[发明专利]有机铝前体化合物

说明书

发明领域

本发明涉及有机铝前体化合物、制备所述有机铝前体化合物的方法及自所述有机铝前体化合物制备铝或氧化铝膜或涂层的方法。

发明背景

在制造或加工半导体的过程中使用化学蒸气沉积法在底材例如晶片或其他表面)上形成材料的膜。在化学蒸气沉积中，化学蒸气沉积前体(也称为化学蒸气沉积化合物)通过热、化学、光化学或等离子体活化而分解形成具有所需组成的薄膜。例如气相化学蒸气沉积前体可与加热至高于前体分解温度的底材接触而在底材上形成金属或金属氧化物膜。优选化学蒸气沉积前体在化学蒸气沉积条件下为挥发性、可热分解的且能产生均匀的膜。

半导体行业普遍考虑在各种应用中使用各种金属的薄膜。认为许多有机金属络合物为形成这些薄膜可能的前体。该行业中需要开发新的化合物并探索其作为膜沉积用化学蒸气沉积前体的可能性。当前的化学蒸气沉积用铝前体具有许多缺点，包括高粘度、低稳定性、自燃性、低蒸气压和高成本。

美国专利5,880,303公开了式H₂Al{(R¹)(R²)NC₂H₄NR³}的挥发性分子内配位氨基/胺(amido/amine)铝烷络合物，其中R¹、R²和R³各自独立地为氢或具有1-3个碳原子的烷基。据称，这些铝络合物表现出高热稳定性并在低温下沉积出高品质的铝膜。也据称，这些铝络合物能在金属或其他导电底材上选择性地沉积铝膜。但这些铝络合物在室温下或为固体或为高粘度液体。

氧化铝(Al₂O₃)薄膜用于半导体行业中要求化学惰性、高导热性和耐辐射性的应用中。其用在液晶显示器、场致发光显示器、太阳能电池、双极器件和绝缘层上覆硅(SOI)器件的制造中。此外，氧化铝在工具制造行业中用作耐磨和耐腐蚀的涂层。大多数铝化学蒸气沉积前体是自燃性的，这使其难以操作。非自燃性的那些(如胺-铝烷)有贮存寿命短、粘度高及蒸气压低的问题。需要开发具有低粘度、高蒸气压和长贮存寿命的非自燃性氧化铝前体。

在开发通过化学蒸气沉积或原子层沉积法形成薄膜的方法中，持续需要这样的前体，其优选在室温下为液体，具有足够的蒸气压，具有适当的热稳定性(即对于化学蒸气沉积，在已加热的底材上分解而不是在输送过程中分解；对于原子层沉积，不热分解，而是当暴露于共反应剂时进行反应)，可形成均匀的薄膜，且几乎不留下(如果存在)不需要的杂质(例如卤化物、碳等)。因此，持续需要开发新的化合物并探索其作为膜沉积用化学蒸气或原子层沉积前体的可能性。因此，本领域需要提供具有某些或优选全部上述特性的前体。

发明简述

本发明涉及下式所代表的有机铝前体化合物：

其中R₁、R₂、R₃和R₄相同或不同，各自代表氢或具有1-约3个碳原子的烷基，R₅代表具有1-约3个碳原子的烷基。所述有机铝前体化合物采用螯合胺保护铝原子，从而使所述前体化合物不自燃。

本发明还涉及制备下式所代表的有机铝前体化合物的方法

其中R₁、R₂、R₃和R₄相同或不同，各自代表氢或具有1-约3个碳原子的烷基，R₅代表具有1-约3个碳原子的烷基，所述方法包括(i)使铝源化合物与有机二胺化合物在溶剂存在下及足以产生包含所述有机铝前体化合物的反应混合物的反应条件下反应，和(ii)从所述反应混合物中分离所述有机铝前体化合物。由本发明的该方法得到的有机铝前体化合物的收率可为60％或更高，优选75％或更高，更优选90％或更高。

作为另一种选择，本发明涉及制备下式所代表的有机铝前体化合物的方法