用于薄膜沉积的新V族和VI族过渡金属前体制造技术

本文描述了用作沉积含V族和VI族膜的前体的V族和VI族化合物。带有烷基、胺基、亚胺基、脒基和/或环戊二烯基(Cp)配体的配体用于形成用作前体的V族和VI族配合物。V族和VI族前体化合物的实例包括但不限于Cp胺基亚胺基烷基钒化合物、Cp胺基亚胺烷基胺基钒化合物、Cp胺基亚胺基烷氧基钒化合物、Cp胺基亚胺基脒基钒化合物和烷基亚胺基三氯化钒化合物。V族和VI族前体用于以优异膜性能(如均匀性、连续性和低电阻)在衬底表面上沉积。用于沉积含金属膜的衬底表面的示例包括但不限于金属、金属氧化物和金属氮化物。金属氮化物。金属氮化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于薄膜沉积的新V族和VI族过渡金属前体
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年6月5日提交的美国申请No.62/857,650的权益。申请No.62/857,650的公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]本文描述了包含V族和VI族过渡金属的有机金属化合物、含有这些化合物的组合物以及在含金属膜的沉积中使用这些化合物作为前体的方法。
[0004]含过渡金属膜用于半导体和电子应用中。化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)已经被应用为用于生产半导体器件的薄膜的主要沉积技术。这些方法使得能够通过含金属化合物(前体)的化学反应来实现保形膜(金属、金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物等)。化学反应发生在可包括金属、金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物和其他表面的表面上。在CVD和ALD中，前体分子在实现具有高保形性和低杂质的高质量膜中起关键作用。CVD和ALD工艺中的衬底温度是选择前体分子的重要考虑因素。在150到500摄氏度范围内的较高衬底温度促进较高的膜生长速率。优选的前体分子必须在该温度范围内稳定。优选的前体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种前体，所述前体具有选自以下的化学结构：ABCDEF
和G其中：M1选自钒、钽、铌、铬、钼和钨；X是选自氯原子(Cl)、溴原子(Br)和碘原子(I)的卤原子；对于A和B，R1是直链或支链C1‑
C
10
烷基、氨基或醚基；而对于C和G，R1是直链或支链C1‑
C
10
烷基、氨基或醚基，但不是叔丁基；R2是直链或支链C2‑
C
10
亚烷基；R3、R4和R6独立地选自直链或支链C1‑
C
10
烷基、氨基和醚基；R5选自氢和直链或支链C1‑
C
10
烷基；L选自R1、OR1和NR1R3；L1是取代或未取代的环戊二烯基配体；L2是NR1R3；m的值为0、1或2；和n的值为1、2、3或4。2.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构B；其中M1是钒；R2是直链C2亚烷基；R1和R3是甲基；R5是氢，并且R4和R6选自相同的直链C1至C2烷基。3.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构C；其中：M1是钒；并且R1选自仲丁基(Bu
s
)和叔戊基(Amyl
t
)。4.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构C并且选自
5.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构D；其中：M1是钒；R2为直链或支链C2至C3亚烷基，并且R3为直链C1至C2烷基。6.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构E；其中：M1是钒；并且R1和R3选自相同的直链或支链的C1至C3烷基。7.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构F；其中m的值为0，n的值为3，并且R1和R3独立地选自甲基和乙基。8.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构F；其中m的值为1，n的值为2，并且R1和R3独立地选自甲基和乙基。9.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构G并且选自：9.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有结构G并且选自：10.如权利要求1所述的前体，其中所述前体选自三氯(叔戊基亚氨基)钒；三氯(仲丁基亚氨基)钒；和叔戊基亚氨基
‑
三(二甲基氨基)钒。11.如权利要求1所述的前体，其中至少一个环戊二烯基配体通过π键合以η5配位结合到过渡金属。12.如权利要求1所述的前体，其中所述前体基本上不含卤离子、金属杂质或卤离子和金属杂质两者。13.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有120摄氏度或更低、70摄氏度或更低、60摄氏度或更低、50摄氏度或更低、40摄氏度或更低或者30摄氏度或更低的熔点。14.如权利要求1所述的前体，其中所述前体在环境温度下为液体形式。15.如权利要求1所述的前体，其中所述前体具有选自B、C、D、E、F和G的化学结构。16.一种组合物，所述组合物包含权利要求1所述的前体及用于其的溶剂。
17.如权利要求16所述的组合物，其中所述溶剂是选自醚、叔胺、烷基烃、芳族烃、硅氧烷、叔氨基醚及其组合的烃溶剂。18.如权利要求16所述的组合物，其中所述有机金属化合物和所述烃溶剂各自包括沸点，其中所述有机金属化合物的沸点与所述溶剂的沸点之间的差小于40摄氏度；30摄氏度；20摄氏度；或10摄氏度。19.如权利要求16所述的组合物，其中所述组合物具有120摄氏度或更低、70摄氏度或更低、60摄氏度或更低、50摄氏度或更低、40摄氏度或更低或者30摄氏度或更低的熔点。20.如权利要求16所述的组合物，其中所述组合物在环境温度下为液体形式。21.如权利要求16所述的组合物，还包含熔点抑制添加剂，其包括选自长链、支链或环状饱和烃C
n
H
n+2
的低挥发性惰性物质，其中n的值为10至约20；取代的芳烃；有机胺；氨基醚；醚；及其组合。22.一种在衬底的至少一个表面上形成含过渡金属膜的方法，所述方法包括：a.在反应室中提供所述衬底的至少一个表面；b.使用权利要求1所述的前体或权利要求16所述的组合物作为用于沉积工艺的金属源化合物，通过选自化学气相沉积工艺和原子层沉积工艺的沉积工艺在所述至少一个表面上形成含过渡金属膜。23.如权利要求22所述的方法，其中步骤b中权利要求1所述的前体或权利要求16所述的组合物的前体选自：24.如权利要求22所述的方法，其中权利要求1所述的前体或权利要求16所述的组合物中的前体在环境温度下为液体形式；并且具有120摄氏度或更低、70摄氏度或更低、60摄氏度或更低、50摄氏度或更低、40摄氏度或更低或者30摄氏度或更低的熔点。25.如权利要求22所述的方法，其中步骤b中权利要求1所述的前体或权利要求16所述的组合物中的前体选自三氯(叔戊基亚氨基)钒、三氯(仲丁基亚氨基)钒和叔戊基亚氨基
‑
三(二甲基氨基)钒；并且所述含过渡金属膜是含钒膜。26.如权利要求22所述的方法，还包括将至少一种选自水、双原子氧、过氧化氢、氧等离
子体、臭氧、NO、N2O、NO2、一氧化碳、二氧化碳及其组合的含氧源引入所述反应室中。27.如权利要求22所述的方法，还包括将至少一种选自氨、肼、单烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氢、氨等离子体、氮等离子体、氮/氢等离子体及其组合的含氮源引入所述反应室中。28.如权利要求22所述的方法，还包括将至少一种选自氢、氢等离子体、氢和氦的混合物、氢和氩的混合物、氢/氦等离子体、氢/氩等离子体、含硼化合物、含硅化合物及其组合的还原剂源引入所述反应室中。29.如权利要求22所述的方法，还包括将至少一种选自氩(Ar)、氮(N2)、氦(He)、氖及其组合的吹扫气体引入所述反应室中。30.如权利要求27所述的方法，其中步骤b中权利要求1所述的前体或权利要求16所述的组合物中的前体选自三氯(叔戊基亚氨基)钒、三氯(仲丁基亚氨基)钒和叔戊基亚氨基
‑
三(二甲基氨基)钒；所述含氮源是氨；并且所述含过渡金属膜是氮化钒膜。31.如权利要求22所述的方法，其中权利要求16的组合物中的所述溶剂选自：甲苯、均三甲苯、异丙基苯、4
‑
异丙基甲苯、1,3
‑
二异丙基苯、辛烷、十二烷、1,2,4
‑
三甲基环己烷、正丁基环己烷和十氢萘及其组合。32.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国璨，S，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：