含有钌和碱土金属的三元氧化物膜的沉积制造技术

本发明专利技术涉及用于沉积包含钌和碱土金属的三元氧化物膜的方法和组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于制造半导体、光伏器件(photovoltaic)、IXD-TFT或平板 型器件的组合物、方法和装置。具体而言，本专利技术涉及在基板上沉积三元氧化物膜的方法和 组合物。
技术介绍
随着半导体器件的设计和制造不断发展，半导体工业在不断寻找在基板上沉积膜 的新颖方法，使得所得膜将具有某些所追求的性能。可发现这些性能的一个实例是金属电 极必须与高k介电膜一起用于高级CMOS技术中。对于下一代结点而言，钌被认为是用于 FeRAM和DRAM应用，及潜在地用于MRAM的电极的最佳候选物。一个原因是钌的电阻率低于 铱和钼。另外，在金属层与高k层接触的情况下，甚至RuO2具有优于上述两者对应金属氧 化物的传导性。近期研究提及基于钌的材料(CaRU03、SrRU0dn BaRuO3)作为用于铁电应用 的电极的用途。三元氧化物如ARuO3 (A = Ca,Sr和Ba)配合物显示钙钛矿晶体结构且可在 数种类型的绝缘氧化物层上外延生长。因此，据信ARuO3膜可适合于沉积在间极堆栈结构 (gate stack structure)上。此外，该类膜具有合适的金属传导性。由于芯片尺寸变得愈来愈小，沉积于其上的各层应愈来愈薄，使得沉积技术如化 学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)适于沉积这些层。多种Ru前体是可用的且许多已在CVD或ALD模式中加以研究。然而，大多数Ru 前体具有反复出现的缺点蒸气压低(例如对于如伍忧 )2而言，在85°C下为0. 25托)、所 得膜的杂质(例如大多数情况下为碳和氧)含量高、诱导时间(incubation time)长、粘着 性不良，在深沟槽中不均勻。在一些情况下，前体不为液体且需要溶解于溶剂或溶剂混合物中以使蒸气易于输 送至反应室。此外，所用溶剂通常为有毒的和/或可燃的且其使用带来许多限制(安全方 面，环境问题)。此外，使用具有高于20°C的熔点的前体意味着在工艺沉积期间(加热输送 管线以避免前体在非理想位置冷凝)和运输期间存在许多额外限制。与钌相比，可用于蒸气沉积的锶前体和钡前体的数量低。许多锶前体和钡前体为 具有高熔点(200°C以上)的固体，且其蒸气压低，其产生生产量和设备问题。稳定性也是一 个问题，因为该前体与氧化剂反应时的温度相当于其分解温度。因此，需要具有良好反应性和诱导时间特性的钌前体，可将其与具有低于约200°C 熔点的碱土金属前体组合以形成三元氧化物膜，且可将该前体溶解于合适溶剂中以有助于 沉积工艺。简述在一个实施方案中，一种在一个或多个基板上形成三元氧化物膜的方法包括提供 至少一个置于反应器中的基板。将呈蒸气形式的钌前体引入该反应器中，其中该钌前体为 四氧化钌或具有如下通式的前体(L)mRu (L' )n其中L为不饱和的、环状或直链η4-η6型烃配体；L'为独立地选自如下的直链或 支链配体羰基、脒基(amidinate)、β - 二酮基(β -diketonato)、烷基、烷氧基、氢、烷基氨 基、卤素、二酮亚胺、烯胺酮、二氮杂丁二烯、乙胺(ethyleamine)或甲脒；且0彡η或m彡3。 将呈蒸气形式的碱土金属前体引入该反应器中，其中该碱土金属前体具有如下通式A(RxCp)2R' y其中A为钙、锶或钡；R为选自如下的直链或支链配体C1_C4烷基、烷氧基、甲硅 烷基或卤素；R'为含有N、P或0的直链或环状烃配体；0彡χ彡5;且0彡y彡2。在至少 一个基板上沉积该钌前体和该碱土金属前体的至少一部分以形成三元氧化物膜。本专利技术其它实施方案可包括但不限于一个或多个以下特征-L配体包括选自如下的取代或未取代的配体丁二烯、丁二烯基、环戊二烯、环戊 二烯基、戊二烯、戊二烯基、己二烯、己二烯基、环己二烯、环己二烯基、庚二烯、庚二烯基、降 冰片二烯、辛二烯、环辛二烯和环辛二烯基；-R'配体包括选自如下的配体四氢呋喃、二烷、二甲氧基乙烷、二甲氧基乙烷 和吡啶；-碱土金属前体具有低于约100°C的熔点，且优选在约25°C下为液体；-钌前体选自四氧化钌、钌(环戊二烯基)2、钌(甲基环戊二烯基)2、钌(乙基环 戊二烯基)2、钌(异丙基环戊二烯基)2、钌(0))3(1-甲基-1，4-环己基二烯基)2、钌(2，6， 6-三甲基环己二烯基)2、钌(二甲基戊二烯基)2、(环戊二烯基)钌(二甲基戊二烯基)、 (乙基环戊二烯基)钌(二甲基戊二烯基)、钌(甲苯)(1，4_环己二烯)、(环戊二烯基) 钌(脒基)和钌(CpMe5) (iPr-胺化物(amindate))。-碱土金属前体选自:Ca (MeCp) 2 (THF) z、Sr (MeCp) 2 (THF) z、Ba (MeCp) 2 (THF) z、 Ca (MeCp) 2 (DME) z、Sr (MeCp) 2 (DME) z、Ba (MeCp) 2 (DME) z、Ca (MeCp) z、Sr (MeCp) z、Ba (MeCp) z、 Ca (EtMeCp) 2 (THF) z、Sr (EtCp) 2 (THF) z、Ba (EtCp) 2 (THF) z、Ca (EtCp) 2 (DME) z、Sr (EtCp) 2 (DME) z、Ba (EtCp) 2 (DME) z、Ca (EtCp) z、Sr (EtCp) 2、Ba (EtCp) 2、Ca (iPrCp) 2 (THF) n、Sr (iPrCp) 2 (THF) z、Ba (iPrCp) 2 (THF) z、Ca (iPrCp) 2 (DME) z、Sr (iPrCp) 2 (DME) z、Ba (iPrCp) 2 (DME) z、Ca (iPrCp) 2、 Sr (iPrCp) 2、Ba (iPrCp) 2、Ca (iPr3Cp) 2 (THF) z、Sr (iPr3Cp) 2 (THF) Ba (iPr3Cp) 2 (THF) z、 Ca (iPr3Cp)2 (DME) z、Sr (iPr3Cp) 2 (DME) z、Ba (iPr3Cp) 2 (DME) z、Ca(iPr3Cp)2、Sr(iPr3Cp)2、 Ba (iPr3Cp) 2、Ca (tBuCp) 2 (THF) z、Sr (tBuCp) 2 (THF) z、Ba (tBuCp) 2 (THF) z、Ca (tBuCp) 2 (DME) z、Sr (tBuCp) 2 (DME) z、Ba (tBuCp) 2 (DME) z、Ca (tBuCp) 2、Sr (tBuCp) 2、Ba (tBuCp) 2、 Ca (tBu3Cp) 2 (THF) z、Sr (tBu3Cp) 2 (THF) z、Ba (tBu3Cp) 2 (THF) z、Ca (tBu3CP) 2 (DME) z、 Sr (tBu3Cp) 2 (DME) z、Ba (tBu3Cp) 2 (DME) z、Ca (tBu3Cp) 2、Sr (tBu3Cp) 2 和 Ba (tBu3Cp) 2 ；且其中 0≤ζ≤3 ;-碱土金属前体最初以溶解于溶剂中的形式供应，且该溶剂具有高于该前体熔点 的沸点；-该溶剂具有高于100°C，优选高于约150°C的沸点；-将含氧反应物引入反应器中，且该反应物选自02、03、!120、!1202、队0、而、而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一个或多个基板上形成三元氧化物膜的方法，其包括：ａ）提供至少一个置于反应器中的基板；ｂ）将呈蒸气形式的钌前体引入所述反应器中，其中所述钌前体包括四氧化钌或具有如下通式的含钌前体：（Ｌ）↓［ｍ］Ｒｕ（Ｌ′）↓［ｎ］且其中：－Ｌ为不饱和的、环状或直链η↑［４］－η↑［６］型烃配体；－Ｌ′为独立地选自如下的直链或支链配体：羰基、碳烯、脒基、β－二酮基、烷基、烷氧基、氢、烷基氨基、卤素、二酮亚胺、烯胺酮、二氮杂丁二烯、乙胺和甲脒；－０≤ｎ或ｍ≤３；ｃ）将呈蒸气形式的碱土金属前体引入所述反应器中，其中所述碱土金属前体包括具有如下通式的含碱土金属前体：Ａ（Ｒ↓［ｘ］Ｃｐ）↓［２］Ｒ′↓［ｙ］且其中：－Ａ为钙、锶或钡；－Ｒ为独立地选自如下的直链或支链配体：Ｃ１－Ｃ４烷基、烷氧基、甲硅烷基和卤素；－Ｒ′为含有Ｎ、Ｐ或Ｏ的直链或环状烃配体；－０≤ｘ≤５；且－０≤ｙ≤２；ｄ）在至少一个基板上沉积所述钌前体和所述碱土金属前体的至少一部分以形成三元氧化物膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伽蒂诺谕子，J伽蒂诺，C杜萨拉，
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：FR[]