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稳定的双(烷基-芳烃)过渡金属络合物及使用其的膜沉积方法技术

技术编号：40563076 阅读：7 留言：0更新日期：2024-03-05 19:26

披露了一种用于在基材上形成含金属的膜的方法，该方法包括以下步骤：将该基材暴露于含有含金属的前体的成膜组合物的蒸气；以及通过气相沉积工艺将该含金属的前体的至少一部分沉积到该基材上，以在该基材上形成该含金属的膜，其中该含金属的前体是纯M(烷基‑芳烃)<subgt;2</subgt;，其中M是Cr、Mo或W；芳烃是其中R<supgt;1</supgt;、R<supgt;2</supgt;、R<supgt;3</supgt;、R<supgt;4</supgt;、R<supgt;5</supgt;和R<supgt;6</supgt;各自独立地选自H、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烷基、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烯基、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烷基苯基、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烯基苯基或‑SIXR7R8，其中X选自F、Cl、Br、I，并且R<supgt;7</supgt;、R<supgt;8</supgt;各自选自H、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烷基、C<subgt;1</subgt;‑C<subgt;6</subgt;烯基。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及含过渡金属的络合物及使用其在基材上通过气相沉积工艺形成含过渡金属的膜的方法，特别涉及双(烷基-芳烃)过渡金属络合物及使用其形成含过渡金属的膜的方法。

技术介绍

1、钼是低电阻率难熔金属，已被用于微电子器件，例如作为钨的替代物。钼具有高熔点、高导热性、低热膨胀系数和低电阻率。钼或含钼的膜已被用作或建议用作扩散阻挡层、电极、光掩模、互连物，或用作低电阻率栅极结构。钼是存储芯片、逻辑芯片及其他包括多晶硅-金属栅电极结构的器件中使用的钨的替代候选物。含有钼的薄膜还可以在一些有机发光二极管、液晶显示器中使用，以及在薄膜太阳能电池和光伏器件中使用。

2、gribov等人(俄罗斯科学院报告(doklady akademii nauk sssr),第194卷,第3期,第580-582页,1970)描述了用m(芳烃)2在高温下以热解模式获得膜，并且膜自身含有一些碳，使得即使在高温下也未获得纯mo膜。所描述的膜是在10-2托和400℃至700℃下在预热的样品上从cr(c6h6)2、cr(meph)2、cr(etph)2、cr(me2c6h4)2、双(均三甲苯)铬、双(二苯基)铬及它们的碘化物，从(苯胺)三羰基铬、(二甲基苯胺)三羰基铬和(均三甲苯)三羰基铬、(均三甲苯)三羰基钼和双(乙苯)钼沉积的。

3、在半导体行业中需要纯mo膜。然而，可用于形成纯mo膜的含有机金属mo的络合物极少具有低杂质含量。例如，一种商业产品mo(乙苯)2(us2019/0226086a)仅作为混合物获得。半导体行业要求使用具有高纯度(

4、已研究了金属芳烃络合物作为用于沉积纯金属膜的源。比如，us 2019/0226086、us20200115798和us20190390340披露了双(烷基-芳烃)钼络合物作为用于气相沉积钼的合适络合物。

5、yu等人的us2019/0390340披露了金属沉积方法，该方法包括使基材依次暴露于金属前体和烷基卤以形成金属膜，该金属前体具有高于沉积温度的分解温度，并且该烷基卤包含碳和卤素，卤素包括溴或碘，并且金属选自钼、钌、钴、铜、铂、镍或钨。

6、为了获得适合用作半导体前体的产品，要求在所需使用条件下的高纯度、足够的热稳定性。

技术实现思路

1、披露了一种用于在基材上形成含金属的膜的方法，该方法包括以下步骤：

2、将该基材暴露于含有含金属的前体的成膜组合物的蒸气；以及

3、通过气相沉积工艺将该含金属的前体的至少一部分沉积到该基材上，以在该基材上形成该含金属的膜，

4、其中该含金属的前体是纯m(烷基-芳烃)2，其中m是cr、mo或w；芳烃是

5、

6、其中r1、r2、r3、r4、r5和r6各自独立地选自h、c1-c6烷基、c1-c6烯基、c1-c6烷基苯基、c1-c6烯基苯基或-sixr7r8，其中x选自f、cl、br、i，并且r7、r8各自选自h、c1-c6烷基、c1-c6烯基。

7、所披露的方法可以包括以下方面中的一项或多项：

8、·该纯m(烷基-芳烃)2前体选自mo(甲苯)2、mo(乙苯)2、mo(邻二甲苯)2、mo(间二甲苯)2、mo(对二甲苯)2、mo(均三甲苯)2、mo(烯丙基苯)2、mo(1,3,5-et3-苯)2、mo[(me2si-cl)-苯]2、mo(苯乙烯)2、mo(四甲基硅烷-苯)2、mo[(4-乙烯基苯基)苯]2、mo(苯)(乙苯)、mo(杜烯)2、mo(c6h5-2h)2；

9、·该纯m(烷基-芳烃)2前体选自cr(甲苯)2、cr(乙苯)2、cr(邻二甲苯)2、cr(间二甲苯)2、cr(对二甲苯)2、cr(均三甲苯)2、cr(烯丙基苯)2、cr(1,3,5-et3-苯)2、cr[(me2si-cl)-苯]2、cr(苯乙烯)2、cr(四甲基硅烷-苯)2、cr[(4-乙烯基苯基)苯]2、cr(苯)(乙苯)、cr(杜烯)2、cr(c6h5-2h)2；

10、·该纯m(烷基-芳烃)2前体选自w(甲苯)2、w(乙苯)2、w(邻二甲苯)2、w(间二甲苯)2、w(对二甲苯)2、w(均三甲苯)2、w(烯丙基苯)2、w(1,3,5-et3-苯)2、w[(me2si-cl)-苯]2、w(苯乙烯)2、w(四甲基硅烷-苯)2、w[(4-乙烯基苯基)苯]2、w(苯)(乙苯)、w(杜烯)2、w(c6h5-2h)2；

11、·该纯m(烷基-芳烃)2前体是mo(间二甲苯)2；

12、·该纯m(烷基-芳烃)2前体是mo(甲苯)2；

13、·该纯m(烷基-芳烃)2前体是mo(1,3,5-et3-苯)2；

14、·该纯m(烷基-芳烃)2前体是mo(均三甲苯)2；

15、·该纯m(烷基-芳烃)2前体是指其每种异构体或任何其他杂质的浓度低于约15％、优选地低于约10％、更优选地低于约5％、并且甚至更优选地低于约1％的m(烷基-芳烃)2；

16、·该成膜组合物具有范围从大约85％w/w至大约100％w/w的纯度；

17、·该成膜组合物具有范围从大约95％w/w至大约100％w/w的纯度；

18、·该成膜组合物具有范围从大约99％w/w至大约99.999％w/w的纯度；

19、·该纯m(烷基-芳烃)2前体的纯度在从大约85％w/w至大约100％w/w的范围内；

20、·该纯m(烷基-芳烃)2前体的纯度在从大约95％w/w至大约100％w/w的范围内；

21、·该纯m(烷基-芳烃)2前体的纯度在从大约99％w/w至大约99.999％w/w的范围内；

22、·该纯m(烷基-芳烃)2前体的纯度大于85％w/w；

23、·该纯m(烷基-芳烃)2前体具有高热稳定性；

24、·该纯m(烷基-芳烃)2的分解温度高于大约235℃；

25、·该纯m(烷基-芳烃)2的分解温度高于大约240℃；

26、·沉积温度在从大约20℃至大约600℃的范围内；

27、·沉积温度在从大约20℃至大约550℃的范围内；

28、·沉积温度在从大约200℃至大约600℃的范围内；

29、·沉积压力在从真空至环境压力的范围内；

30、·沉积压力在从大约0.001毫托至大约760托的范围内；

31、·该含金属的膜是纯金属膜、金属碳化物膜、金属氧化物膜、金属氮化物膜、金属硅化物膜或其组合；

32、·该含金属的膜是纯金属膜；

33、·该含金属的膜是金属碳化物膜；

34、·该含金属的膜是金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于在基材上形成含金属的膜的方法，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其中，该纯M(烷基-芳烃)2前体选自Mo(甲苯)2、Mo(乙苯)2、Mo(邻二甲苯)2、Mo(间二甲苯)2、Mo(对二甲苯)2、Mo(均三甲苯)2、Mo(烯丙基苯)2、Mo(1,3,5-Et3-苯)2、Mo[(Me2Si-Cl)-苯]2、Mo(苯乙烯)2、Mo(四甲基硅烷-苯)2、Mo[(4-乙烯基苯基)苯]2、Mo(苯)(乙苯)、Mo(杜烯)2、Mo(C6H5-2H)2、Cr(甲苯)2、Cr(乙苯)2、Cr(邻二甲苯)2、Cr(间二甲苯)2、Cr(对二甲苯)2、Cr(均三甲苯)2、Cr(烯丙基苯)2、Cr(1,3,5-Et3-苯)2、Cr[(Me2Si-Cl)-苯]2、Cr(苯乙烯)2、Cr(四甲基硅烷-苯)2、Cr[(4-乙烯基苯基)苯]2、Cr(苯)(乙苯)、Cr(杜烯)2、Cr(C6H5-2H)2、W(甲苯)2、W(乙苯)2、W(邻二甲苯)2、W(间二甲苯)2、W(对二甲苯)2、W(均三甲苯)2、W(烯丙基苯)2、W(1,3,5-Et3-苯)2、W[(Me2Si-Cl)

3.如权利要求1所述的方法，其中，该M(烷基-芳烃)2前体是Mo(间二甲苯)2。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该M(烷基-芳烃)2前体是Mo(甲苯)2。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该M(烷基-芳烃)2前体是Mo(1,3,5-Et3-苯)2。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该M(烷基-芳烃)2前体是Mo(均三甲苯)2。

7.如权利要求1所述的方法，其中，该纯M(烷基-芳烃)2前体的纯度大于85％w/w。

8.如权利要求1所述的方法，其中，该纯M(烷基-芳烃)2前体的分解温度高于大约240℃。

9.如权利要求1所述的方法，其中，该成膜组合物包含选自N2、He、Ne、Ar、Kr、Xe或其组合的惰性载气。

10.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将该基材暴露于共反应物的步骤。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其进一步包括等离子体处理该共反应物的步骤。

12.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，该共反应物是选自SiH2Cl2、SiH2I2、SiHCl3、SiCl4、SiBr4、Si2Cl6、Si2Br6、Si2HCl5、Si3Cl8、CH2I2、CH3I、C2H5I、C4H9I或C6H5I的卤代硅烷、多卤代二硅烷(卤基＝F、Cl、Br、I)、有机卤化物。

13.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，该共反应物选自O2、O3、H2O、H2O2、N2O、NO、NO2、O·自由基或OH·自由基、或其混合物。

14.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，该共反应物选自H2、NH3、N2H4、Me-N2H4、Me2N2H2、SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10、SiH2Me2、SiH2Et2、N(SiH3)3、NH3自由基、H2自由基或其组合。

15.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，该共反应物选自NH3、NO、N2O、肼、N2等离子体、N2/H2等离子体、NH3等离子体、胺及其组合。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于在基材上形成含金属的膜的方法，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其中，该纯m(烷基-芳烃)2前体选自mo(甲苯)2、mo(乙苯)2、mo(邻二甲苯)2、mo(间二甲苯)2、mo(对二甲苯)2、mo(均三甲苯)2、mo(烯丙基苯)2、mo(1,3,5-et3-苯)2、mo[(me2si-cl)-苯]2、mo(苯乙烯)2、mo(四甲基硅烷-苯)2、mo[(4-乙烯基苯基)苯]2、mo(苯)(乙苯)、mo(杜烯)2、mo(c6h5-2h)2、cr(甲苯)2、cr(乙苯)2、cr(邻二甲苯)2、cr(间二甲苯)2、cr(对二甲苯)2、cr(均三甲苯)2、cr(烯丙基苯)2、cr(1,3,5-et3-苯)2、cr[(me2si-cl)-苯]2、cr(苯乙烯)2、cr(四甲基硅烷-苯)2、cr[(4-乙烯基苯基)苯]2、cr(苯)(乙苯)、cr(杜烯)2、cr(c6h5-2h)2、w(甲苯)2、w(乙苯)2、w(邻二甲苯)2、w(间二甲苯)2、w(对二甲苯)2、w(均三甲苯)2、w(烯丙基苯)2、w(1,3,5-et3-苯)2、w[(me2si-cl)-苯]2、w(苯乙烯)2、w(四甲基硅烷-苯)2、w[(4-乙烯基苯基)苯]2、w(苯)(乙苯)、w(杜烯)2或w(c6h5-2h)2。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该m(烷基-芳烃)2前体是mo(间二甲苯)2。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该m(烷基-芳烃)2前体是mo(甲苯)2。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该m(烷基-芳烃)2前体是mo(1,3,5-et3-苯)2。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该m(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·阿特亚加穆勒，R·罗查特，J·盖恩托，別部辉生，彭博，
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：

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