[发明专利]用于选择性形成含金属膜的化合物及方法

说明书

提供了用于选择性形成含金属膜的化合物。还提供了形成含金属膜的方法。这些方法包括例如在第一基材表面上通过第一沉积工艺形成阻挡层及例如在第二基材表面上通过第二沉积工艺形成该含金属膜。

技术领域

本发明技术总体上涉及化合物及沉积方法、特别地涉及用于在基材表面上选择性含金属膜生长的化合物及方法。

背景技术

薄膜并且特别是含金属的薄膜具有多种重要的应用，比如在纳米技术和半导体设备的制造中。此类应用的实例包括高折射率光学涂层，防腐蚀涂层，光催化自清洁玻璃涂层，生物相容性涂层，介质电容器层，以及场效应晶体管(FET)、电容器电极、栅电极、粘合剂扩散屏障和集成电路中的栅介电绝缘膜。金属薄膜和介电薄膜也用于微电子学应用，比如用于动态随机存取存储器(DRAM)应用的高κ介电氧化物和用于红外检测器和非易失性铁电随机存取存储器(NV-FeRAM)中的铁电钙钛矿。

可使用各种前体来形成含金属的薄膜，并且可使用多种沉积技术。此类技术包括反应溅射、离子辅助沉积、溶胶-凝胶沉积、化学气相沉积(CVD)(也称为金属有机CVD或MOCVD)和原子层沉积(ALD)(也称为原子层外延)。CVD和ALD方法越来越多地被使用，因为它们具有增强的组成控制、高的膜均匀性和有效的掺杂控制的优点。

CVD为化学方法，其中使用前体以在基材表面上形成薄膜。在典型的CVD方法中，使前体在低压或环境压力反应室中通过基材(例如晶片)表面。前体在基材表面上反应和/或分解，从而产生沉积材料的薄膜。通过使气流通过反应室来去除挥发性副产物。可能难以控制沉积膜厚度，因为其取决于许多参数(比如温度、压力、气流体积和均匀性、化学消耗效应、和时间)的协调。

ALD还是用于薄膜沉积的方法。它是基于表面反应的自限制性的、顺序的、独特的膜生长技术，其可提供精确厚度控制并将由前体提供的材料的共形薄膜沉积到不同组成的表面基材上。在ALD中，在反应期间分离前体。使第一前体通过基材表面，从而在基材表面上产生单层。从反应室泵送出任何过量的未反应前体。然后使第二前体通过基材表面且与第一前体反应，从而在基材表面上的第一形成膜单层上形成第二膜单层。重复此循环以产生期望厚度的膜。

然而，随着微电子部件(如半导体装置)的尺寸的持续减小，仍存在若干技术挑战，由此增加了对经改良的薄膜技术的需要。特别地，微电子部件可包括图案化，例如以形成导电路径或以形成互连。典型地，图案化经由蚀刻及光刻技术实现，但随着对图案化复杂性的需求增加，此类技术可具有挑战性。因此，对可在一个或多个基材上选择性地生长膜并在基材上实现经改良的图案化的化合物及薄膜沉积方法的开发存在显著关注。

发明内容

根据一个方面，提供了一种用于选择性形成含金属膜的化合物。该化合物在结构上对应于式I：

其中R¹和R²各自独立地可以是C₁-C₂₀-烷基，各自任选地被三氟甲基、羟基、腈基、烷氧基及氨基中的一个或多个取代。X¹可以是O或S并且X²可选自由以下组成的组：R³、NR⁴R⁵、-SR⁶和-OR⁷，其中R³、R⁴、R⁵、R⁶、和R⁷各自独立地可以是C₁-C₂₀-烷基，各自任选地被三氟甲基、羟基、腈基、烷氧基及氨基中的一个或多个取代。

根据另一方面，提供了一种形成含金属膜的方法。该方法包括在第一基材表面上通过第一沉积工艺形成阻挡层及在第二基材表面上通过第二沉积工艺形成含金属膜。第一沉积工艺包括气化如本文所述的结构上对应于式(I)的化合物。第二沉积工艺包括气化至少一种金属络合物。第一基材表面可包括金属材料并且第二基材表面可包括介电材料或金属氧化物。