钇或镧系金属前体物化合物、包含其的成膜组合物以及使用其形成含钇或镧系金属的膜的方法技术

本申请涉及钇/镧系金属前体化合物、包含所述钇/镧系金属前体化合物的用于沉积含钇/镧系金属的膜的前体组合物、以及使用所述前体组合物沉积含钇/镧系金属的膜的方法。组合物沉积含钇/镧系金属的膜的方法。组合物沉积含钇/镧系金属的膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钇或镧系金属前体物化合物、包含其的成膜组合物以及使用其形成含钇或镧系金属的膜的方法


[0001]本申请涉及钇/镧系金属前体化合物、包含所述钇/镧系金属前体化合物的用于沉积含钇/镧系金属的膜的前体组合物以及使用所述前体组合物来沉积含钇/镧系金属的膜的方法。

技术介绍

[0002]由于含钇的氧化膜或含镧系金属的氧化膜具有较宽的带隙(wide bandgap，5.6ev)、较低的漏电流(low leakage current)、较高的击穿电压(high breakdown voltage)、良好的热稳定性(good thermal stability)等多种特性，因此目前已在探讨将其用作半导体器件中场效应晶体管的栅极介电材料。另外，在半导体存储器件中，已在研究将含钇的氧化膜或含镧系金属的氧化膜用于DRAM的栅极绝缘膜、电容器高k介电层(high
‑
k dielectric layer)，而且已在研究将含钇的氧化膜或含镧系金属的氧化膜用作非易失性电阻转换存储器件的金属
‑
绝缘膜
‑
金属(Metal
‑
Insulator
‑
Metal，MIM)结构的绝缘膜。
[0003]迄今已知的大多数钇或镧系金属前体化合物具有较低的蒸气压且为固体或粘度较高的液体，因此在大规模生产半导体器件的工艺中，当通过化学气相沉积法(CVD)或原子层沉积法(ALD)形成含钇或镧系金属的氧化膜时不适合用作前体。
[0004]为了通过原子层沉积法形成下一代半导体器件制造所需的含钇或镧系金属的膜，需要其前体化合物与先前已知的钇前体化合物或镧系金属相比具有更低的粘度或更高的蒸气压。
[0005][技术文献][0006]韩国专利申请公开第10
‑
2012
‑
0017069号

技术实现思路

[0007][技术问题][0008]本申请的目的在于提供新颖的钇或镧系金属前体化合物、包含该金属前体化合物的用于膜沉积的前体组合物、以及使用该前体组合物形成含钇或镧系金属的膜的方法。
[0009]尤其是，本申请的目的在于提供与先前已知的前体化合物相比具有更低的粘度的前体化合物、包含该前体化合物的用于膜沉积的前体组合物以及使用该前体组合物形成膜的方法。
[0010]然而，本申请要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域普通技术人员能够从以下描述中清楚地理解未提及的其他技术问题。
[0011][技术方案][0012]本申请的第一方面提供了由如下化学式I表示的含钇或镧系金属的前体化合物：
[0013][化学式I][0014](R1Cp)2M[(CH3)2CH
‑
N
‑
C(CH2CH3)＝N
‑
CH(CH3)2]；
[0015]在所述化学式I中，
[0016]M选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu，
[0017]R1是正丙基(
n
Pr)或异丙基(
i
Pr)，
[0018]上述Cp是环戊二烯基。
[0019]本申请的第二方面提供了一种用于形成含钇或镧系金属的膜的前体组合物，其包含根据本申请的第一方面的含钇或镧系金属的前体化合物。
[0020]本申请的第三方面提供了一种形成含钇或镧系金属的膜的方法，其包括使用根据本申请第二方面的用于形成含钇或镧系金属的膜的前体组合物来形成含钇或镧系金属的膜。
[0021][有益效果][0022]根据本申请的实施方式的新颖的钇化合物或含镧系金属的前体化合物是以往未公知的新颖的化合物。根据本申请的实施方式的新颖的钇化合物或含镧系金属的前体化合物在室温下呈液体且热稳定。
[0023]根据本申请的实施方式的新颖的含钇或镧系金属的前体化合物与现有已知的含钇或镧系金属的前体化合物相比具有更低的粘度，并且当为了用于ALD或CVD前体液体输送装置而混合低粘度液体(溶剂)以降低粘度时，即使混合少量的低粘度液体(溶剂)也能够制备具有所需粘度的混合物，因此适合通过ALD或CVD工艺形成含钇或镧系金属的膜。
[0024]根据本申请的实施方式的新颖的钇化合物或含镧系金属的前体化合物具有较高的热稳定性，因此可用作气相沉积的前体，例如能够用作原子层沉积法(ALD)或化学气相沉积法(CVD)的前体以形成含钇或镧系金属的膜。
[0025]根据本申请的实施方式的含有含钇或镧系金属的前体化合物的组合物以及使用该前体组合物形成含钇或镧系金属的膜的方法能够应用于商用半导体器件制造。特别地，为了制造DRAM半导体器件，需要在具有宽度为约10nm至约1μm、或小于约100nm或约50nm且纵横比为约1至约50、约10或更大、约20或更大、或约30或更大、或者更深和更窄的凹槽的衬底上形成厚度为约1nm至约10μm的高介电材料，而根据本申请的实施方式的含钇或镧系金属的前体化合物和包含该前体化合物的前体组合物使得能够在上述衬底上形成具有商用所需厚度的含钇或镧系金属的膜。另外，使用根据本申请的实施方式的含钇或镧系金属的前体化合物和包含该前体化合物的前体组合物能够带来如下优异的效果：对于在表面上具有纵横比为约1或更大且宽度为约1μm的细微凹凸(凹槽)的衬底，能够在所述衬底的整个表面(包括所述细微凹凸(凹槽)的表面，其包括所述细微凹凸(凹槽)的最深处表面以及所述细微凹凸(凹槽)的上部表面)上以均匀的厚度形成数nm至数十nm厚的含钇或镧系金属的膜。
[0026]特别地，由于即使在约280℃、约300℃或更高的温度下也需要形成均匀厚度的高介电材料膜，因而需要一种即使在高温下也能够在具有非常窄且深的凹槽的衬底上通过原子层沉积法(ALD)形成厚度均匀的膜的前体组合物。因此，需要一种满足上述要求的、具有非常高的热稳定性的含钇或镧系金属的前体化合物。为此，根据本申请的实施方式的含钇或镧系金属的前体化合物能够有效地用作满足如上所需性能的前体。
[0027]由于根据本申请的实施方式的含钇或镧系金属的前体化合物在较宽的温度范围内具有恒定的每个供给周期生长(growth per cycle，GPC)，因此与GPC随着温度变化而不
恒定的现有含钇或镧系金属的前体化合物相比更有利于根据ALD工艺沉积需要进行细微和均匀的厚度调节的含钇或镧系金属的膜。
[0028]根据本专利技术的实施方式的含钇或镧系金属的前体化合物具有恒定的GPC，而与前体供给时间无关，因此即使在衬底上存在纵横比较大且宽度较小的凹凸(凹槽)结构，也与不具有随着前体供给时间而恒定的GPC的现有钇前体相比更有利于形成厚度恒定的膜。
[0029]根据本申请的实施方式的所述含钇或镧系金属的前体化合物用作用于ALD、CVD等的前体，则能够提供制造诸如半导体的下一代器件所需的性能，例如提升的热稳定性、较高的挥发性和/或提高的沉积速率等，因此能够有效地用于形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种含钇或镧系金属的前体化合物，其由如下化学式I表示：[化学式I](R1Cp)2M[(CH3)2CH
‑
N
‑
C(CH2CH3)＝N
‑
CH(CH3)2]；在所述化学式I中，M选自Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu，R1是正丙基(
n
Pr)或异丙基(
i
Pr)，所述Cp是环戊二烯基。2.根据权利要求1所述的含钇或镧系金属的前体化合物，其中所述含钇或镧系金属的前体化合物在常温下是液体。3.根据权利要求1所述的含钇或镧系金属的前体化合物，其中所述含钇或镧系金属的前体化合物选自以下：(
n
PrCp)2Y(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2La(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Ce(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Pr(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Nd(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Pm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Sm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Eu(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Gd(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Tb(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Dy(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Ho(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Er(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Tm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Yb(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
n
PrCp)2Lu(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Y(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2La(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Ce(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Pr(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Nd(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Pm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Sm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Eu(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Gd(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Tb(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Dy(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Ho(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Er(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Tm(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)、(
i
PrCp)2Yb(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)以及(
i
PrCp)2Lu(
i
Pr
‑
N
‑
C(Et)＝N
‑
i
Pr)。4.一种用于形成含钇或镧系金属的膜的前体组合物，其包含根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的含钇或镧系金属的前体化合物。5.根据权利要求4所述的用于形成含钇或镧系金属的膜的前体组合物，其中所述用于形成含钇或镧系金属的膜的前体组合物包括选自以下中的一种或多种含钇或镧系金属的前体化合物：(
n
PrCp)2Y(
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：金镇植，朴明镐，马东焕，李伦炅，崔晙焕，
申请(专利权)人：UP化学株式会社，
类型：发明
国别省市：