[发明专利]一种新型薄膜沉积铝前驱体及其制备方法

说明书

一种新型薄膜沉积铝前驱体，其特征在于，具有如下的结构式(I)的分子结构，其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅表示氢原子、C₁～C₆烷基、C₂～C₅链烯基、C₃～C₁₀环烷基、C₆～C₁₀芳基或—Si(R₀)₃、以及上述基团的卤素取代基团，其中R₀为C₁～C₆烷基或者其卤素取代基团，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅相同或相异。依照本发明，研发了热稳定好、不易分解的薄膜沉积前驱体，便于储存和运输，高温挥发性好，可通过CVD/ALD工艺制备含铝薄膜如铝金属薄膜、含铝的氧化物薄膜、含铝的氮化物薄膜、含铝的合金薄膜，成膜性能优良。

技术领域

本发明涉及一种新型薄膜沉积铝前驱体及其制备方法和用途，尤其适用于原子层沉积技术，涉及半导体及纳米技术领域。具体的说，涉及一种性质稳定，不易分解，高温挥发性优良，便于储存和运输的薄膜沉积铝前驱体物质。

背景技术

随着半导体技术的快速发展，器件的制作工艺与技术也发生了变革，薄膜越来越多地被应用，相应薄膜的制作技术也随之不断改进，化学气相沉积(CVD)与传统技术相比有许多优势，而原子层沉积(ALD)技术在一些领域有着更大的优势。

在CVD/ALD工艺技术中，前驱体的性质至关重要。在常温下，前驱体应当有较高的稳定性，以便于生产、运输和储存；同时还应当有较高的挥发性，以便使前驱体随载气进入沉积室。除此之外，对于CVD前驱体而言，在较高的温度(沉积温度)下应当有较好的热分解性能，以便沉积出合适的膜；对于ALD前驱体而言，在较高的温度(沉积温度)下依然应有较高的热稳定性以避免自身的热分解，同时与另一种源具有较好的反应性以便沉积成膜。由于对前驱体稳定性、挥发性等性质的苛刻要求，真正能够用于成膜的前驱体并不多，发明合适的前驱体成为CVD/ALD的关键技术之一。

就铝及含铝薄膜的沉积技术来说，铝前驱体的稳定性一直是本技术领域的一个技术难题。在国外，2003年美国专利US20030224152A1公开了一系列烷基铝、铝烷与胺的复合物等CVD前驱体；2007年专利WO2007/136184A1公开了胺基硼烷基铝烷复合物作为CVD前驱体。而在ALD技术中，所使用的前驱体也都是前述的这些在CVD中得以应用的有限前驱体。在国内，专利申请号201310450417.3公开了一种通过ALD技术沉积氧化铝膜的方法，前驱体也为烷基铝(三甲基铝)。上述铝前驱体具有良好的挥发性，广泛地应用在现有CVD/ALD技术中，但均存在以下问题：

(1)常温都易分解，性质极不稳定，对存储的设备要求高，且储存过程中可分解生成氢气和金属铝，金属铝反过来催化分解反应，有发生爆炸的危险，不利于储存、运输及后续使用。

(2)在通过ALD沉积薄膜过程中，由于前驱体的热稳定性能不佳而发生热分解反应，伴随着发生了CVD，严重限制了ALD的优势。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术存在的缺点提出的，其所解决的技术问题是提供一系列常温下性质稳定，不易分解，便于储存和运输，而在实际应用过程中挥发性优良、不发生热分解，适用于ALD技术的铝前驱体，以及这种前驱体的制备方法和用途。

本发明提供了一种新型薄膜沉积铝前驱体，其特征在于，具有结构式(I)的分子结构：