[发明专利]采用单环戊二烯基三烷氧基铪和锆前体通过原子层沉积制备薄膜的方法

说明书

本申请是2008年9月10日提交的标题为“采用单环戊二烯基三烷氧基铪和锆前体通过原子层沉积制备薄膜的方法”的中国专利申请200880106859.3的分案申请。

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60/972,451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60/972,488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铪和/或锆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金属的膜的方法。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对应于式II：

(式II)

其中：

M是Hf或Zr；

R是C₁-C₆-烷基；

n是零、1、2、3、4或5；

L是C₁-C₆-烷氧基。

在另一个实施方案中，提供了通过液体注射原子层沉积形成含金属的膜的方法，其中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III：

(式III)

其中：

M是Hf或Zr；

R是C₁-C₆-烷基；

n是零、1、2、3、4或5；

L是氨基，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是热重量分析(TGA)数据的图示，显示了(MeCp)Hf(OtBu)₃的mg vs.温度/时间。

图2是TGA数据的图示，显示了(MeCp)Hf(NMe₂)₃的mg vs.温度/时间。

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

图4是TGA数据的图示，显示了(MeCp)Zr(NMe₂)₃的mg vs.温度/时间。

发明详述

在本发明的各个方面，提供了利用基于铪和/或基于锆的前体通过ALD形成各种含铪的和/或含锆的膜的方法。

用本发明的方法产生或生长显示出高介电常数的含钛薄膜。本文所用的“介电薄膜”是指具有高电容率的薄膜。本文中通过ALD产生的膜是介电薄膜。

虽然不是承认作为现有技术，但是2007年6月14日公开的、TriChemical Laboratories的国际专利公开No.WO2007/066546报道了基于铪的前体，用于通过化学蒸气沉积过程或原子层沉积过程形成基于铪的膜。

虽然不是承认作为现有技术，但是2007年12月13日公开的、Air Liquide Societe的国际公开No.WO2007/141059报道了形成介电膜例如铪或锆氧化物膜的方法。