[发明专利]用于化学气相沉积的金属前体溶液

说明书

相关申请的交叉参考

本专利申请要求2007年4月16日提交的、序列号为60/911,970的美国临时专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及用于化学气相沉积的金属前体溶液。

背景技术

半导体制造业长期使用含金属源的前体，用于包括原子层沉积的化学气相沉积方法，以利用包含前体的这些金属源在基底上制造保形(conformal)的含金属薄膜，基底如硅、氧化硅、金属氮化物、金属氧化物和其他含金属的层。在这种制造方法中，输送含有多个来源的前体的特别有益的方法是采用含有液体金属前体的净(neat)液体源或溶解于溶剂中的金属源前体溶液，闪蒸以气化该混合物，然后将所得蒸气输送到反应器。如果在制造方法中，反应将包括前体的金属源转化成不溶的或不挥发的产物，或转化成不同化学或物理特性的材料，那么包含在该产物中的成分可能无法触及基底且沉积膜的化学计量比可能不合适。

在某些情况下，有时能够通过使用与金属配位的相同配体来导致配体交换退化(degenerative)反应(即其中的交换配体与原始配体相同)来避免如此的问题。当前体是以液体溶液形式提供，且溶剂含有与金属或前体的配体反应的部分以产生不希望的反应副产物时，前述的问题也可能发生。

以下参考文献用于举例说明用于制备保形的含金属薄膜的含有金属源的前体溶液：US 5,820,664；US 6,225,237；US 6,984,591；US2006/0269667；Lee，D.-J.，S.-W.Kang和S.-W.Rhee(2001).″Chemical vapor deposition of ruthenium oxide thinfilms from Ru(tmhd)3 using direct liquid injection.″Thin Solid Films 413：237；US6,111,122；Moshnyaga，V.，I.Khoroshun，A.Sidorenko，P.Petrenko，A.Weidinger，M.Zeitler，B.Rauschenbach，R.Tidecks和K.Samwer(1999).″Preparation of rare-earthmanganite-oxide thin films by metalorganic aerosol deposition technique.″AppliedPhysics Letters 74(19)：2842-2844；US 5,900,279；US 5,916,359；和JP 06234779。

发明内容

本发明主要涉及一种适用于化学气相沉积方法的含有金属源的前体溶液的改进，该化学气相沉积方法包括循环的化学气相沉积和原子层沉积，以在基底上形成保形的含金属薄膜，和这些方法。更具体地，金属源前体溶液含有(arecomprised of)：(i)至少一种包括金属的金属配位络合物，该金属与至少一种配体配位连接呈稳定的络合物，以及(ii)含有有机酰胺的溶剂，用于这种含金属源的前体。优选，用于金属络合物的配体选自：β-二酮化物(diketonate)、β-酮亚胺化物(ketoiminate)、β-酮酸酯、烷基、羰基、烷基环戊二烯基、和烷氧基。

通过使用这些溶液，能够获如下优点：

提供以液体溶液形式的金属源前体组合物，以将组成金属(一种或多种)同时输送到沉积地点，例如化学气相沉积或原子层沉积腔的能力；

提供抵抗不利的配体交换反应的溶液的能力；

提供含有高沸点的直链或环状有机酰胺溶液的能力；

通过将有机酰胺与金属中心配位以稳定液体和气相中金属络合物的能力；

通过直接液体喷射设备以促进金属络合物气化的能力；以及，

调整前体溶液物理性能例如粘度以易于输送的能力。

附图说明

图1是1.0M异丙醇钛的N-甲基-2-吡咯烷酮(pyrrolidinone)溶液的热重分析法(TGA)。

图2是0.1M三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮化)镧的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液的TGA。

图3显示了四(乙基甲氨基)锆(TEMAZ)的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液的TGAs：A(10％NMP以TEMAZ计)；B(40％NMP以TEMAZ计)；C(50％NMP以TEAM计)。

图4是0.3M四(二甲氨基)铪的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液的TGA。