[发明专利]一种含铌或钽的有机化合物的制备方法、产物及应用

说明书

本发明提供了一种含铌或钽的有机化合物的制备方法，能够将iPrN＝M(NR₁R₂)₃(M为Nb或Ta)的产率提升至60％以上，其产物iPrN＝M(NR₁R₂)₃(M为Nb或Ta)具有更适合的分解温度，在热型ALD或PEALD制备薄膜领域的应用，能够满足热型ALD或PEALD对前驱体的温度要求，能够实现了更高温度的金属氧化物、氮化物薄膜的ALD沉积。

【技术领域】

本发明属于化学领域，尤其涉及一种含铌或钽的有机化合物的制备方法、产物及应用。

【背景技术】

由于薄膜纯度以及绝佳的覆盖率等固有优点，ALD(原子层沉积)技术早从21世纪初即开始应用于半导体加工制造。DRAM电容的高k介电层率先采用此技术，但近年来ALD在其他半导体工艺领域也发展出愈来愈广泛的应用。随着器件中3D结构越来越复杂，DRAM芯片沟槽的深宽比越来越大，只有用热型ALD的沉积方式才可以实现均匀、完整的沉积覆盖。

一个成功的ALD工艺，必须要有适合的前驱体，即需要携有目标元素、呈气态或易挥发液态、具备化学热稳定性、同时具备相应的反应活性或物理性能的物质作为前驱体。Ta₂O₅、TaN、Nb₂O₅、NbN等含铌或钽的薄膜在某些半导体领域具有非常优异的性能，如高的介电常数、高的折射率或者高密度，是非常有潜力的薄膜。但是，其对应的前驱体材料选择范围却很窄，能应用于ALD工艺中的前驱体则更少。

最初用于ALD工艺的含钽前驱体为TaCl₅，但是TaCl₅腐蚀性强，易对沉积腔体造成损害；接着，Ta(NMe₂)₅(缩写为PDMAT)成为更常用的一种前驱体材料，但是该前驱体为固体，在前驱体蒸气导入到沉积腔体的过程中，易将固体颗粒引入腔体，造成器件失效(参考文献：High-performance imido–amido precursor for the atomic layer depos ition ofTa₂O₅，T.Blanquart et al，Semicond.Sci.Technol.27(2012)073003)；后来人们更多地选择带有亚胺基的材料代替常用的PDMAT，最常见的结构为tBuN＝Ta(NEtMe)₃，即叔丁基亚胺基三(乙基甲基胺基)钽，但这个分子在室温下就开始很缓慢地分解，最高沉积温度也不过250℃(参考文献：Vapor Pressures of(3-(Dimethylamino)propyl)dimeth ylindium,(tert-Butylimino)bis(diethylamino)cyclopentadienyltantalum,and(tert-Butylimino)tris(ethylmethylamino)tantalum，J.Chem.Eng.)，不能满足热型ALD对前驱体温度的要求，也限定了薄膜很多性能的提升(如特定晶向的生成、高介电常数维持等)。

同样的，以前常用的含铌的前驱体材料包括：Nb(OEt)₅，但其沉积速率低(约0.3A/cycle)；或用NbCl₅、NbF₅等卤化物，但是产生的HCl或HF对腔体有明显的腐蚀；tBuN＝Nb(NEtMe)₃，但该前驱体热稳定性一般，蒸气压较低，限制了其在高温条件下的应用，也易导致产物薄膜中C含量较高。