[发明专利]有机金属化合物及其方法

说明书

本发明提供了一类有机金属化合物。所述化合物在结构上对应于式1：(A)_X‑M‑(OR³)_4‑x其中：A选自由‑NR¹R²、‑N(R⁴)(CH₂)_nN(R⁵R⁶)、‑N＝C(NR⁴R⁵)(NR⁶R⁷)、OCOR¹、卤素和Y组成的组；R¹和R²独立地选自由H和具有1至8个碳原子的环状或无环烷基组成的组，条件是R¹和R²中的至少一个必须不是H；R⁴，R⁵，R⁶和R⁷独立地选自由H和具有1至4个碳原子的无环烷基组成的组；Y选自由含有至少一个氮原子的3‑至13‑元杂环自由基组成的组；R³是具有1至6个碳原子的环状或无环烷基；M选自由Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf组成的组；x是1至3的整数；以及n是1至4的整数。本发明化合物可用作化学相沉积方法，诸如原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体辅助ALD和等离子体辅助CVD中的前驱体。本发明还提供了低温气相沉积金属氧化物薄膜诸如SiO₂薄膜的方法。

技术领域

本发明涉及有机金属化合物，其可用作金属氧化物气相沉积的前驱体。本发明的有机金属化合物包含一种或多种强路易斯碱(Lewis base)配体。本发明还涉及在氧化剂存在下使用此类化合物作为催化剂的金属氧化物的低温气相沉积。

背景技术

随着晶体管尺寸的不断减小，在高温下使用标准方法的SiO₂和其他金属氧化物的热沉积会产生挑战。高温的使用导致一些元素的扩散。这种扩散改变了晶体管的基本性能。并因此，设备被损坏。因此，优选用于高k应用的优质SiO₂和金属氧化物的低温热沉积。然而，通常，SiO₂的热(即高温)沉积是优选的，因为等离子体辅助的沉积会损坏下面设备的结构。二氧化硅(SiO₂)是硅微电子设备中一种常见的介电材料。通过硅在700～900℃之间的热氧化形成高质量的SiO₂。还通过化学气相沉积(CVD)沉积SiO₂；一些此类方法利用了等离子体技术。然而，CVD在高纵横比结构中不是共形的并且在沟槽和通孔中显示出空隙形成。

原子层沉积(ALD)方法可用于获得薄膜生长的共形性和原子层控制。原子层沉积(ALD)是一种基于顺序、自限性表面反应的生长方法。使用ALD沉积各种材料，包括氧化物、氮化物和各种金属。

尽管其重要性，但是SiO₂ALD很难实现。使用SiCl₄和H₂O的SiO₂ALD需要高温(>325℃)以及大的反应物曝光量(>109L(1L)10^-6Torr)。NH₃或吡啶的使用允许接近室温的温度和～103-104L曝光量的使用。然而，这些方法产生的副产物可能导致真空管线的堵塞、膜中胺盐酸盐的掺入，并且因此，膜的最终质量非常差。

然而，在这些方法中卤化物的使用导致在沉积过程中释放出腐蚀性HCl。此外，释放的HCl可与胺催化剂反应形成氯化物盐，导致膜污染，从而导致膜的质量差。

为了避免使用卤化物，已经尝试使用各种反应物如烷氧基硅烷、氨基硅烷和异氰酸酯，使用各种不同的催化剂和反应条件进行SiO₂ALD。这些方法具有许多缺点，例如需要大的反应物暴露，长的沉积时间或导致沉积膜的污染。

发明内容

本发明提供了一类有机金属化合物。该化合物在结构上对应于式1：