[发明专利]采用基于单环戊二烯基钛的前体通过原子层沉积制备含钛薄膜的方法

说明书

交叉参照的申请

本申请要求享有2007年9月14日提交的美国临时申请系列号60/972,488的优先权，该临时申请的公开内容以参照的方式全文并入本文。2007年9月14日提交的共同未决的美国临时申请系列号60/972,451的公开内容以参照的方式全文并入本文，并不是承认这样的公开内容构成本发明的现有技术。

发明领域

本发明涉及采用基于钛的前体通过原子层沉积(ALD)制备薄膜的方法。

发明背景

ALD是用于薄膜的沉积的已知方法。它是基于表面反应的、自限制、顺序性的独特膜生长技术，所述表面反应可以提供原子层控制和将由前体提供的材料的共形薄膜沉积到各种组成的基材上。在ALD中，在反应过程中分离各前体。使第一前体经过所述基材，在基材上产生一个单层。从反应室泵抽出任何过量的、未反应的前体。然后，使第二前体经过所述基材并与所述第一前体反应，在基材表面上形成单层膜。重复这个循环，以便产生所需厚度的膜。

ALD过程在纳米技术和半导体装置(例如电容器电极、门电极、粘附扩散势垒区和集成电路)的制造中有各种应用。此外，具有高介电常数(电容率)的介电薄膜在微电子学和光电子学的很多分领域中是必要的。微电子元件尺寸的不断缩小已经增加了对采用这类介电膜的需要。

日本专利申请No.P2005-171291报道了用于化学蒸气沉积的基于钛的前体。

目前用于ALD的前体不能提供实现制造下一代装置例如半导体的新工艺所要求的性能。例如，需要改进的热稳定性、更高的挥发性或提高的沉积速率。

发明概述

现提供了通过原子层沉积形成含钛的膜的方法。该方法包含将至少一种前体送递到基材，其中所述至少一种前体在结构上对应于式I：

(式I)

其中：

R是C₁-C₆-烷基；

n是零、1、2、3、4或5；

L是C₁-C₆-烷氧基或氨基，其中所述氨基任选地、独立地被C₁-C₆-烷基取代1或2次。

根据下文的详细描述，其它实施方案、包括上文总结的实施方案的特定方面将是显而易见的。

附图简述

图1是(MeCp)Ti(OiPr)₃的蒸气压曲线的图示。

图2是(MeCp)Ti(NMe₂)₃的蒸气压曲线的图示。

图3是一张关于(MeCp)Ti(OiPr)₃和(MeCp)Ti(NMe₂)₃的蒸气压方程的图表。

图3A是(MeCp)Ti(OiPr)₃、(MeCp)Ti(NMe₂)₃与Ti(OiPr)₄标准前体相比较的蒸气压曲线的图示。

图4是热重量分析(TGA)数据的图示，显示了(MeCp)Ti(OiPr)₃的％重量损失vs.温度。

图5是TGA数据的图示，显示了(MeCp)Ti(OMe)₃的％重量损失vs.温度。

图6是一张关于(MeCp)Ti(OiPr)₃和(MeCp)Ti(NMe₂)₃的粘度测定的图表。

图7是一张图示，对比了(MeCp)Ti(OiPr)₃与两种标准前体比较的ALD生长数据。

图8是一张图示，显示了厚度随着循环数的增大，证明了(MeCp)Ti(OiPr)₃在200℃下的ALD行为。

图8A是一张图示，显示了关于(MeCp)Ti(OiPr)₃的ALD的生长速率vs.沉积温度。

图9是TGA数据的图示，显示了(MeCp)Ti(NMe₂)₃的mg vs.温度/时间。

图10是TGA数据的图示，显示了(MeCp)Ti(OtBu)₃的mg vs.温度/时间。

图11表示在150℃下、(MeCp)Ti(NMe₂)₃的¹H NMR结果。

图12表示在150℃下、(MeCp)Ti(OMe)₃的¹H NMR结果。