[发明专利]铝化合物和使用该铝化合物形成含铝膜的方法

说明书

本公开涉及一种新型含铝化合物、制备该含铝化合物的方法、包含含铝前体化合物的用于形成膜的前体组合物、以及使用用于形成膜的前体组合物形成含铝膜的方法。

技术领域

本公开涉及一种新型含铝化合物、制备该含铝化合物的方法、包含含铝前体化合物的用于形成膜的前体组合物、以及使用用于形成膜的前体组合物形成含铝膜的方法。

背景技术

已知包含三甲基铝(在下文中也称为“TMA”)的各种含铝化合物为用于化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)的前体。

在使用等离子体的ALD中，等离子体增加前体的反应性，扩大前体的选择范围，改善薄膜的特性，缩短形成薄膜的时间，并且增加ALD过程的生产率。然而，当使用等离子体沉积薄膜时，有可能基板和/或其上的薄膜将被等离子体中的离子损害，并因此可能降低薄膜的特性。另外，等离子体不能渗透到深槽和窄槽，并因此具有均匀厚度的含铝膜(特别是氮化铝(在下文中也称为“AIN”)膜)不能通过等离子体增强的ALD(PEALD)在深槽和窄槽中形成。因此，为了在具有深沟(槽)的基板的表面上或多孔基板上形成均匀含铝膜，需要适用于不使用等离子体的热ALD的前体。

已知一种通过交替地应用TMA和氨(NH₃)来形成氮化铝的方法。然而，当TMA和NH₃根据常规方法交替地应用时，膜生长不能饱和而是在ALD气体供应循环期间通过增加TMA供应时间和NH₃供应时间来连续增加，并因此不以逐层模式行进。另外，随着基板温度增加，每个气体供应循环的膜生长也逐步增加。因此，交替供应TMA和NH₃的ALD未显示ALD的优点，即尽管一个气体供应循环中的来源气体供应时间和基板温度发生变化仍有均匀膜生长[参见D.Riihelδ等人“Low temperature deposition of AIN films by an alternate supplyof trimethyl aluminum and ammonia,”Chemical Vapor Deposition,卷2,277(1996)]。因此，TMA和NH₃不适用于在半导体装置生产过程中精确控制AlN膜生长。使用NH₃和AlCl₃替代TMA进行热ALD能够在500℃或更大的高温下形成氮化铝膜。然而，AlCl₃是在高温下升华的固体并因此不便在半导体装置制造装置中使用并且当膜需要在低温下形成时不能使用。

Kyle J.Blakeney和Charles H.Winter公开了在室温下呈固体的氢化铝络合物的H₂Al[N^tBu(CH₂)₂NMe₂]，其可用于沉积铝金属膜[参见Kyle J.Blakeney和CharlesH.Winter,“Atomic Layer Deposition of Aluminum Metal Films Using a ThermallyStable Aluminum Hydride Reducing Agent”,Chem.Mater.,30,1844-1848,(2018)]。然而，该文件公开了H₂Al(N^tBu(CH₂)₂NMe₂)可以用于沉积Al金属膜，但并未公开氮化铝膜的沉积。另外，H₂Al(N^tBu(CH₂)₂NMe₂)在室温下是固体并因此不适用于如今在半导体装置生产设备中使用的液体递送系统。

发明内容

技术问题

本公开意在提供一种新型含铝化合物、制备该含铝化合物的方法、包含含铝前体化合物的用于形成膜的前体组合物、以及使用用于形成膜的前体组合物形成含铝膜的方法。