[发明专利]生成含金属或半金属膜的方法

说明书

本发明属于在基材上产生无机薄膜的方法，特别是原子层沉积方法的领域。本发明涉及一种制备含金属或半金属的膜的方法，其包括：(a)将含金属或半金属化合物由气态沉积至固体基材上，和(b)使沉积有含金属或半金属化合物的固体基材与通式(II)、(III)或(IV)化合物接触，其中E为Ge或Sn，R为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，R’为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，X为空、氢、卤化物基团、烷基、亚烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、氨基、脒化物基团或胍化物基团，L为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基。

本发明属于在基材上生成无机膜的方法，特别是原子层沉积方法的领域。

随着例如半导体工业中的持续小型化，对基材上的无机膜的需求增加，同时对该膜的质量要求变得更加严格。金属薄膜或半金属薄膜用于不同的目的，例如阻挡层、导电结构或覆盖层。已知数种生成金属或半金属膜的方法。其中之一是在基材上由气态沉积成膜化合物。为了在中等温度下使金属或半金属原子变成气态，必须提供挥发性前体，例如通过金属或半金属与合适的配体络合。为了将沉积的金属或半金属配合物转化为金属或半金属膜，通常需要将沉积的金属或半金属配合物暴露于还原剂。

通常使用氢气将沉积的金属配合物转化为金属膜。虽然氢作为还原剂对于相对贵的金属如铜或银起到相当好的作用，但对于更电正性的金属或半金属如钛、铝或锗，不能产生令人满意的结果。

WO 2017/093 265 A1公开了一种使用硅烯(silylene)作为还原剂来沉积金属膜的方法。尽管该还原剂通常产生良好的结果，但对于一些苛刻的应用，需要较高的蒸气压、稳定性和/或还原电势。

WO 2008/057 616 A2公开了锗配合物作为用于CVD/ALD生成金属薄膜的前体。然而，这些配合物不用作还原剂。

US 2008/108 175 A1公开了一种使用亚甲锗烷基化合物沉积含锗膜的方法。然而，所公开的化合物具有非常低的稳定性，因此不适合用作还原剂。

因此，本发明的目的是提供还原剂，其能够将表面结合的金属或半金属原子还原成金属或半金属态，而在金属或半金属膜中留下较少的杂质。还原剂应易于处理；特别地，应该可以在尽可能少分解下将它们蒸发。此外，还原剂在工艺条件下不应在沉积表面分解，但同时应具有足够的反应性以参与还原性表面反应。所有反应副产物都应该是挥发性的，以避免膜污染。此外，应该可以调节该方法，使得还原剂中的金属或半金属原子是挥发性的或结合在膜中。此外，还原剂应该是通用的，因此其可以应用于宽范围的不同金属或半金属，包括电正性金属或半金属。

这些目的通过一种制备含金属或半金属的膜的方法实现，其包括：

(a)将含金属或半金属化合物由气态沉积至固体基材上，和

(b)使沉积有含金属或半金属化合物的固体基材与通式(II)、(III)或(IV)化合物接触：

其中E为Ge或Sn，

R为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

R’为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基，

X为空、氢、卤化物(halide)、烷基、亚烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、氨基、脒化物(amidinate)基团或胍化物(guanidinate)基团，L为烷基、链烯基、芳基或甲硅烷基。

本发明的优选实施方案可以在说明书和权利要求中找到。不同实施方案的组合落入本发明范围内。