[发明专利]生成金属膜的方法

说明书

本发明属于在基材上生成薄无机膜的方法，特别是原子层沉积法的领域。其涉及一种制备金属膜的方法，其包括：(a)将含金属化合物由气态沉积至固体基材上，和(b)使具有经沉积的含金属化合物的固体基材与气态的还原剂接触，其中该还原剂为或至少部分形成固体基材的表面上的碳烯、硅烯或磷光体原子团。

描述

本发明属于在基材上生成薄无机膜的方法，特别是原子层沉积法的领域。

对于在基材上的薄无机膜的需求随着例如半导体工业中的不断小型化而增加，同时对于该类膜的质量的需求变得更严苛。薄金属膜用于不同目的，例如阻挡层、导电特征或覆盖层。数个生产金属膜的方法为已知的。它们中的一种将成膜化合物由气态沉积到基材上。为了使金属原子在中等温度下变成气态，必须提供挥发性前体，例如通过使金属与合适配体络合。为了将经沉积的金属配合物转化成金属膜，通常需要将经沉积的金属配合物暴露于还原剂。

通常使用氢气将经沉积的金属配合物转化成金属膜。尽管氢对相对贵金属如铜或银而言是相当好的还原剂，其对于次贵金属如钛或铝无法产生令人满意的结果。

WO2015/0 004 315 A1公开了具有醌型结构的还原剂。然而，这些还原剂于金属膜中留下显著量杂质，其对于一些应用，例如微芯片制造而言是不理想的。

Dey等于Theoretical Chemistry Accounts，第133卷(2013)，第1-7页公开于原子层沉积中用作还原剂的铜(I)碳烯氢化物配合物。然而，对于高纯度金属膜，微量铜对装置性能而言可能是有害的。

因此，本发明的一个目的为提供还原剂，其能够将与表面结合的金属原子还原成金属态，在金属膜中留下较少的杂质。该还原剂应容易处理；特别是可使其蒸发而分解越少越好。此外，该还原剂应为多用途的，因此其可应用于宽范围的不同金属，包括正电性金属。

这些目的通过一种制备金属膜的方法实现，该方法包括：

(a)将含金属化合物由气态沉积至固体基材上，和

(b)使具有经沉积的含金属化合物的固体基材与呈气态或于溶液中的还原剂接触，

其中该还原剂为或至少部分形成固体基材的表面上的碳烯、硅烯(silylene)或磷光体原子团(phosphor radical)，

其中该碳烯为通式(I)、(II)、(IVa)、(IVb)、(Va)或(Vb)的化合物

其中R为氢、烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

X为C、Si或P，

Y为S、NR或CR₂，

Z为不存在、H、烷基、卤素、胺、PR₂或硼物质，且

n为0、1或2。

本发明进一步涉及碳烯、硅烯或磷光体原子团作为原子层沉积法中的还原剂的用途，其中该碳烯为通式(I)、(II)、(IVa)、(IVb)、(Va)或(Vb)的化合物。

本发明的优选实施方案可参见描述和权利要求。不同实施方案的组合落入本发明的范围内。

本发明方法用于制备金属膜。就本发明而言，金属膜如在具有高电导率，通常至少10⁴S/m，优选至少10⁵S/m，特别是至少10⁶S/m的电导率的含金属膜领域中所通常使用的。