[发明专利]有机金属化合物

说明书

技术领域

本发明一般涉及有机金属化合物领域。具体来说，本发明涉及可用来通过原子层沉积和化学气相沉积来沉积薄膜的有机金属化合物领域。

背景技术

在原子层沉积(“ALD”)法中，通过使表面暴露于两种或更多种化学反应物交替的蒸气来沉积共形的薄膜。使得来自第一前体(或反应物)的蒸气到达其上将要沉积所需薄膜的表面。在真空下将任何未反应的蒸气从该体系中除去。接下来，使来自第二前体的蒸气到达该表面，使其与所述第一前体反应，除去任何过量的第二前体蒸气。ALD法中的每一步通常沉积单层所需的膜。重复这些步骤顺序，直至得到所需的膜厚度。通常ALD法在相当低的温度下进行，例如温度为200-400℃。确切的温度范围将取决于具体的待沉积的膜以及具体使用的前体。人们已经使用ALD法沉积纯金属以及金属氧化物、金属氮化物、金属碳氮化物(metal carbidenitride)和金属硅氮化物(metal silicide nitride)。

ALD前体必须具有足够的挥发性，以确保在反应器中具有足够的前体蒸气浓度，使得能够在合理的时间内在基板表面上沉积单层。所述前体还必须具有足够的稳定性，使得在蒸发的时候不会发生过早分解和不希望有的副反应，但是必须具有充分的活性，以在基板上形成所需的膜。由于需要挥发性和稳定性之间的平衡，因此总体上来说缺少合适的前体。

常规的前体是同配体型的(homoleptic)，即它们具有单一(single)的配位基团。同配体型前体提供均匀的化学特性，因此具有能够使配体的官能团与沉积法相匹配和协调的固有优点。但是，仅使用单一的配位基团对其它的极为重要的前体特性的控制较少，所述其它前体特性例如金属中心的屏蔽，而这些特性能够控制表面反应(例如化学吸附)和气相反应(例如与第二种补充的前体的反应)、调节前体的挥发性、使前体达到所需的热稳定性。例如，目前人们使用四(二烷氨基)铪作为HfCl₄的不含氯的替代品。但是这类化合物中的前体容易在储存过程中和/或到达反应器之前过早地分解。人们曾尝试使用能提供热稳定性的另一种有机基团取代一个或多个二烷氨基，但是由于无法使其它基团的官能度匹配和获得所需的稳定性，因此收效甚微。已知某些金属亚氨基配位化合物可作为气相沉积的前体。例如，美国专利申请No.2005/0202171(Shin)披露了一些适合用作ALD的前体的金属亚氨基配位化合物。这些化合物在某些ALD条件下可能无法提供所需的挥发性与热稳定性(或其它性质)的平衡。人们仍然需要能够满足沉积的要求、制得基本不含碳的膜的合适而稳定的前体。

发明内容

本发明提供了具有以下化学式(EDG-(CR¹R²)_y-N＝)_nM^+mL¹_x’L²_x”L³_p的有机金属化合物，式中R¹和R²独立地选自H、(C₁-C₆)烷基和EDG；EDG是给电子基团；M＝金属；L¹＝阴离子型配体；L²是选自氨基、烷基氨基、二烷基氨基和烷氧基烷基二烷基氨基的配体；L³＝中性配体；y＝0-6；m＝M的价数；n＝1-2；x’≥0；x”≥0；m＝2n+x’+x”；p＝0-3；其中，当m＝2-3时n＝1，当m≥4时n＝1-2；L¹≠L²；条件是当m≥3且EDG＝氨基、烷基氨基、二烷基氨基、吡啶基或烷氧基时，x’≥1。

这些化合物适用于各种气相沉积法，例如化学气相沉积(“CVD”)，特别适用于ALD。还提供了一种包含上述有机金属化合物和有机溶剂的组合物。这种组合物特别适用于ALD和直接液体注射(direct liquid injection)法。