。具有大于一个双键的链烯基的实例包括1,3-丁二烯-1-基、1,3-丁二烯-2-基和环戊二烯-5-基。芳基包括芳族烃如苯基、萘基、蒽基和菲基，以及杂芳族基团如吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、噻吩并噻吩基。还可为这些基团中的几种或这些基团的组合，例如联苯基、噻吩基苯基或呋喃基噻吩基。芳基可例如被卤素如氟、氯、溴、碘；拟卤素如氰化物、氰酸酯和硫代氰酸酯；醇；烷基链或烷氧基链取代。优选芳族烃，更优选苯基。甲硅烷基为通常具有3个取代基的硅原子。优选地，甲硅烷基具有式SiY3，其中Y为氢、烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基。可能的是所有3个Y相同；或两个Y相同，且其余Y不同；或者所有3个Y彼此不同。两个Y一起还可形成含Si原子的环。烷基和芳基如上所述。甲硅烷基的实例包括SiH3、甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三正丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三环己基甲硅烷基、二甲基叔丁基甲硅烷基、二甲基环己基甲硅烷基、甲基二异丙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基和五甲基二甲硅烷基。烷氧基为经由氧原子连接至残余分子的烷基。芳氧基为经由氧原子连接至残余分子上的芳基。根据本专利技术，通式(I)化合物中的配体X可为与M配位的任何配体。指数n可为0、1或2，优选0或1，特别是0。如果n是2，即通式(I)化合物含有两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括使通式(I)化合物变为气态或气溶胶状态并使气态或气溶胶状态的通式(I)化合物沉积在固体基材上的方法，其中

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.02 EP 15197604.01.一种包括使通式(I)化合物变为气态或气溶胶状态并使气态或气溶胶状态的通式(I)化合物沉积在固体基材上的方法，其中M为Mn、Ni或Co，X为与M配位的配体，n为0、1或2，R1、R2为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，m为1、2或3，R3、R4和R5为烷基、链烯基、芳基、烷氧基或芳氧基，且p为1、2或3。2.根据权利要求1的方法，其中R3、R4和R5中的两个相同且第三个不同于其他两个，或者所有R3、R4和R5彼此不同。3.根据权利要求1或2的方法，其中n为0，m为2和p为1。4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中R1和R2为甲硅烷基。5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中R3、R4和R5为甲基、乙基、异丙基或叔丁基。6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中M为Co。7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中使通式(I)化合物化学吸附至固体基材的表面。8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中通过除去所有配体来分解经沉积的通式(I)化合物。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：T·阿德尔曼，D·勒夫勒，H·威尔默，K·希尔勒阿恩特，J·格肯斯，C·福尔克曼，S·施奈特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE