[发明专利]用于形成含金属的材料的循环沉积方法及包含含金属的材料的膜和结构

说明书

公开了一种沉积含金属的材料的方法。所述方法可包括循环沉积技术的使用，如循环化学气相沉积和原子层沉积。含金属的材料可包括金属间化合物。还公开了一种包括所述含金属的材料的结构和一种用于形成所述材料的系统。

联合研究协议的合作对象

本文要求保护的发明是根据或代表和/或结合赫尔辛基大学(the University ofHelsinki)与ASM微量化学公司(ASM Microchemistry Oy.)之间的联合研究协议进行的。所述协议在作出所要求保护的本发明的日期当天和之前有效，并且所要求保护的本发明是作为在所述协议的范围内进行的活动的结果而作出。

技术领域

本公开总的涉及用于在基板的表面上沉积含金属的材料的方法、包含含金属的材料的膜和结构及用于沉积含金属的材料的反应器和系统。

背景技术

含金属的材料的沉积可用于各种器件如半导体器件、平板显示器件、光伏器件、微电子机械系统(MEMS)、磁阻器件、超导电器件、储能(例如，储氢)器件、锂或钠离子电池等的制造中和/或用于形成催化材料。对于许多应用，常常期望以均匀和/或保形的方式在表面上方沉积含金属的材料，所述表面可包括三维特征，如沟道和/或突出部，这些三维特征可能具有相对高的纵横比。

近来，由于它们相对独特的物理和化学性质，人们对各种器件的形成中金属间化合物的可能使用的兴趣已经增长。金属间化合物通常具有特定的、有序的结晶结构，其可不同于由相同金属形成的合金；所述特定的结构可带来优于非金属间化合物的材料性质。这样的性质包括例如磁阻、超导性、催化活性和储氢容量。举例来说，已经研究了以不同的化学计量含Co或Ni和Sn的金属间化合物作为用于Li-和Na-离子电池的阳极材料、作为用于磁器件的铁磁材料以及用于催化的目的。

含金属的材料，如具有不同化学计量的Co-Sn和Ni-Sn，包括材料的金属间Co₃Sn₂和Ni₃Sn₂相，通常已通过例如球磨、电弧熔化、不同的基于溶液的技术、溶剂热和水热路线、电沉积、溅射和电子束蒸发来制备。已采用从两种单源反应物Me₃SnCo(CO)₄和Ph₃SnCo(CO)₄的化学气相沉积(CVD)来沉积具有1:1的化学计量并仅含微量Co₃Sn₂的Co和Sn的合金。也已通过使用SnMe₄和Ni基板进行CVD、然后在高温下进行氢处理来沉积Ni₃Sn、Ni₃Sn₂和Ni₃Sn₄。尽管可使用这样的技术来形成金属间化合物，但这样的技术通常不太适合于在基板的表面上形成金属间材料的均匀、保形膜。

可使用循环沉积技术如原子层沉积来以受控且可重现的方式在基板表面上的复杂三维结构上方以相对均匀(例如，均匀的结晶结构、均匀的组成和/或均匀的厚度)且保形的方式沉积材料。然而，这样的技术通常尚未被用于沉积若干含金属的材料，包括金属间化合物。相反，特别地，金属间化合物通常使用其他技术来形成和/或需要额外的、通常高温的工艺。

相应地，需要用于形成含金属的材料如金属间化合物的改进方法。另外，需要用于形成含金属的材料的均匀和/或保形膜的改进技术。

此部分中提供的问题的任何讨论仅出于为本发明提供上下文的目的引入而不应视为承认任何或所有这些讨论在完成本发明时是已知的。

发明内容

提供此概述是为了以简化的形式引入一系列概念。下文将在本公开的实例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。本发明内容无意于一定确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也无意于用来限制所要求保护的主题的范围。