金属氨化物沉积前驱物及采用惰性安瓿衬里的此类前驱物的稳定化制造技术

描述了用于前驱物的稳定化的方法及设备，这些方法及设备可用于沉积含锰膜。某些方法及设备涉及经添加衬里的安瓿和/或2

【技术实现步骤摘要】
金属氨化物沉积前驱物及采用惰性安瓿衬里的此类前驱物的稳定化
[0001]本申请是申请日为2014年2月28日、申请号为201480010934.1、专利技术名称为“金属氨化物沉积前驱物及采用惰性安瓿衬里的此类前驱物的稳定化”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术的实施方式大体涉及膜沉积。更具体地说，本专利技术的实施方式涉及在膜沉积工艺期间前驱物的稳定化。

技术介绍

[0003]集成电路已发展为在单一芯片上包括几百万晶体管、电容器及电阻器的复杂器件。芯片设计的发展不断需要更快的电路及更大的电路密度，而更快的电路及更大的电路密度要求越来越精确的制造工艺。基板的精确处理需要对于在处理期间所使用的流体输送中的温度、速率及压力的精确控制。
[0004]化学气相沉积(CVD)及原子层沉积(ALD)是用以在基板上形成或沉积各种材料的两种沉积工艺。一般而言，CVD及ALD工艺涉及将气态反应物输送至基板表面，在有利于该反应的热力学的温度及压力条件下，在该基板表面处发生化学反应。
[0005]许多这样的沉积工艺利用经加热的诸如安瓿(ampoule)或起泡器(bubbler)之类的器皿或罐，该经加热的器皿或罐在有助于汽化该前驱物的条件下含有挥发性液体前驱物(volatile liquid precursor)。然而，薄膜的沉积的普遍问题是，许多前驱物在安瓿内具有有限的稳定性。在具有低配位数的金属前驱物的情况下尤其如此，因为金属中心更易受到与其他化合物的反应的攻击。络合物可与杂质、分解产物或甚至安瓿本身的金属表面发生反应。在不增强前驱物稳定性的情况下，沉积工具的产量减少，或更糟的是，可能需要完全重新设计工艺条件，以抑制分解和/或不需要的反应。因此，存在对于另外的使金属前驱物稳定的设备及方法的需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面涉及一种用于产生化学前驱物气体的设备。该设备包括：罐，该罐具有形成内部空间的侧壁、顶部及底部；进口端口及出口端口，该进口端口及出口端口与内部空间流体连通；衬里(lining)，该衬里在该侧壁、顶部或底部的至少一部分上，其中该衬里包含惰性金属氧化物；以及前驱物，该前驱物在该罐的内部空间中，其中该前驱物含有至少一个Mn-N键及2-电子供体配体。在一个或更多实施方式中，该衬里在底部的至少一部分上。在一些实施方式中，该惰性金属氧化物包括电介质。在一个或更多实施方式中，该惰性金属氧化物包括SiO2、Al2O3、TiO2、碳化硅、碳氧化硅或Ta2O5。在一些实施方式中，2-电子供体配体包括吡啶、四氢呋喃或四氢噻吩、四甲基乙二胺、乙腈、叔胺或2,2
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联吡啶。在一个或更多实施方式中，该前驱物具有一种结构，该结构表示为：
[0007][0008]本专利技术的另一方面涉及一种沉积含锰膜的方法。该方法包括以下步骤：提供含有至少一个Mn-N键的前驱物；以及使该前驱物流动通过用于产生化学前驱物气体的设备，其中该设备具有包含惰性金属氧化物的衬里。在一个或更多实施方式中，该惰性金属氧化物包括电介质。在一些实施方式中，该惰性金属氧化物包括SiO2、Al2O3、TiO2、碳化硅、碳氧化硅或Ta2O5。在一个或更多实施方式中，该前驱物具有一种结构，该结构表示为：
[0009][0010]其中各A独立地选自于碳或硅，而各R独立地选自于氢、甲基、被取代的或未被取代的烷烃类、支链或无支链烷烃类、被取代的或未被取代的烯烃类、支链或无支链烯烃类、被取代的或未被取代的炔烃类、支链或无支链炔烃类或被取代的或未被取代的芳香族化合物(aromatics)。
[0011]在一个或更多实施方式中，各A是硅。在一些实施方式中，各R基团是甲基。在一个或更多实施方式中，前驱物包括双[双(三甲基硅烷基)氨基]锰。在一些实施方式中，该方法进一步包括以下步骤：将基板表面暴露于双[双(三甲基硅烷基)氨基]锰及暴露于包括NH3的第二前驱物。在一个或更多实施方式中，该前驱物进一步含有2-电子供体配体。在一些实施方式中，2-电子供体配体包括吡啶、四氢呋喃或四氢噻吩、四甲基乙二胺、乙腈、叔胺或2,2
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联吡啶。在一个或更多实施方式中，该至少Mn-N键是该2-电子供体配体的一部分。在一些实施方式中，该前驱物具有一种结构，该结构表示为：
[0012][0013]在一个或更多实施方式中，该方法进一步包括将基板表面暴露于该前驱物。
[0014]本专利技术的另一方面涉及一种沉积含锰膜的方法，该方法包括以下步骤：将基板表面暴露于经汽化的前驱物，其中该前驱物包括：
[0015]附图说明
[0016]因此，以能详细理解本专利技术的上述特征的方式，可通过参照实施方式来获得上文简要概述的本专利技术的更详细的描述，这些实施方式中的一部分实施方式在附图中图示。然而应注意，附图仅图示本专利技术的典型实施方式，因此不能被视为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术可以允许其他等效实施方式。
[0017]图1是根据本专利技术的一个或更多实施方式的设备的一个示例性实施方式的截面侧视图；
[0018]图2是一个图表，该图表显示了根据本专利技术的一个或更多实施方式的一个对照实例及三个实例的非挥发性残留物的百分比；
[0019]图3是一个图表，该图表显示了根据本专利技术的一个或更多实施方式的一个对照实例及三个实例的非挥发性残留物的百分比；
[0020]图4是Mn(TMSA)2的热重曲线(thermogravimetric curve)；
[0021]图5是Mn(TMSA)2(py)2的热重曲线；以及
[0022]图6是Mn(TMSA)2(TMEDA)2的热重曲线。
具体实施方式
[0023]在描述本专利技术的几个示例性实施方式之前，应理解，本专利技术不限于以下描述中所
(“Manganese(II)silylamides”详细描述了Mn(TMSA)2(THF)的合成)中所述的方法合成本文所述的经稳定化的前驱物。用THF中的MnCl2及LiN(SiMe3)2来生成该前驱物。该工艺可适于其他配体并且可适于使用并行工艺(parallel process)。
[0032]可有益地为安瓿添加衬里，这是因为该安瓿的内表面能在很长一段时间(an extended period of time)内保持与沉积化学物质接触。因此，在一个或更多实施方式中，仅为沉积腔室系统的安瓿添加衬里。尽管阀及线可能与沉积化学物质没有长时间的接触，但在本专利技术的一个或更多实施方式中，这些阀及线也可被涂覆。
[0033]图1图示该设备的一个实施方式的剖视图，或者该设备被称为“来源罐(source canister)”300。“来源罐”300大体耦接在载气源302与处理腔室306之间。来源罐300大体包括安瓿或具有外壳420的其他密封容器，该安瓿或其他密封容器适于储存前驱物材料414(例如Mn(TMSA)2(py)2)，借助升华或汽化过程可从前驱物材料414产生处理(或其他)气体。前驱物材料414包含一种前驱物，该前驱物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于产生化学前驱物气体的设备，所述设备包括：罐，所述罐具有侧壁、顶部及底部，所述侧壁、所述顶部及所述底部形成内部空间；进口端口及出口端口，所述进口端口及所述出口端口与所述内部空间流体连通；衬里，所述衬里在所述底部、所述顶部或所述侧壁的至少一部分上，其中所述衬里包含惰性金属氧化物；和前驱物，所述前驱物在所述罐的所述内部空间中，其中所述前驱物含有至少一个Mn-N键和2-电子供体配体，其中所述2-电子供体配体包括吡啶、四氢呋喃或四氢噻吩、四甲基乙二胺、乙腈、叔胺或2,2
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联吡啶。2.如权利要求1所述的设备，其中所述衬里在所述底部的至少一部分上。3.如权利要求1所述的设备，其中所述惰性金属氧化物包括电介质。4.如权利要求1所述的设备，其中所述惰性金属氧化物包括SiO2、Al2O3、TiO2、碳化硅、碳氧化硅或Ta2O5。5.如权利要求1所述的设备，其中所述前驱物具有一种结构，所述结构表示为：6.一种沉积含锰膜的方法，所述方法包括：提供含有至少一个Mn-N键和2-电子供体配体的前驱物，其中所述2-电子供体配体包括吡啶、四氢呋喃或四氢噻吩、四甲基乙二胺、乙腈、叔胺或2,2
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联吡啶；和使所述前驱物流动通过用于产生化学前驱物气体的设备，其中所述设备具有衬里，所述衬里包含惰性金...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：