JP2019500497A - マンガン含有フィルム形成組成物、マンガン含有フィルム形成組成物の合成およびフィルム析出における使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、全ての目的のために、参照によって全体として本明細書に組み込まれる、2015年12月31日出願の米国特許出願第14/986,313号明細書の利益を請求する。
●各R1、R2およびR3は、H、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、n−ブチルまたはt−ブチルから独立して選択され;
●シリルアミド含有前駆体は式Iを有し;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(py)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(Me3N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(Et3N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(Me2EtN)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(MeEt2N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(1−Me−ピロリジン)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe3)2]2(PMe3)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me3N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(Et3N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me2EtN)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(MeEt2N)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(1−Me−ピロリジン)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(PMe3)であり;
●シリルアミド含有前駆体は、式IIを有し;
●シリルアミド含有前駆体は、{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2であり;
●シリルアミド含有前駆体は、{Mn[N(SiMe2H)2]2}2であり;
●シリルアミド含有前駆体は、{Mn[N(SiMe3)(tBu)]2}2であり;
●シリルアミド含有前駆体は、{Mn[N(SiMe2nBu)2]2}2であり;
●シリルアミド含有前駆体は、{Mn[N(SiMeEt2)2]2}2であり;
●シリルアミド含有前駆体は、Mn[N(SiMe2Et)2]2(py)であり;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、約99%w/w〜約100%w/wのシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、50℃において4週間後、約99%w/w〜約100%w/wのシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、室温(約23℃)において12週間後、約99%w/w〜約100%w/wのシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、1トルのシリルアミド含有前駆体の蒸気圧を生じる温度における2週間の安定性試験後の熱重量分析下で3%未満の残渣質量を生じ;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、1トルのシリルアミド含有前駆体の蒸気圧を生じる温度における3週間の安定性試験後の熱重量分析下で3%未満の残渣質量を生じ;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、1トルのシリルアミド含有前駆体の蒸気圧を生じる温度における2カ月間の安定性試験後の熱重量分析下で3%未満の残渣質量を生じ;
●マンガン含有フィルム形成組成物は、約95%w/w〜約100%w/wのシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約5%w/w〜約50%w/wのシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、水を含まず;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0%w/w〜約5%w/wの不純物を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0.0%w/w〜約2.0%w/wの不純物を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0.0%w/w〜約1.0%w/wの不純物を含んでなり;
●不純物は、ハロゲン化物、アルカリ金属、アリル置換シラン、リチウム、ナトリウムまたはカリウムハロゲン化物;THF;エーテル;ペンタン;シクロヘキサン;ヘプタン;ベンゼン;トルエンを含み;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約1ppmwの金属不純物を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約500ppbwの金属不純物を含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのAlを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのAsを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのBaを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのBeを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのBiを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのCdを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのCaを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのCrを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのCoを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのCuを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのGaを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのGeを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのHfを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのZrを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのInを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのFeを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのPbを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのLiを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのMgを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのWを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのNiを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのKを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのNaを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのSrを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのThを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのSnを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのTiを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのUを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのVを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppbw〜約100ppbwのZnを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppmw〜約100ppmwのClを含んでなり;
●Mn含有フィルム形成組成物は、約0ppmw〜約100ppmwのBrを含んでなる。
●Mn含有フィルム形成組成物は、10ppmw未満の金属汚染物全濃度を有し;
●入口導管端部の端部は、Mn含有フィルム形成組成物の表面上に配置され、かつ出口導管の端部は、Mn含有フィルム形成組成物の表面下に配置され;
●入口導管端部の端部はMn含有フィルム形成組成物の表面下に配置され、かつ出口導管の端部は、Mn含有フィルム形成組成物上に配置され;
●入口および出口上にダイヤフラムバルブをさらに含んでなり;
●キャニスターの内面上に1層またはそれ以上のバリア層をさらに含んでなり;
●キャニスターの内面上に1〜4層のバリア層をさらに含んでなり;
●キャニスターの内面上に1層または2層のバリア層をさらに含んでなり;
●各バリア層が、酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層、炭窒化ケイ素、酸炭窒化ケイ素層またはその組合せを含んでなり;
●各バリア層が、5〜1000nmの厚さであり;
●各バリア層が、50〜500nmの厚さであり;
●Mn含有フィルム組成物が、{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2を含んでなる。
●Mn含有フィルム形成組成物は、式{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2を有するシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●第2の前駆体を含んでなる蒸気を反応器に導入し;
●第2の前駆体の元素が、第2族、第13族、第14族、遷移金属、ランタナイドおよびその組合せからなる群から選択され;
●第2の前駆体の元素が、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta、Al、Si、Ge、Yまたはランタナイドから選択され;
●反応物を反応器に導入し;
●反応物が、O2、O3、H2O、H2O2、NO、NO2、カルボン酸、そのラジカルおよびその組合せからなる群から選択され;
●反応物が、プラズマ処理酸素であり;
●反応物が、オゾンであり;
●反応物が、H2、NH3、(SiH3)3N、(SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10、Si5H10、Si6H12などの)ヒドリドシラン、(SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2Cl6、Si2HCl5、Si3Cl8などの)クロロシランおよびクロロポリシラン、(Me2SiH2、Et2SiH2、MeSiH3、EtSiH3などの)アルキルシラン、(N2H4、MeHNNH2、MeHNNHMeなどの)ヒドラジン、(NMeH2、NEtH2、NMe2H、NEt2H、NMe3、NEt3、(SiMe3)2NHなどの)有機アミン、ピラゾリン、ピリジン、(B2H6、9−ボラビシクロ[3,3,1]ノン、トリメチルボロ、トリエチルボロン、ボラジンなどの)B含有分子、(トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛などの)アルキル金属、そのラジカル種およびその混合物からなる群から選択され;
●反応物が、H2、NH3、SiH4、Si2H6、Si3H8、SiH2Me2、SiH2Et2、N(SiH3)3、その水素ラジカルおよびその混合物からなる群から選択され;
●反応物が、NH3、N2H4、N(SiH3)3、N(CH3)H2、N(C2H5)H2、N(CH3)2H、N(C2H5)2H、N(CH3)3、N(C2H5)3、(SiMe3)2NH、(CH3)HNNH2、(CH3)2NNH2、その窒素含有ラジカル種およびその混合物からなる群から選択され;
●反応物が、HCDSまたはPCDSであり;
●反応物が、プラズマ処理N2であり;
●蒸着法が、化学蒸着(CVD)プロセスであり;
●蒸着法が、ALDプロセスであり;
●蒸着法が、PEALDプロセスであり;
●蒸着法が、空間的ALDプロセスであり;
●マンガン含有層が、酸化マンガン層であり;
●マンガン含有層が、窒化マンガン層であり;
●マンガン含有層が、Mnであり;かつ
●マンガン含有層が、MnSiである。
●Mn含有フィルム形成組成物は、式{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2を有するシリルアミド含有前駆体を含んでなり;
●ビアは、約3:1〜約20:1のアスペクト比を有し;
●ケイ素ベースの絶縁層は、SiおよびOを含有し;
●ケイ素ベースの絶縁層は、熱酸化ケイ素であり;
●ケイ素ベースの絶縁層は、SiO2であり;
●ケイ素ベースの絶縁層は、SiOCであり;
●ケイ素ベースの絶縁層は、多孔性SiOCであり;
●金属線は、銅であり;
●蒸着法が、CVDプロセスであり;
●蒸着法が、ALDプロセスであり;
●蒸着法が、PEALDプロセスであり;
●蒸着法が、空間的ALDプロセスであり;そして
●基体を焼き鈍しする。
特定の略語、記号および用語は、次の明細および請求項全体で使用され、かつ次のものを含む。
一般手順:三ツ口丸底に、ヘキサメチルジシラザン(NH−(SiMe3)2)(2等量)を装てんした。セットアップに、滴下漏斗および真空/気体アダプターを備え、そしてシュレンクライン(Ar)上にそれを導く前に、隔膜で封着した。ヘキサメチルジシラザンを無水THFと一緒に0℃まで冷却した。n−BuLi溶液(2.5M;2等量)をゆっくりとTHF溶液に添加した。反応混合物を30分間撹拌した。二ツ口丸底に、MnCl2(1等量)を装てんした。このセットアップに、隔膜で封着する前に気体/真空アダプターを備え、そしてシュレンクライン(Ar)上に導いた。無水THFを、MnCl2を有するフラスコに移して、懸濁液を形成し、これを0℃まで冷却した。上記のリチウムアミド溶液をMnCl2懸濁液に添加し、これは暗褐色に色変化を起こした。反応混合物を一晩反応させた。全ての揮発性物質を真空下で除去し、その後、不活性雰囲気下でペンタンによるろ過によって粗製生成物を仕上げた。そして最終的に、全ての揮発性物質は真空下で除去された。
不活性雰囲気下、n−BuLi(ヘキサン中2.5M;31.7mL;0.0793モル)を、0℃においてTHF(200mL)中1,3−ジエチル−1,1,3,3−テトラメチル−ジシラザン(15.0g;0.0791モル)の溶液にゆっくり添加した。混合物を22℃で30分間撹拌し、その後、これを0℃まで冷却し、そしてカニューレを介して、0℃においてTHF(100mL)中MnCl2(4.98g;0.0396モル)の溶液にこれをゆっくり添加した。反応混合物を22℃で一晩攪拌し、その後、全ての揮発性物質を真空下で除去した。得られた粗製固体をペンタン中に加え、デカンテーションし、そしてCeliteを通してろ過した。全ての揮発性物質を真空下で除去し、そして残渣を蒸留し、ピンク色油状物が得られた(14.6g;0.0169モル;収率85%)。
不活性雰囲気下、n−BuLi(ヘキサン中2.5M;55.1mL;0.138モル)を、0℃においてTHF(200mL)中N−ブチルトリメチルシリルアミン(20.0g;0.138モル)の溶液にゆっくり添加した。混合物を22℃で30分間撹拌し、その後、これを0℃まで冷却し、そしてカニューレを介して、0℃においてTHF(100mL)中MnCl2(8.66g;0.0688モル)の溶液にこれをゆっくり添加した。反応混合物を22℃で一晩攪拌し、その後、全ての揮発性物質を真空下で除去した。得られた粗製固体をペンタン中に加え、デカンテーションし、そしてCeliteを通してろ過した。全ての揮発性物質を真空下で除去し、そして残渣を蒸留し、赤色固体が得られた(6.37g;0.00927モル;収率27%)。
不活性雰囲気下、n−BuLi(ヘキサン中2.5M;49.0mL;0.112モル)を、0℃においてTHF(200mL)中1,3−ジ−n−ブチル−1,1,3,3−テトラメチル−ジシラザン(30.0g;0.112モル)の溶液にゆっくり添加した。混合物を22℃で30分間撹拌し、その後、これを0℃まで冷却し、そしてカニューレを介して、0℃においてTHF(100mL)中MnCl2(7.72g;0.0612モル)の溶液にこれをゆっくり添加した。反応混合物を22℃で一晩攪拌し、その後、全ての揮発性物質を真空下で除去した。得られた粗製固体をペンタン中に加え、デカンテーションし、そしてCeliteを通してろ過した。全ての揮発性物質を真空下で除去し、そして残渣を蒸留し、油状物が得られた(21.4g;0.0202モル;収率66%)。
窒素(220sccm)下、TGA(熱重量分析、METTLER、TGA/SDTA851)によって揮発度を監視した。温度は10℃/分で増加させた。試験試料を窒素下、アルミパン中で調製した。結果を図4に示す。
様々な期間、様々な温度まで試料を加熱した。特定の温度で維持された試料に対する、特定の期間でのいずれの変化を示すTGAグラフを図5〜8に示す。
Claims (16)
- 基体上にMn含有層を析出する方法であって、
{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2;{Mn[N(SiMe2H)2]2}2;{Mn[N(SiMe3)(tBu)]2}2;{Mn[N(SiMe2nBu)2]2}2;Mn[N(SiMe3)2]2(py);Mn[N(SiMe3)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe3)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe3)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe3)2]2(PMe3);{Mn[N(SiMe3)2]2}2;{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2;Mn[N(SiMe2Et)2]2(py);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe2Et)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe2Et)2]2(PMe3)およびその組合せからなる群から選択されるシリルアミド含有前駆体を含んでなるMn含有フィルム形成組成物の蒸気を、その中に基体が配置された反応器中に導入することと、
蒸着法を使用して、前記シリルアミド含有前駆体の少なくとも一部を前記基体上に析出させ、前記Mn含有層を形成することと
を含んでなる方法。 - 前記シリルアミド含有前駆体が{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2である、請求項1に記載の方法。
- 前記シリルアミド含有前駆体がMn[N(SiMe3)2]2(NMeEt2)である、請求項1に記載の方法。
- 前記Mn含有層がMnである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Mn含有層がMnOSiである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Mn含有層がMnNである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基体がSiO2である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 基体上にMn含有層を析出する方法であって、
{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2;{Mn[N(SiMe2H)2]2}2;{Mn[N(SiMe3)(tBu)]2}2;{Mn[N(SiMe2nBu)2]2}2;Mn[N(SiMe3)2]2(py);Mn[N(SiMe3)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe3)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe3)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe3)2]2(PMe3);{Mn[N(SiMe3)2]2}2;{Mn[N(SiMeEt2)2]2}2;Mn[N(SiMe2Et)2]2(py);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe2Et)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe2Et)2]2(PMe3)およびその組合せからなる群から選択されるシリルアミド含有前駆体を含んでなるMn含有フィルム形成組成物を含んでなるMn含有フィルム形成組成物デリバリーデバイスを蒸着チャンバーに流体連結することと、
前記Mn含有フィルム形成組成物デリバリーデバイスを、約0.2トル(約27パスカル)〜約1.5トル(約200パスカル)の前記Mn含有フィルム形成組成物の蒸気圧を発生する温度まで加熱することと;
Mn含有フィルム形成組成物の蒸気を、その中に基体が配置された前記蒸着チャンバー中に送達することと、
蒸着法を使用して、前記シリルアミド含有前駆体の少なくとも一部を前記基体上に析出させ、前記Mn含有層を形成することと
を含んでなる方法。 - 前記Mn含有フィルム形成組成物デリバリーデバイスを、前記温度に、2週間〜12カ月の期間維持することをさらに含んでなる、請求項8に記載の方法。
- 前記シリルアミド含有前駆体が{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2である、請求項9に記載の方法。
- {Mn[N(SiMe2Et)2]2}2;{Mn[N(SiMe2H)2]2}2;{Mn[N(SiMe3)(tBu)]2}2;{Mn[N(SiMe2nBu)2]2}2;Mn[N(SiMe3)2]2(py);Mn[N(SiMe3)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe3)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe3)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe3)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe3)2]2(PMe3);{Mn[N(SiMeEt2)2]2}2;Mn[N(SiMe2Et)2]2(py);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Et3N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(Me2EtN);Mn[N(SiMe2Et)2]2(MeEt2N);Mn[N(SiMe2Et)2]2(1−Me−ピロリジン);Mn[N(SiMe2Et)2]2(PMe3)およびその組合せからなる群から選択されるシリルアミド含有前駆体を含んでなり、かつ80℃において2週間後の5%未満の残渣質量の熱重量分析によって実証された熱安定性を有するマンガン含有フィルム形成組成物。
- 前記シリルアミド含有前駆体が{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2であり、かつ90℃において2カ月後の5%未満の残渣質量の熱重量分析によって実証された熱安定性を有する、請求項11に記載のマンガン含有フィルム形成組成物。
- 前記Mn含有フィルム形成組成物が、{Mn[N(SiMe2Et)2]2}2から本質的になる、請求項11に記載のマンガン含有フィルム形成組成物。
- 前記Mn含有フィルム形成組成物が、Mn[N(SiMe3)2]2(NMe2Et)から本質的になる、請求項11に記載のマンガン含有フィルム形成組成物。
- 次式
- 入口導管および出口導管を有するキャニスターを含んでなり、かつ次式
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