形成含铌膜的组合物和含铌膜的气相沉积制造技术

披露了形成含铌膜的组合物、合成其的方法、以及使用该形成含铌膜的组合物通过原子层沉积工艺在一个或多个基板上形成含铌膜的方法。

Composition forming niobium film and vapor deposition of niobium film

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成含铌膜的组合物和含铌膜的气相沉积相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月28日提交的美国申请序列号15/636,354的优先权，出于所有的目的将所述申请通过援引以其全文并入本文。
披露了形成含铌膜的组合物、合成其的方法、以及使用该形成含铌膜的组合物通过气相沉积工艺在一个或多个基板上形成含铌膜的方法。
技术介绍
传统上，氧化锆(ZrO2)薄膜已被用作用于电容器结构中的绝缘层的高-k材料。最近，已经发现夹在两个ZrO2介电层之间的氧化铌(Nb2O5)薄膜有助于显著减少泄露电流并且稳定ZrO2的立方/四方相。所得ZrO2/Nb2O5/ZrO2堆叠物在现今的动态随机存取存储器(DRAM)的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器中提供了较高的k值。(Alumina,J.Vac.Sci.TechnolA[真空科学与技术杂志A]4(6),1986和MicroelectronicEngineering[微电子工程]86(2009)1789-1795)。金属氮化物(如氮化铌(NbNx，其中x约为1))膜已经用在一些利基型应用中，如在极低的T(4K)下的光子探测器，此时它们变成超导体。Romestain等人,NewJournalofPhysics[新物理期刊],第6卷,2004。在过去的十年期间，金属氮化物，如TiN、TaN、WN或NbN已经越来越多地被用作微电子装置中的扩散阻挡层和粘附/胶层[AppliedSurfaceScience[应用表面科学]120(1997)199-212]。例如，已经测试了将NbCI5作为铌来源用于NbNx的原子层外延生长，但是该工艺要求Zn作为还原剂[AppliedSurfaceScience[应用表面科学]82/83(1994)468-474]。还使用NbCl5和NH3通过原子层沉积方法沉积了NbNx膜。[ThinSolidFilms[固体薄膜]491(2005)235-241]。氯含量示出强的温度依赖性：在500℃下沉积的膜几乎不含氯，而当沉积温度低至250℃时，氯含量为8at.％。同上。对于一些半导体装置的生产，500℃的无氯沉积温度可能是过高的。NbCl5的高的熔点也使得此前体难以用在气相沉积工艺中。Gust等人披露了带有吡唑配体的亚氨基铌和亚氨基钽的络合物的合成、结构、以及特性以及它们用于通过CVD的氮化钽膜生长的潜在用途。Polyhedron[多面体]20(2001)805-813。然而，本领域普通技术人员将认识到不是所有的CVD前体均能适用于ALD工艺。参见例如Gordon等人：https://www.scribd.com/document/310950017/ALD-an-Enabler-for-Nanoscience-and-Nanotechnology-Gordon-Harvard-Revied-Amide-Compounds。依然需要开发新颖的、液体或低熔点(<50℃)的、高度热稳定的适用于含Nb膜(无论是绝缘或是导电的)的原子层沉积的含铌前体分子。符号和命名法特定缩写、符号以及术语贯穿以下说明书和权利要求书使用，并且包括：如本文所使用，不定冠词“一个/一种(a或an)”意指一个/一种或多个/多种。如本文所使用，术语“大约(approximately)”或“约(about)”意指所陈述的值的±10％。本文中所述的任何及所有范围包括其端点(即，x＝1至4或x在从1至4的范围内包括x＝1、x＝4及x＝其间的任何数目)，不论是否使用术语“包括性”。本文中使用元素周期表的元素的标准缩写。应理解，可以通过这些缩写提及元素(例如，Nb是指铌，N是指氮，C是指碳等)。如本文所使用，当被用于描述R基团的上下文中时，术语“独立地”应理解为表示对象R基团不仅相对于带有相同或不同下标或上标的其他R基团独立地选择，而且相对于同样的R基团的任何附加种类独立地选择。例如，在式MR1x(NR2R3)(4-x)中，其中x是2或3，两个或三个R1基团可以但是不必是彼此相同的或与R2或与R3相同的。如本文所使用，术语“烷基”是指仅含有碳和氢原子的饱和官能团。另外，术语“烷基”指直链、支链或环状烷基。直链烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基等。支链烷基的实例包括但不限于叔丁基。环烷基的实例包括但不限于，环丙基、环戊基、环己基等。如在此所使用，缩写“Me”是指甲基；缩写“Et”是指乙基；缩写“Pr”是指丙基；缩写“nPr”是指“正”或直链丙基；缩写“iPr”是指异丙基；缩写“Bu”是指丁基；缩写“nBu”是指“正”或直链丁基；缩写“tBu”是指叔丁基，也称为1,1-二甲基乙基；缩写“sBu”是指仲丁基，也称为1-甲基丙基；缩写“iBu”是指异丁基，也称为2-甲基丙基；缩写“amyl”是指戊基(amyl)或戊基(pentylgroup)；缩写“tAmyl”是指叔戊基，也称为1,1-二甲基丙基。如本文所使用，缩写“TMS”是指三甲基甲硅烷基(Me3Si-)；缩写“DMS”是指二甲基甲硅烷基(Me2HSi-)；缩写“MMS”是指单甲基甲硅烷基(MeH2Si-)；缩写“py”是指吡啶；并且缩写R1,R2,R3-Pyr是指具有以下结构的吡唑基配体：请注意，所沉积的膜或层(如氧化铌或氮化铌)可以在整个说明书和权利要求书中在不提及其适当化学计量(例如，NbO，Nb2O5)的情况下列举。这些层还可含有氢，典型地从0at％至15at％。然而，因为不是常规测量的，所以给出的任何膜组成都忽略它们的H含量，除非另外明确地指明。
技术实现思路
披露了形成含铌膜的组合物，其包含具有下式的前体：其中R、R1、R2、和R3各自独立地是H、烷基、或R’3Si，其中R’各自独立地是H或烷基。所披露的形成含铌膜的组合物可包括一个或多个以下方面：·R、R1、R2和R3各自独立地选自H、Me、Et、nPr、iPr、tBu、sBu、iBu、nBu、tAmyl、SiMe3、SiMe2H、或SiH2Me；·每个R是iPr、tBu或tAmyl；·每个R2是H或Me；·R、R1、R2和R3分别是tBu、H、H和H；·R、R1、R2和R3分别是tBu、Me、H和H；·R、R1、R2和R3分别是tBu、Me、H和Me；·R、R1、R2和R3分别是tBu、Me、Me和Me；·R、R1、R2和R3分别是tBu、Et、H和Et；·R、R1、R2和R3分别是tBu、nPr、H和nPr；·R、R1、R2和R3分别是tBu、iPr、H和iPr；·R、R1、R2和R3分别是tBu、tBu、H和tBu；·R、R1、R2和R3分别是tBu、tAmyl、H和tAmyl；·R、R1、R2和R3分别是tBu、iPr、H和tBu；·R、R1、R2和R3分别是tBu、iPr、H和Me；·R、R1、R2和R3分别是tBu、iPr、H和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成含铌膜的组合物，其包含具有下式的前体：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170628 US 15/636,3541.一种形成含铌膜的组合物，其包含具有下式的前体：



其中R、R1、R2、和R3各自独立地是H、烷基、或R’3Si，其中R’各自独立地是H或烷基。


2.如权利要求1所述的形成含铌膜的组合物，其中，该前体具有式Nb(＝NiPr)(R1,R2,R3-Pyr)3。


3.如权利要求2所述的形成含铌膜的组合物，其中，该前体选自由以下各项组成的组Nb(＝NiPr)(H,H,H-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(Me,H,H-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(Me,H,Me-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(Me,Me,Me-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(Et,H,Et-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(nPr,H,nPr-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(iPr,H,iPr-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(tBu,H,tBu-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(nBu,H,nBu-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(sBu,H,sBu-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(iBu,H,iBu-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(tAmyl,H,tAmyl-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(iPr,H,tBu-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(iPr,H,Me-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(iPr,H,Et-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(TMS,H,TMS-Pyr)3、Nb(＝NiPr)(DMS,H,DMS-Pyr)3、以及Nb(＝NiPr)(MMS,H,MMS-Pyr)3。


4.如权利要求3所述的形成含铌膜的组合物，其中，该前体是Nb(＝NiPr)(iPr,H,iPr-Pyr)3。


5.如权利要求1所述的形成含铌膜的组合物，其中，该前体具有式Nb(＝NtBu)(R1,R2,R3-Pyr)3。


6.如权利要求5所述的形成含铌膜的组合物，其中，该前体选自由以下各项组成的组Nb(＝NtBu)(H,H,H-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(Me,H,H-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(Me,H,Me-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(Me,Me,Me-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(Et,H,Et-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(nPr,H,nPr-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(iPr,H,iPr-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(tBu,H,tBu-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(nBu,H,nBu-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(sBu,H,sBu-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(iBu,H,iBu-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(tAmyl,H,tAmyl-Pyr)3、Nb(＝NtBu)(iPr,H,tBu-Pyr)3、Nb(＝N...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱蒙特·兰斯洛特马特拉斯，李柱昊，卢沅泰，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR