[发明专利]含氮官能团取代烷氧基稀土金属镧和钆配合物及其合成方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及金属有机配合物及其合成方法，具体地说是涉及一系列含氮官能团取代烷氧基稀土金属镧和钆配合物及其合成方法与其作为ALD前驱体在制备高K材料方面的应用。

技术背景

随着集成电路的飞速发展，SiO₂作为传统的栅介质将不能满足金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)器件高集成度的要求，需要一种新型高K材料来代替传统的SiO₂，这就要综合考虑以下几个方面的问题：①具有高介电常数、高的势垒和能隙；②在Si上有良好的热稳定性；③非晶态栅介质更理想；④具有良好的界面质量；⑤与Si基栅兼容；⑥处理工艺的兼容性；⑦具有良好的可靠性和稳定性。

目前被广泛研究用来替代传统SiO₂栅极氧化物的高K材料主要有以下几种：Al₂O₃、ZrO₂、HfO₂、(HfO₂)_x(Al₂O₃)_1-x、La₂O₃、Pr₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃和Nd₂O₃等([1]Lee B.H.，Kang，Nieh R.，Applied Physics Letters，2000，76：1926.[2]Wilk G.D.，Wallace R.M.，Anthony J.M.，Journal of Applied Physics，2001，89：5243.)。其中研究最多是ZrO₂、HfO₂和它们相关的硅化物。稀土氧化物由于具有高势垒和能隙(Pr₂O₃：～3.9，Gd₂O₃：～5.6eV)、高介电常数(Gd₂O₃，K＝16，La₂O₃，K＝30，Pr₂O₃，K＝26-30)，以及在硅底物上优良的热力学稳定三大优点，最近也引起了人们极大的兴趣。

原子层沉积(ALD)：可以被认为是一种CVD技术的变型，又可称作原子层外延(Atomic Layer Epitaxy，ALE)。最初是由芬兰科学家在20世纪70年代中期提出用于多晶荧光材料ZnS:Mn以及非晶Al₂O₃绝缘膜的研制。由于工艺设计表面化学过程的复杂性和沉积速度较慢，技术上一直没有突破，直到20世纪90年代中期，微电子和深亚微米芯片的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，这样的材料厚度降低到几个纳米数量级，人们对这一技术的兴趣在不断增强。

原子层淀积(ALD)是最有可能淀积高质量高K材料的方法之一，主要是因为它有自限制的薄膜生长特性，能精确地控制生长薄膜的厚度和化学组分，而且淀积的薄膜具有很好的均匀性和保形性。

ALD稀土类前驱体主要有如下几类：

(A)β-二酮化合物，(B)烷氧基化合物，(C)有机胺化物，(D环戊二烯型化合物和(E)脒基化合物