金属氮化物薄膜的形成方法技术

根据本发明专利技术的一实施例，金属氮化物薄膜的形成方法包括：沉积步骤，向基板供应金属前驱体而在上述基板的表面有选择地沉积；卤化处理步骤，向上述基板供应卤素气体而在上述基板的表面形成金属卤素化合物；及氮化步骤，向上述基板供应氮源而与上述金属卤素化合物反应形成金属氮化物。成金属氮化物。成金属氮化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属氮化物薄膜的形成方法


[0001]本专利技术涉及金属氮化物薄膜的形成方法，更具体来说涉及一种利用卤素气体的金属氮化物薄膜的形成方法。

技术介绍

[0002]以往，诸如氮化铌(NbN
x
，x约为1)等金属氮化物薄膜广泛应用于各种
中。传统上，这些氮化物应用于硬质涂层及装饰涂层，但是，在过去数十年间，逐渐在微电子器件中用作扩散阻挡层(diffusion barrier)及粘接/胶层(glue layer)[Applied Surface Science 120(1997)199
‑
212]。
[0003]例如，NbCl5曾经被当作NbN原子层外延生长中的铌源来研究，然而在该方法中，作为还原剂需要有Zn[Applied Surface Science 82/83(1994)468
‑
474]。NbN
x
薄膜同样通过原子层沉积利用NbCl5及NH3进行沉积[Thin Solid Films 491(2005)235
‑
241]。在500℃下沉积的薄膜，氯含量表现出较强的温度依赖性，几乎没有氯，但是当沉积温度低到250℃时，氯含量为8％(上述文献)。NbCl5的高熔点导致上述前驱体很难应用于沉积工艺中。
[0004]盖斯特(Gust et al.)公开了含吡唑配体的及铌钽亚胺络合物的合成、结构、表征以及它们在采用CVD的氮化钽薄膜的生长的潜在用途。艾洛利亚格(Elorriaga et al.)公开了不对称胍酸铌作为胺的催化鸟苷酸化反应的中间体(Dalton Transactions，2013，Vol.42，Issue 23 pp.8223
‑
8230)。
[0005]汤姆森(Tomson et al.)公开了带阳离子的Nb及Ta单甲基络合物[(BDI)MeM(NtBu)][X](BDI＝2,6
‑
iPr2C6H3
‑
N
‑
C(Me)CH
‑
C(Me)
‑
N(2,6
‑
iPr2C6H3)；X＝MeB(C6F5)3或B(C6F5)4)的合成及反应性能(Dalton Transactions 2011 Vol.40，Issue 30，pp.7718
‑
7729)。
[0006]DE102006037955(Starck)中公开了具有式R4R5R6M(R1NNR2R3)2(M为Ta或Nb；R1
‑
R3＝C1
‑
12烷基，C5
‑
12环烷基，C6
‑
10芳基，烯基，C1
‑
4三有机硅基；R4
‑
R6＝卤代，(环)烷氧基、芳氧基、硅氧基、BH4、烯丙基、茚基、苄基、环戊二烯基、CH2SiMe3、硅酰胺基、酰胺基或亚氨基)的钽铌化合物。
[0007]马斯特罗(Maestre et al.)公开了用于形成NbCp(NH(CH2)2
‑
NH2)Cl3及NbCpCl2(N
‑
(CH2)2
‑
N)的环戊二烯基硅酰氨基钛化合物和5族金属单环戊二烯基络合物反应。
[0008]目前依然需要开发一种含V族前驱体分子，其适合在高温下控制厚度及组成的气相薄膜沉积，其是新型液体，或具有低熔点(在标准压力下<50℃)及很高的热稳定性。此外，为了形成微细的金属布线等，以往采用了诸如溅射(sputtering)等物理沉积法，但是这种物理沉积法的台阶覆盖性能(step coverage)较差。
[0009]最近，随着半导体器件的超集成化、超薄膜化趋势，作为具有均匀的沉积特性和台阶覆盖特性的薄膜沉积技术，开发出了化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，CVD)。但在化学气相沉积法中，需要将形成薄膜所需的所有物质同时供应到工艺腔内，因此很难形成所希望组成比的物质属性的膜，并且由于工序是在高温下进行，所以可能会导致
器件的电特性劣化或降低蓄电容量。为了解决这些问题，开发出了一种原子层沉积法(atomic layer deposition，ALD)，其可不用连续供应工艺气体，而是独立供应工艺气体。

技术实现思路

技术课题
[0010]本专利技术的目的在于，提供一种能够高效形成金属氮化物薄膜的方法。
[0011]本专利技术的其他目的将通过下面的详细说明和附图更加明确。课题解决方案
[0012]根据本专利技术的一实施例，金属氮化物薄膜的形成方法，包括：沉积步骤，向基板供应金属前驱体而在上述基板的表面有选择地沉积；卤化处理步骤，向上述基板供应卤素气体而在上述基板的表面形成金属卤素化合物；及氮化步骤，向上述基板供应氮源而与上述金属卤素化合物反应形成金属氮化物。
[0013]上述金属前驱体可以是MX
n
(NR1R2)5‑
n
(1≤n≤4)、MX(NR1R2)2NR3、MX2(NR1R2)NR3、M(NR1R2)2(NR3)R4中任一种以上。
[0014]在上述MX
n
(NR1R2)5‑
n
中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且可以相互相同或不同。
[0015]在上述MX(NR1R2)2NR3中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2、R3各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且可以相互相同或不同，可用下面的<化学式1>表示。
[0016]<化学式1>
[0017][0018]在上述MX2(NR1R2)NR3中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2、R3各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且可以相互相同或不同，可用下面的<化学式2>表示。
[0019]<化学式2>
[0020][0021]在上述M(NR1R2)2(NR3)R4中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2、R3、R4各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且可以相互相同或不同，可用下面的<化学式3>表示。<化学式3>
[0022][0023]上述金属前驱体可以与载气被一同供应，上述载气可以是包括氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)的惰性气体中一种以上。
[0024]上述卤素气体可以是X2、HX中一种以上。
[0025]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】1.一种金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，包括：沉积步骤，向基板供应金属前驱体而在上述基板的表面有选择地沉积；卤化处理步骤，向上述基板供应卤素气体而在上述基板的表面形成金属卤素化合物；及氮化步骤，向上述基板供应氮源而与上述金属卤素化合物反应形成金属氮化物。2.根据权利要求1所述的金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，上述金属氮化物为M
a
N
b
，其中，M为V、Nb、Ta、W中之一，1≤a≤4，1≤b≤5。3.根据权利要求1所述的金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，上述金属前驱体为MX
n
(NR1R2)5‑
n
(1≤n≤4)、MX(NR1R2)2NR3、MX2(NR1R2)NR3、M(NR1R2)2(NR3)R4中任一种以上。4.根据权利要求3所述的金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，在上述MX
n
(NR1R2)5‑
n
中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且相互相同或不同。5.根据权利要求3所述的金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，在上述MX(NR1R2)2NR3中，M为V、Nb、Ta、W中之一，X为包括F、Cl、Br、I的17族中之一，R1、R2、R3各自分别是含1～10个碳原子的直链烃、支链烃、环烃中之一、且相互相同或不同，用下面的<化学式1>表示，<化学式1>6.根据权利要求3所述的金属氮化物薄膜的形成方法，其特征在于，在上述MX2(NR1R2)NR3中，M为V、Nb、Ta、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根守，朴吉在，洪钟台，辛喆熙，
申请(专利权)人：株式会社EGTM，
类型：发明
国别省市：