JP2006526705A - アミノアルミニウム前駆体を用いるアルミニウム含有膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】非自燃性のアミノアルミニウム前駆体を用いてＣＶＤ法またはＡＬＤ法によって酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたはアルミニウム酸窒化物の膜を形成するための堆積法を提供する。
【解決手段】
基板上にアルミニウム含有膜を形成する方法であって、化学構造Ａｌ(ＮＲ1Ｒ2)(ＮＲ3Ｒ4)(ＮＲ5Ｒ6)を持つ前駆体を準備し、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5及びＲ6の各々は、同じか又は異なり、水素及び少なくとも２つの炭素原子を含むアルキル基からなる群よりそれぞれ選択される。前駆体は、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物およびアルミニウム酸窒化物のうちの少なくとも１つを含む基板の上に膜を形成するために用いる。各Ｒ1-Ｒ6基は、同じものであってもよいし異なるものであってもよい、更にストレートであってもよいし分岐アルキル部分であってもよい。アルミニウム含有膜形成のために模範的な前駆体はトリス・ジエチルアミノ・アルミニウムである。

Description

本発明はアルミニウム含有膜の形成に係り、とくに、アルミニウム含有膜を形成するための化学前駆体に関する。
酸化アルミニウム膜は良好な電気絶縁特性および高い誘電定数を有しており、それによってこれらの膜が集積回路設計の層材料として極めて有利である。例えば、アルミニウム含有膜は、マイクロプロセッサおよびメモリ・デバイスで使用されるトランジスタおよびコンデンサの製造で重要な役割を演じている。さらに、集積回路デバイスのスケーリング寸法がナノメートル・スケールで減少し続けていることから、これらの膜はＭＯＳＦＥＴトランジスタ及びＤＲＡＭデバイスの容量構造の将来のゲート絶縁体層の形成誘電膜で重大な役割を演じそうである。特に、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート誘電体層およびＤＲＡＭメモリ装置の容量記憶媒体の優れた材料となるべき膜に含まれる酸化アルミニウムにおいて半導体技術の最近の進歩が見られる。
望ましい電気特性を有することに加えて、Ａｌ2Ｏ3膜は良好な化学的不活性および機械的強度特性を有している。このためＡｌ2Ｏ3膜は、ハードディスクヘッド上の保護層、集積回路包装および金属合金のための反腐食バリアのような非電子回路の用途にも広く使用されている。
Ａｌ2Ｏ3の堆積は、種々のアルミニウム前駆体（例えば、アルキル・アルミニウム及びアルキル・アルミニウム水素化化合物）を酸素源と連動して用いる化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の方法により伝統的に達成されてきている。半導体製造のための薄膜の堆積において、ＡＬＤは、絶えず縮小化し続けている半導体装置の例えばＡｌ2Ｏ3膜を非常に薄くかつ非常に均一な層を堆積させる必要があることから、特に望ましいものである。
ＣＶＤで共通に用いられる前駆体の１つの部類にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）のようなトリアルカリ・アルミニウム前駆体が含まれる。非特許文献１を参照のこと。
アルミニウム酸化物を堆積させる前駆体としてアルミニウム・イソプロプ酸化物も使用されている。非特許文献２を参照のこと。しかし、非特許文献２の化合物は、容易に重合するので、異なる蒸気圧を有する種々の異性体の混合物として存在する。従って、この前駆体の気化は、予測することが不可能であり、制御するのが困難である。さらに、その他に、Ａｌ2Ｏ3堆積用前駆体としてアルミニウム・２-エチルヘキサノエート（aluminum 2-ethyhexanoate）が用いられているが、その低い蒸気圧のために堆積速度が遅く、その結果、高いスループットが要望される状況ではこの混合物の効用が制限される。非特許文献３を参照のこと。
酸化アルミニウム膜を形成するための前駆体としてアルキル・アルミニウム化合物を用いることと関連する１つの欠点は、その多くが自燃性（例えば、空気中で自然に発火する）であり、これらの使用において安全に対する重大な危険が現われることにある。この種の危険をできるだけ避けるように今日の工業では強い関心が向けられている。
関連する不利な点は、特に過剰な酸素が存在するときに、ＣＶＤ室内の蒸気相の粉化されたアルミナの形成に結果としてなることがありえる酸素を有するこれらの化合物の高い反応性にある。
以下に、種々の膜堆積用途に使用可能性がある揮発性Ａｌ化合物のリストを列記する。
化合物 温度／圧力での相 自燃性又は非自燃性
ＡｌＨ（Ｍｅ）2 〜65℃/2.13kPaで液体 自燃性
ＡｌＨ（Ｍｅ）3 20℃/1.07kPaで液体 自燃性
Ａｌ（Ｅｔ）2Ｃｌ 液体 自燃性
Ａｌ（Ｅｔ）3 186℃/101.3kPaで液体 自燃性
Ａｌ（Ａｃａｃ）3 150℃/0.13kPaで固体 非自燃性
Ａｌ（６Ｆａｃａｃ）3 50℃/13.3kPaで固体 非自燃性
Ａｌ（Ｔｈｄ）3 150℃/1.33kPaで固体 非自燃性
Ａｌ（ｉ-ＯＰｒ）3 132℃/0.80kPaで固体 非自燃性
Ａｌ（ｔ-ＯＢｕ）3 156℃/0.27kPa 非自燃性
Ａｌ2（Ｅｔ）3（ｓ-ＯＢｕ）3 〜185℃/5.33kPaで液体 非自燃性
但し、Ｍｅ＝メチル
Ｅｔ＝エチル
Ｏｐｒ＝プロポキシ酸化物
Ｏｂｕ＝ブトキシ酸化物
Ａｃａｃ＝アセチルアセトネート（2,4ペンタンジオネート）
Ｔｈｄ＝テトラメチルヘプタンジオネート
６Ｆａｃａｃ；ヘキサフルオロアセチルアセトネート
上記リストした可能性のある前駆体のうちのいくつかはアルミニウム堆積プロセスでの効果的な使用のために十分な揮発性を有している。しかし、これらの化合物の多くは自燃性(pyrophoric)であり、これらの使用において特に工業環境において実質的に安全に対するリスクがある。自燃性(pyrophoricity)に加えて、これらの化合物は、膜の炭素結合の電位（potential）のために高誘電絶縁体用途に不適正であるアルミニウム−炭素（Ａｌ-Ｃ）結合を含んでおり、次々に抵抗性の低減を促進させる。これは、漏洩電流の増加を促すためゲート誘電体やコンデンサ膜において明らかに不利である。
さらに、上記リストの残りの非自燃性化合物の多くは、アルミニウム−酸素（Ａｌ-Ｏ）結合を含んでいる。これらの結合はアルミニウム−窒素（Ａｌ-Ｎ）結合（71kcal/モル）に比べてかなり強く（122kcal/モル）、このため堆積プロセスにおいて酸素の代わりに窒素を用いるとかなり異なるものとなる。そのようにするために膜堆積全体（典型的にはプラズマ窒化処理）において追加プロセス工程が要求される。プロセス工程の増加は、今日の半導体工業界において経済競争に耐えるためにぎりぎりの要素である信頼性を全般的に低下させる。
さらに高温又はプラズマのような高エネルギープロセスの使用は、処理運転コストを低減させるばかりでなく、ＣＭＯＳデバイス内のトランジスタの臨界ゲート誘電体層の品質にとって有害でもある。したがって、アルミニウム酸化物または他の膜を形成する際には強固なＡｌ-Ｏ結合がない前駆体を用いることが望ましい。このようなタイプの前駆体は化学処理を経て得られた酸化物と窒化物との間のプロセス調和性に有利なものを提供する。
アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）膜を堆積させるためにアルミニウムジメチルアミドが使用された（非特許文献４参照）。原理的にはアルミニウムジメチルアミドは酸化剤の存在下ではＡｌ2Ｏ3を産出させるものでもあるかもしれない。しかし、アルミニウムジメチルアミドは、二量体として存在し、室温で固体である。これらの属性の両方ともが気相堆積法のためには良い性質ではない。
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本発明の目的は、非自燃性のアミノアルミニウム前駆体を用いてＣＶＤ法またはＡＬＤ法によって酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたはアルミニウム酸窒化物の膜を形成するための堆積法を提供することにある。
本発明の他の目的は、堆積法のためにハロゲン、Ａｌ-Ｏ結合及び／又はＡｌ-Ｃ結合を除外するアミノアルミニウム前駆体を提供することにある。
本発明の更なる目的は、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ2）膜のなかでＡｌ2Ｏ3の結合を容易にするためにハフニウム前駆体と互換性を持つアミノアルミニウム前駆体を提供することにある。
上述した目的は個々に達成されるおよび／または、それは組合せおよびそれにおいて意味されなくてある、本発明は明白に、本願明細書に取り付けられる請求項によって必要である限り、目的のうちの少なくとも２つが結合されることを必要として、解釈される。
本発明の膜形成方法では、基板上にアルミニウム含有膜を形成する方法であって、化学構造Ａｌ(ＮＲ1Ｒ2)(ＮＲ3Ｒ4)(ＮＲ5Ｒ6)を持つ前駆体を準備し、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5及びＲ6の各々は、水素及び少なくとも２つの炭素原子を含むアルキル基からなる群よりそれぞれ選択され、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物およびアルミニウム酸窒化物のうちの少なくとも１つを含む基板の上に膜を形成するために前駆体を用いる。各Ｒ1-Ｒ6基は、同じものであってもよいし異なるものであってもよい、更にストレートであってもよいし分岐アルキル部分であってもよいし半分（moieities）であってもよい。例えば、Ｒ1-Ｒ6基のいかなるアルキル基も、ｎが少なくとも１である化学式（ＣＨ2）nＣＨ3を有する直鎖基でありえる（例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、その他）。また、いかなるＲ1-Ｒ6基のアルキル基も、イソプロピル、イソブチル、第三ブチルなどに限定されるものではないが、分岐した鎖基でありえる。
好ましくは、Ｒ1-Ｒ6基の各々のアルキル基は、５つ以上の炭素原子を含まない。特に、ＣＶＤ又はＡＬＤによってアルミニウム含有膜を形成するのに有用であると判明した好適な前駆体は、トリス・ジエチルアミノ・アルミニウムまたはＡｌ（ＮＥｔ2）3である。さらに、Ａｌ-ＯおよびＡｌ-Ｃ結合を除外する本発明のアルミニウム含有膜を形成するのに有用である前駆体であることが強調される。
前駆体は、酸化アルミニウム(Ａｌ2Ｏ3)膜、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）膜および／またはアルミニウム酸窒化物(Ａｌ-Ｏ-Ｎ)膜を堆積させるために用いてもよい。同じであるか異なる構造をもつ上記式の前駆体を組合せて使用することができる。好ましくは、アルミニウム窒化物膜またはＡｌ2Ｏ3膜を堆積させるために単一の前駆体を用いる。好ましくは、共同薬剤として湿分を用いる。好ましくは、Ｏ：Ｎ比率は酸窒化物膜のために制御される。
前駆体構造に酸素がない場合であっても、共反応体蒸気に含まれる種々の酸素を用いて酸化物または酸窒化物膜が発生しうる。この種の共反応体を伴う酸化物膜または酸窒化物膜の堆積は、化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）のいずれであっても行われる。いずれの堆積法であっても、前駆体は堆積のために基板を含む反応室に入る前に最初に蒸発する。前駆体は、単独で用いてもよいし、本発明の他の前駆体または上記の式を持たない異なる前駆体と組み合わせて用いることができる。組み合わせて用いる後者の場合、膜を堆積させる際に２つの別々の気化器が好まれる。
Ａｌ2Ｏ3膜の形成は、室に蒸気を酸化させている共反応体を導くことによって達成される。前駆体に対する酸化剤の比率を減らすことによって、共反応体化学の使用は、Ａｌ2Ｏ3、からＡｌ-Ｏ-Ｎ、ＡｌＮまでの化学的化学量論の調和をもたらす。これは、製品用途に最適なものとなるようにするために化学量論を通して電気的な膜特性を微調整することが可能になるという更なる利点を有する。本発明を実施するために、適切な酸化剤の可能な原料としては酸素、窒素酸化物、ＣＯ2、水、アルコールおよびシラノールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ここで、適切な酸化剤の特定の選択は反応状況に依存する。トリス・ジエチルアミノ・アルミニウムは、例えばＣＶＤまたはＡＬＤ法の共反応体としてＨ2Ｏを用いると良好なＡｌ2Ｏ3膜を提供する。
特に、この前駆体をＡＬＤ法に用いるときに、膜厚が極めて薄い（例えば、約１００オングストローム未満）高順応膜が生成される。これらは、ゲート酸化物膜、ＭＯＳＦＥＴおよびＤＲＡＭメモリの容量構造の高い誘電層のための理想的な属性である。
アルキル・アミノＡｌ前駆体は、非自燃性であり、いかなる酸素からも自由で、ハロゲン化物（例えば、塩素）または金属カーボン結合であるので、特に本発明の堆積プロセスに有用である。これらの前駆体は、酸化物の化学量論の制御において柔軟性を有するので安全性の点で大きな利点を提供する。
上記でなお更なる本発明の目的、特徴および利点は、本発明の特定の実施例の以下の詳細な説明をよく考えることに明らかになる。
アルミニウム前駆体は、電子装置（例えば集積回路、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード）の製作において広く使用されている光電子工学のIIIとＩＶ半導体装置である。例えば、N.N. グリーンウッド,A.Earnshaw,要素の化学、パーガモン・プレス、1984を参照のこと。特に、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート誘電体層およびＤＲＡＭメモリ装置の容量記憶媒体のようにある臨界的用途の選択材料となるべき膜に含まれる酸化アルミニウムにおいて半導体技術の最近の進歩が見られる。
望ましい電気特性を有することに加えて、Ａｌ2Ｏ3膜は良好な化学的不活性および機械的強度特性を有している。このためＡｌ2Ｏ3膜は、ハードディスクヘッド上の保護層、集積回路パッケージおよび金属合金のための反腐食バリアのような非電子回路の用途にも広く利用されている。
上述したように、Ａｌ2Ｏ3膜の堆積は、アルキルアルミニウムまたはアルキルアルミニウム水素化化合物のような前駆体を用いて通常実施される。使用される前駆体の多くは、自燃性であり、それゆえにそれらの使用はかなりの危険を伴うものである。したがって、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）膜を製造するとき、同様に他の膜（例えば、膜およびアルミニウム酸窒化物（Ａｌ-Ｏ-Ｎ）膜およびアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）膜）を製造するときに、この種の前駆体と関連する危険を軽減したいということが要望されている。
本発明の方法は、非自燃性で、ハロゲンを含有せず、かつ、酸素を含有せず、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸窒化物の膜を生産する堆積法の前駆体としての用途のために、Ａｌ-Ｃ結合を持たないアミンアルミニウム化合物を提供することを含むものである。
前駆体の非自燃性の属性は、前駆体化合物を取り扱うことと関連する安全性の危険を低減する。その一方で、前駆体化合物からの酸素の除去は、膜化学量論の制御を高めるとともに、特定の用途に対する膜特性の適応性を向上させる。Ａｌ-Ｃ結合を無くすことは、膜中への炭素侵入の危険を最小にし、徐々に膜抵抗力を低下させ、比較的高い誘電絶縁体材料の電気性能を減少させる。
それに加えて、前駆体は、プロセスのためのシステム配管およびチャンバに対する腐食を防止するためにハロゲン無しであることが好ましい。例えば、前駆体内の塩素の存在は、最終製品内での塩化物膜の形成を促進することにつながることがある。さらに、ハロゲンが高ｋ誘電体膜内に配置されているときには、それらがサイトにチャージ捕捉され、かなり膜の電気特性を低下させることがあるので、ハロゲンは有害である。
堆積法に使用する前において化学前駆体が液相であることも好ましい。この理由は、液体の前駆体は固体の前駆体と比べてより容易により整合し制御してチャンバに輸送することができるからである。さらに、固体の前駆体の利用を避けることは、ＣＶＤまたはＡＬＤ法の間における前駆体の昇華と関連する相違点や不一致を除去する。それに加えて、前駆体は、堆積法において前駆体蒸気の適正な濃度とするために十分な揮発性を有することが好ましい。
最近では、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ2）膜内において結合されるＡｌ2Ｏ3に対する関心が増加してきている。したがって、ハフニウム前駆体に対してアミノアルミニウム前駆体が適合性をもつことが好ましい。これが特に役立つ実施例用途としてはゲート誘電体膜ＣＭＯＳデバイスの堆積がある。ここで、ハフニウム・アルミン酸塩膜組成物は望ましい電気特性を提供する。
本発明によれば、上記の基準を満たすアミノアルミニウム前駆体の一般的なクラスは、以下の化学的構造のアルキルアミノアルミニウムである。
Ａｌ(ＮＲ1Ｒ2)(ＮＲ3Ｒ4)(ＮＲ5Ｒ6)；
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5及びＲ6の各々は、水素及び少なくとも２つの炭素原子を含むアルキル基からなる群よりそれぞれ選択される。各Ｒ1-Ｒ6基は、同じものであってもよいし異なるものであってもよい、更にストレートであってもよいし分岐アルキル部分であってもよいし半分（moieities）であってもよい。例えば、Ｒ1-Ｒ6基のいかなるアルキル基も、ｎが少なくとも１である化学式（ＣＨ2）nＣＨ3を有する直鎖基でありえる（例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、その他）。また、いかなるＲ1-Ｒ6基のアルキル基も、イソプロピル、イソブチル、第三ブチルなどに限定されるものではないが、分岐した鎖基でありえる。前駆体は、全部が直鎖のアルキル基、全部が分岐した鎖のアルキル基、またはこれらの組み合わせをさらに含むことができる。
前駆体は堆積Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮまたはＡｌ-Ｏ-Ｎ膜に使用することができる。上記の化学的構造の前駆体の組合せを用いることができる。ここで、それぞれの前駆体は一つまたはそれ以上の他の前駆体として同じであるか又は異なる構造を有する。好ましくは湿気（例えば、水）を堆積プロセスの共同薬剤として用いる。好ましくは、単一の前駆体のみをアルミニウム窒化物膜またはＡｌ2Ｏ3膜を堆積させるために用いる。好ましくは、酸窒化物膜のためにＯ：Ｎ比率を制御する。
好ましくは、誘電定数が少なくとも約９になるように、Ａｌ2Ｏ3膜を堆積する。好ましくは、電気伝導率が１ＭＶ／ｃｍで約１０-6Ａ/cm2より大きくならないように、Ａｌ2Ｏ3膜を堆積する。より好ましくは、伝導率が１ＭＶ／ｃｍで約１０-7Ａ/cm2より大きくならないようにする。さらにより好ましくは、伝導率が１ＭＶ／ｃｍで約１０-8Ａ/cm2より大きくならないようにする。好適な堆積プロセスはＣＶＤまたはＡＬＤであることが好ましく、最も好ましくはＡＬＤを膜形成に用いる。
上記の化学的構造によって定義される前駆体化合物は多くの好ましい特徴を有するが、これに限定されるものではなく、それらが非自燃性であり、それらが適正な蒸気圧を有し、それら（例えば、ジエチルアミノ前駆体化合物）が周囲環境条件下で液体として存在し、それらが非ハロゲン化され、それらがＡｌ-ＯまたはＡｌ-Ｃ結合をもたない。さらに、これらの前駆体混合物は、合成するのが容易であり、不活性雰囲気中で安定であり、共通の配位子をもつ他の前駆体化合物（例えば、ハフニウム前駆体）とともに共堆積するのに適したものである。
ＣＶＤまたはＡＬＤのＡｌ2Ｏ3膜の堆積に特に有用であることが決められた１つの好適な前駆体は、トリス・ジエチルアミノ・アルミニウムまたはＡｌ(ＮＥｔ2)3である。この化合物を用いて形成された酸化アルミニウム膜は、非常に高い品質である。それに加えて、この前駆体は良好な化学的適合性を有し、ゲート酸化物ハフニウム前駆体テトラキス・ジエチルアミノ・ハフニウムを有する共堆積に特に適している。この適合性は、（双方の前駆体が同じ配位子を含むので）望ましくない配位子交換にかかわることなく２つの前駆体を一緒に混合することが有利であることを表わしている。９０ナノメートルを下回るデバイスの近い将来のゲート材料として心に描いている膜を提供するために、ハフニウム酸化物のなかへの酸化アルミニウムの侵入を容易にする。さらに、テトラキス・ジエチルアミノ・ハフニウムおよびトリス・ジエチルアミノ・アルミニウムは、２つの前駆体の共堆積を容易にする類似した蒸気圧を有する。
本発明の前駆体は、いかなる従来のＣＶＤ法またはＡＬＤ法も利用して堆積することができる。行われたテストにおいて、Ａｌ2Ｏ3膜の堆積は、ＡＬＤ堆積法の共反応体としてＨ2Ｏを伴う前駆体としてトリス・ジエチルアミノ・アルミニウムおよびトリス・ジイソプロピルアミノ・アルミニウムを用いて実施した。各プロセスにおいて、前駆体および共反応体の反応器内への輸送は、約１２０℃の温度に維持されたマニホールドを用いて達成されていた。空気圧弁を短時間開けることにより、堆積反応器内に湿分パルスを直接導入し、純粋な湿分蒸気を反応器に入れた。前駆体パルスは、前駆体蒸気およびキャリアガス流の希釈された混合物として、反応器内に導入された。キャリアガスは、実施されるテスト全てにおいてアルゴンであった。この混合物の前駆体蒸気の濃度は、前駆体およびキャリアガス圧力の蒸気圧によって制御した。このテストにおいて、キャリアガス圧力は、概して数トル（数百Ｐａ）以下であって、約１００標準立方センチメートル(sccm)で前駆体原料を通流させた。
前駆体としてトリス・ジエチルアミノ・アルミニウムを用いて実施されるテストのために、処理条件を次のように設定した。
前駆体温度＝１１５℃
基板温度＝３００℃
ＡＬＤのパルス・シーケンス（サイクル当たり）： ソース ３秒間
パージ ５秒間
湿分 ０．６秒間
パージ １０秒間
トリス・ジエチルアミノ・アルミニウム前駆体を用いて形成した膜が均一であった結果、特に汚染を認めなかった。さらに、膜成長運動エネルギは１パルス・サイクルにつき約０．７オングストロームの厚さでリニアであることが観察され、１秒から５秒までの期間中に前駆体パルスに伴って自立する成長を示した。図１のグラフにおいてプロットされたデータは、上記の条件下でシリコン基板上の膜厚さに前駆体サイクルが依存することを明らかにしている。
前駆体としてトリス・ジ-イソプロピルアミノ・アルミニウムを用いて実施したテストにおいて、処理条件を次のように設定した。
前駆体温度＝８０℃
基板温度＝３００℃
ＡＬＤのパルス・シーケンス（サイクル当たり）： ソース ４秒間
パージ ８秒間
湿分 ０．８秒間
パージ １２秒間
本テストにおいてもトリス・ジ-イソプロピルアミノ・アルミニウム前駆体がＡＬＤプロセスにおいて均一な膜を堆積することを示している。
この場合に、約１５０オングストロームの膜厚の膜は、配位子パルスの１５０サイクル後に形成された（例えば、パルスサイクル当たり約１オングストローム膜厚にリニア成長運動エネルギがみられた）。
上記したように、本発明のアルキル・アミノ・アルミニウム前駆体は、Ａｌ2Ｏ3膜、ＡｌＮ膜、Ａｌ-Ｏ-Ｎ膜の堆積においても用いることができる。
ＡｌＮ膜を形成するための前駆体としてトリス・ジメチルアミノ・アルミニウム(Ａｌ（ＮＭｅｔ2）3）化合物を用いることは公知であるが、本発明では、メチルアミノアルミニウム化合物よりはむしろ、より高いアルキル・アミノ・アルミニウム化合物（例えば、ジエチル、またはより高い分岐、または直鎖炭素アミノアルミニウム化合物）を用いるほうが有利である。例えば、より高いアルキル・アミノ・アルミニウム化合物は、オリゴマー化による自己変質に対する感受性が小さい。オリゴマー化変質の問題は、多くのオリゴメタリック化合物のタイプに関する周知の課題であって、１つの分子の配位子上の窒素原子が金属に追加の結合相互作用を形成する所で、架橋を介して起こる。この望ましくないプロセスは、防止できるか、または他方から１つの化合物の金属サイトをシールドするためにより大きいアルキル基を有する化合物を利用することによって抑制することができる。したがって、アルキルアルミニウム前駆体化合物内のより高いアルキル基の使用は、堆積プロセス中において化合物に対してより大きい安定性を与える。
ジエチルアミノ化合物のようなより大きいアルキルアミノ基の使用は他の効果をもたらす。メチルアミノアルミニウム化合物とは異なり、概略の処理条件下でより高いアルキルアルミニウムの多くが液体として存在し、これにより制御するのがこれほどより簡単で、堆積ツールにより整合した輸送を提供するということにある。溶媒は、前駆体の輸送を制御するために液状の溶液を形成するために固体を溶かすために用いることができ、この種の溶媒の使用は方法の溶解力がある反応の危険を増大させ、最終的に、膜の炭素汚染および／または膜形成に必要な利用できる酸化剤の経年変化による変質性を促進させる。
前駆体内のより大きいアルキル基（例えば、ジエチル、イソプロピルおよび／またはイソブチルアミノ型配位子）を提供する更なる効果は、この種の化合物が膜堆積中に安定した副産物の形成を容易にするということにある（例えば、エチレン、イソプロピレン、t-ブチレン、その他）。
これは、より少ない厳しいプロセス条件（例えばより低い温度）で始められることができる熱酸化または自燃性タイプ・膜堆積メカニズムの堆積化学により穏やかな用途、酸化剤の使用など、を提供するプロセスコスト、材料要求およびプロセス信頼性に関して有利である。
アミノアルミニウム前駆体を利用している膜を含むアルミニウムを形成する新規な方法を記載して、他の変更態様、変形例および変化が本願明細書において記載される教示からみて当業者に提案されると思われる。
全てのこの種のバリエーション、変更態様および変化が添付の請求項に記載の本発明の範囲内になると思われることは、したがって、理解されることになっている。
図１は、本発明によるＡＬＤ法のトリス・ジエチルアミノ・アルミニウムを用いるＡｌ2Ｏ3膜の成長率を示すグラフである。

Claims (13)

  1. 基板上にアルミニウム含有膜を形成する方法であって、
    化学構造Ａｌ(ＮＲ1Ｒ2)(ＮＲ3Ｒ4)(ＮＲ5Ｒ6)を持つ前駆体を準備し、
    Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5及びＲ6の各々は、同じか又は異なり、水素及び少なくとも２つの炭素原子を含むアルキル基からなる群よりそれぞれ選択され、
    アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物およびアルミニウム酸窒化物のうちの少なくとも１つを含む基板の上に膜を形成するために前駆体を用いることを特徴とする膜形成方法。
  2. 前記アルキル基が僅か６つの炭素原子を含む請求項１記載の方法。
  3. 前記前駆体がトリ・ジエチルアミノ・アルミニウムを有する請求項１記載の方法。
  4. 前記膜が化学気相堆積法により前記基板の上に形成される請求項１記載の方法。
  5. 前記膜が原子層堆積法により前記基板の上に形成される請求項１記載の方法。
  6. 前記原子層堆積法によって基板の上に形成される膜の厚さが約１００オングストローム以下である請求項５記載の方法。
  7. さらに、前記膜を形成するために前記前駆体と共反応体を化合させる請求項１記載の方法。
  8. 前記共反応体は、水、酸素、窒素酸化物、二酸化炭素、アルコール、シラノール及びこれらの組合せからなる群より選択される請求項７記載の方法。
  9. さらに、前記基板の上に形成される前記膜を含む前記基板を用いて電子装置を形成する請求項１記載の方法。
  10. 前記電子装置は、前記基板の上に形成される膜を有する誘電体層を含む請求項９記載の方法。
  11. 前記電子装置は、前記基板の上に形成される膜を有する記憶媒体層を含む請求項９記載の方法。
  12. 前記前駆体は、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物およびアルミニウム酸窒化物のうちの少なくとも１つを含む膜を形成するために第２の前駆体と一緒に共堆積されたものである請求項１記載の方法。
  13. 前記前駆体はトリ・ジエチルアミノ・アルミニウムを含み、前記第２の前駆体はテトラキス・ジメチルアミノ・ハフニウムを含み、前記膜はアルミニウム酸化物およびハフニウム酸化物を含む請求項１２記載の方法。
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