TW202406922A - 薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法、由此製造的半導體基板及半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明關於利用薄膜前體化合物的薄膜形成方法、由此製造的半導體基板及半導體裝置。根據本發明,提供藉由利用由規定的化學式2表示的薄膜前體化合物,沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性及薄膜的厚度均勻性,並提高薄膜的密度,從而大幅提高薄膜的電特性的薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板。
Description
本發明關於薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板,更加詳細地,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性(step coverage)及薄膜的厚度均勻性,並提高薄膜的密度,從而大幅提高薄膜的電特性的薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板。
隨著在先前技術的二維平面結構的半導體裝置中的整合度增加,在單元間距變窄的同時,漏電流的產生加劇,為了克服這種情況,開發出了以三維立體結構堆疊電路來提高整合度的3D V NAND,另外,當將用作半導體裝置的電極的諸如WF
6等的薄膜前體物質應用於CVD(H
2還原)時,產生由氟(fluorine)引起的孔洞(voids),從而在單元(cell)中生成縫隙(seam),且降低設備性能,隨著NAND級數的增加而發生電阻增加的問題,為了克服前述問題,雖然應用了比電阻低的Mo化合物,但由於目前使用的諸如MoO
2Cl
2等的Mo化合物在常溫下為固體,昇華的量不恆定,從而存在難以穩定供給的問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
韓國公開專利第2006-0037241號。
[技術問題]
為了解決如上所述的先前技術中的問題,本發明的目的在於提供一種薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板,前述薄膜前體化合物在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性(step coverage)及薄膜的厚度均勻性。
本發明的上述目的及其他的多個目的可由後述的本發明全部實現。
[技術方案]
為了實現上述目的,本發明提供由化學式2表示的薄膜前體化合物。
[化學式2]
ML
1L
2L
3L
4(L
5)
h(L
6)
i其中,前述M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6獨立地選自NRaRb、ORc、NRc、CO、RdCp、脒基、胍基、乙二胺、丙二胺以及碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴;前述Cp為環戊二烯基;前述Ra、Rb、Rc及Rd獨立地為氫或碳原子數為1至12的烷基;前述h和i獨立地為0或1;化合物的總氧化數為-2至6的整數;選自前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6中的一種以上的配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴。
前述薄膜前體化合物可以是由化學式3或化學式4表示的化合物。
[化學式3]
[化學式4]
在前述化學式3至化學式4中,M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;R
1、R
2、R
3、R
4以及R
5獨立地選自氫、二甲胺基、被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷基、以及被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷氧基;n為0至2的整數。
前述薄膜前體化合物可以是以由化學式1表示的化合物作為中間體而獲得的。
[化學式1]
Mo(O)n(X)m(L)k
其中,前述Mo為鉬,前述O為氧,前述X為鹵素,前述L為配體,前述n為0至2的整數,前述m為2至6的整數,前述k為1至3的整數。
前述配體可以是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和烴。
前述中間體可以是(tBuN=)
2MoCl
2(DAE),其中,DAE可以是碳原子數為1至15的二烷氧基乙烷。
前述薄膜前體化合物可以在20℃和1bar條件下為液體並具有揮發性。
另外,本發明提供一種薄膜形成方法,其包括將由化學式2表示的薄膜前體化合物注入腔室內並使其沉積在被裝載的基板的表面的步驟,
[化學式2]
ML
1L
2L
3L
4(L
5)
h(L
6)
i其中,前述M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6獨立地選自NRaRb、ORc、NRc、CO、RdCp、脒基、胍基、乙二胺、丙二胺以及碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴;前述Cp為環戊二烯基;前述Ra、Rb、Rc及Rd獨立地為氫或碳原子數為1至12的烷基;前述h和i獨立地為0或1;化合物的總氧化數為-2至6的整數;選自前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6中的一種以上的配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴。
前述沉積的步驟可包括:氣化前述薄膜前體化合物並使其吸附於被裝載在腔室內的基板的表面的步驟;利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟;向前述腔室的內部供給反應氣體的步驟;以及利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟。
在前述沉積的步驟中,前述薄膜前體化合物以及前述反應氣體可同時注入於被裝載在腔室內的基板上。
前述沉積的步驟可藉由原子層沉積法(Atomic Layer Deposition;ALD製程)、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition;CVD製程)、電漿增強原子層沉積法(PEALD製程)或電漿增強化學氣相沉積法(PECVD製程)實施。
前述薄膜形成方法可使用氮化劑、氧化劑或還原劑作為反應氣體。
前述薄膜可包括金屬氮化物薄膜、金屬氧化物薄膜或金屬薄膜。
另外,本發明提供由上述薄膜形成方法製造的半導體基板。
另外,本發明提供包括上述半導體基板的半導體裝置。
[有益效果]
本發明提供一種薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板,前述薄膜前體化合物在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性(step coverage)及薄膜的厚度均勻性。
以下,將詳細說明本發明的薄膜前體化合物、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板。
本發明的發明人確認了在裝載於ALD腔室內部的基板的表面吸附具有規定結構的薄膜前體化合物時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且改善階梯覆蓋性和薄膜均勻性。另外,確認了大幅減少作為製程副產物而殘留的鹵化物,從而大幅改善薄膜的密度、比電阻等的結果。基於這些結果,進一步進行研究,完成了本發明。
本發明的一實施例的薄膜前體化合物由化學式2表示,
[化學式2]
ML
1L
2L
3L
4(L
5)
h(L
6)
i其中,前述M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6獨立地選自NRaRb、ORc、NRc、CO、RdCp、脒基、胍基、乙二胺、丙二胺以及碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴;前述Cp為環戊二烯基;前述Ra、Rb、Rc及Rd獨立地為氫或碳原子數為1至12的烷基;前述h和i獨立地為0或1;化合物的總氧化數為-2至6的整數;選自前述L
1、L
2、L
3、L
4、L
5以及L
6中的一種以上的配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴,此時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而具有純度非常高且改善階梯覆蓋性的效果。
前述薄膜前體化合物可選自由化學式3或化學式4表示的化合物,
[化學式3]
[化學式4]
在前述化學式3至化學式4中,M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;R
1、R
2、R
3、R
4以及R
5獨立地選自氫、二甲胺基、被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷基、以及被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷氧基;n為0至2的整數,此時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是引導選擇性鍵合,從而使薄膜的污染最小化,另外,易於用反應氣體進行去除,從而具有純度高且階梯覆蓋性優秀的優點。
在前述化學式3至化學式4中,M可以是選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數。
在前述化學式3至化學式4中,R
1、R
2、R
3、R
4以及R
5分別獨立地選自H、被取代或未被取代的C1至C7的烷基、被取代或未被取代的C1至C7的烷氧基及二甲胺。
在前述化學式3至化學式4中,前述R
1及R
5可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C1至C7的烷基,作為一例,可選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、仲丁基、異丁基、叔丁基、仲戊基、異戊基、叔戊基、新戊基、異己基、仲己基、叔己基、新丁基、異丁基、叔丁基、叔戊基、新戊基、正己烷、異己烷、新己烷、正庚烷、異庚烷及新庚烷。
在前述化學式3至化學式4中,R
2可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C1至C7的烷基,作為一例,可選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、仲丁基、異丁基、叔丁基、仲戊基、異戊基、叔戊基、新戊基、異己基、仲己基、叔己基、新丁基、異丁基、叔丁基、叔戊基、新戊基、正己烷、異己烷、新己烷、正庚烷、異庚烷及新庚烷。
在前述化學式3至化學式4中,前述R
3及R
4可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C1至C7的烷基,作為一例,可選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、仲丁基、異丁基、叔丁基、仲戊基、異戊基、叔戊基、新戊基、異己基、仲己基、叔己基、新丁基、異丁基、叔丁基、叔戊基、新戊基、正己烷、異己烷、新己烷、正庚烷、異庚烷及新庚烷。
在本發明中,作為一例,C
1至C
7的烷基可包含選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、叔丁基以及它們的異構體中的一種,但不限於此。
在本發明中,C
1至C
7的烷氧基可包含選自甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、新戊氧基、叔丁氧基以及它們的異構體中的一種,但不限於此。
在前述化學式3及化學式4中,n可以是0至2的整數。
作為具體例,在前述化學式3至化學式4中,前述M為鉬(Mo),R
1及R
5可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
7的烷基,R
3及R
4可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基,R
2可分別獨立地選自H、被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基、被取代或未被取代的C
1至C
7的烷氧基及二甲胺,n可以是0至2的整數。
另外,前述M為鎢(W),R
1及R
5可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
7的烷基,R
3及R
4可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基,R
2可分別獨立地選自H、被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基、被取代或未被取代的C
1至C
7的烷氧基及二甲胺,n可以是0至2的整數。
另外,前述M為鉻(Cr),R
1及R
5可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
7的烷基,R
3及R
4可分別獨立地選自H及被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基,R
2可分別獨立地選自H、被取代或未被取代的C
1至C
5的烷基、被取代或未被取代的C
1至C
7的烷氧基及二甲胺,n可以是0至2的整數。
作為一例,本發明的一實施例的薄膜前體化合物可以是以由化學式1表示的化合物作為中間體而獲得的,此時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是引導選擇性鍵合,從而使薄膜的污染最小化,另外,易於用反應氣體進行去除,從而具有純度高且階梯覆蓋性優秀的優點,
[化學式1]
Mo(O)n(X)m(L)k
其中,前述Mo為鉬,前述O為氧,前述X為鹵素,前述L為配體,前述n為0至2的整數,前述m為2至6的整數,前述k為1至3的整數。
當前述配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和烴時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是引導選擇性鍵合,從而使薄膜的污染最小化,另外,易於用反應氣體進行去除,從而具有純度高且階梯覆蓋性優秀的優點,
較佳地,前述中間體可藉由選自MoX
6、MoO
2X
2、MoOX
4、MoO
2X
2及MoO
2X
4的鉬化合物與前述配體進行取代反應來製造,其中,X代表鹵素。
作為具體一例,前述配體可以是後述合成例1中使用的叔丁胺、三甲基氯矽烷和乙二醇二甲醚,但不限於此,
較佳地,前述中間體可以是(tBuN=)
2MoCl
2(DAE),其中DAE可以是碳原子數為1至15的二烷氧基乙烷,其中,作為一例,DAE可以是DME(dimethoxyethane;乙二醇二甲醚)、DEE(diethoxyethane;乙二醇二乙醚)或DEME(diethylmethoxy ethane;二乙二醇甲乙醚),但不限於此。
在本發明中,使用前述中間體獲得的薄膜前體化合物,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是引導選擇性鍵合,從而使薄膜的污染最小化,另外,易於用反應氣體進行去除,從而具有純度高且階梯覆蓋性優秀的優點。
較佳地,前述薄膜前體化合物在20℃和1bar條件下為液體並具有揮發性,在這種情況下,沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是熱穩定性優秀,從而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性(step coverage)及薄膜的厚度均勻性,並提高薄膜的密度,從而大幅提高薄膜的電特性。
作為參考,投入於原子層沉積(ALD)的反應物需要揮發性高、物質穩定且反應性高。原子層沉積法(ALD)以分別分離反應原料後供給的方式進行一個週期(one cycle)的沉積時,藉由表面反應而生成單層(monolayer)以下的薄膜,吸附於基板上的反應原料的配體是藉由與之後供給的其他反應原料的化學反應來去除的。因此,為了原子層沉積而加熱作為反應物的前體時,液相在反應速度和製程方面明顯比固相更為有利。
其中,除非另有特定,揮發性是指在300℃以上的腔室中表現的揮發性,在這種情況下,適合表現出均勻分佈在基板上的效果。
本發明的一實施例的薄膜前體化合物的中心金屬上配位鍵合雜配體,從而在常溫下不僅以液態存在,還能改善蒸氣壓等。
由前述化學式1表示的薄膜前體化合物,作為具體一例,由前述化學式3或化學式4表示的薄膜前體化合物各自的熱穩定性優秀,從而可進行低溫沉積。作為參考,當延長雜配體中所包含的-NR
5-C=C-NR
3R
4部分時,鏈變長的同時,可以與中心金屬以外的其他部分進行配位鍵合,因此,可能對基於化學氣相沉積法(CVD)、有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、低壓氣相沉積法(LPCVD)、電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)、原子層沉積法(ALD)或電漿增強原子層沉積法(PEALD)的沉積不利。
與之相反,使用前述的中間體而獲得的由前述化學式1表示的薄膜前體化合物,作為具體例,由化學式3至化學式4表示的薄膜前體化合物在相對低的溫度,即0.4torr和170℃至180℃下進行提純,因此不僅相對有利於沉積評價的蒸汽壓良好,還提供液態的性狀。
進一步地,使用前述的中間體而獲得的由前述化學式1表示的薄膜前體化合物,作為具體例,由化學式3至化學式4表示的薄膜前體化合物與水分反應性低,因而沒有自燃的風險,從而易於處理,並由於具有高蒸氣壓,有助於藉由化學沉積法、原子層沉積法等沉積製程來形成薄膜。
特別是,在成膜時,隨著製程溫度而變的薄膜的物理性質在330至370℃的溫度區間顯示ALD視窗區域,在此區間能夠用作具有恆定的成膜溫度的ALD前體,從而能夠減少製程費用。
本發明的薄膜形成方法包括將由前述的化學式1表示的薄膜前體化合物,作為具體例,由化學式3或化學式4表示的薄膜前體化合物注入腔室內部並使其沉積於被裝載(loading)的基板表面的步驟,此時,在常溫下為液態,揮發性強,因此沉積速度非常快,在向薄膜沉積腔室注入時易於處理,特別是由於熱穩定性優秀而純度非常高且階梯覆蓋性優秀,並且,抑制副反應,從而降低薄膜生長率,另外,去除薄膜內製程副產物,從而即便在具有複雜結構的基板上形成薄膜時,也能夠大幅提高階梯覆蓋性(step coverage)及薄膜的厚度均勻性。
本發明的薄膜形成方法可包括:氣化由前述化學式1表示的薄膜前體化合物,作為具體例,由化學式3或化學式4表示的薄膜前體化合物並使其吸附於被裝載(loading)在腔室內的基板的表面的步驟;利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟;向前述腔室的內部供給反應氣體的步驟;以及利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟。
在前述沉積的步驟中,可向被裝載於腔室內的基板依次注入或同時注入前述薄膜前體化合物和前述反應氣體。
除了利用化學式1的薄膜金前體化合物,作為具體例,利用化學式3或化學式4的薄膜金前體化合物作為薄膜前體化合物以外,前述薄膜形成方法可藉由常規的金屬薄膜的製造方法,例如,原子層沉積法(Atomic Layer Deposition;ALD製程)、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition;CVD製程)、電漿增強原子層沉積法(PEALD製程)或電漿化學氣相沉積法(PECVD製程)實施,較佳地,可藉由化學氣相沉積法或原子層沉積法實施,但不限於此。
具體地,前述金屬薄膜可以是氣化由前述化學式1示的薄膜前體化合物,作為具體例,由前述化學式3至化學式4表示的薄膜前體化合物中的一種以上並供給至擬獲得金屬薄膜層的基板,例如,TiN、 SiO
2、Si
3N
4等的基板上後,分解前體而形成。
前述薄膜前體化合物可以以符合物理特性的溫度條件注入至前述基板上,根據沉積效率,可以有各種沉積製程條件。
考慮到沉積製程的效率,前述膜前體化合物以被加熱的狀態注入為較佳,作為一例,可以在50至400℃,作為具體例,在50至350℃下,在基板上注入1至20秒。
此時,作為前述薄膜前體化合物的氣化方法,可包括利用惰性氣體對未被吸附的前述薄膜前體化合物進行吹掃後,注入反應氣體的步驟。
具體地,可使薄膜前體化合物直接氣化,或向常溫槽注入薄膜前體化合物後供給氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氮氣等惰性氣體而氣化的方法。
前述薄膜前體化合物的分解製程可藉由加熱處理、電漿處理或光照射等方法進行,此時,可在諸如水蒸氣、氧氣、臭氧、氫氣、氨氣、肼氣、矽烷等的反應性氣體存在下進行。將諸如水蒸氣、氧氣、臭氧等的氧化劑作為反應氣體使用,從而在進行薄膜前體化合物的分解製程時,可形成金屬氧化物薄膜,將諸如氫氣、氨氣、肼氣、矽烷的還原劑作為反應氣體使用,從而在進行薄膜前體化合物的分解製程時,可形成金屬薄膜,將諸如氮氣、氨氣、肼氣、矽烷等的氮化劑作為反應氣體使用,從而在進行薄膜前體化合物的分解製程時,可形成金屬氮化物薄膜。
作為具體例,藉由加熱處理來分解薄膜前體化合物時,前述製程可在100至1000℃下進行,作為一例,前述基板的沉積溫度可以是50至400℃,較佳為200至400℃。
作為一例,前述薄膜前體化合物向基板表面的每個週期供給時間(Feeding Time)可為1至10秒、較佳為1至5秒、更佳為2至5秒、更加較佳為2至4秒,在此範圍內具有階梯覆蓋性和經濟性優秀的優點。
作為一例,前述的薄膜前體化合物的供給時間(Feeding Time)以腔室的體積15至20L和流量0.5至5mg/s為基準,更具體地,可以以腔室的體積18L和流量1至2mg/s為基準,當腔室的體積和流量發生變動時,還可以調整最佳供給時間和沉積效率。
較佳地,前述薄膜前體化合物可藉由VFC方式、直接液體注入(Direct Liquid Injection;DLI)方式或液體移送系統(Liquid Delivery System;LDS)方式向腔室內移送,更佳地,可藉由LDS方式向腔室內移送。
在本發明中,吹掃可為1,000~10,000sccm,較佳為2,000~7,000sccm,更佳為2,500~6,000sccm,在此範圍內,每個週期的薄膜生長率減少至較佳範圍,並具有減少製程副產物的效果。
本發明的沉積可使用本領域中通常使用的沉積設備進行,後述的實施例中可使用圖4中示出的沉積設備,並藉由原子層沉積法(ALD)製造薄膜。
圖4是概略地示出使用NH
3氣體作為氮化劑並進行本發明的原子層沉積法的沉積設備的圖,分別運營了原料線路和反應氣體線路,以便藉由調節符合各特性的溫度而使物質的特性極大化,但是藉由使用綜合運營原料線路和反應氣體線路的設備來製造的情形也不脫離本發明的發明申請專利範圍。
另外,本發明可包括薄膜製造裝置,前述薄膜製造裝置能夠實現前述薄膜製造方法,其包括:ALD腔室;氣化薄膜前體化合物的第一氣化器;將被氣化的薄膜前體化合物移送至ALD腔室內的第一移送設備;將反應氣體移送至ALD腔室內的第二移送設備。其中,當氣化器和移送設備是本發明所屬技術領域中通常被使用的氣化器和移送設備時,不做特別限制。
上述本發明的含金屬薄膜的製造方法中,藉由利用熱穩定性優秀的薄膜前體化合物,在進行沉積製程時,與先前技術相比,可在低溫下實施沉積製程,且沒有由於前體的熱分解而造成的顆粒污染或碳等雜質的污染,使結晶性優秀,從而可以在沒有製程副產物的情況下以快速沉積速度形成高純度的金屬薄膜、金屬氧化物或金屬氮化物薄膜。
本發明的薄膜形成方法中,可根據需要而使用本領域公知的膜質改善劑、薄膜生長抑制劑或薄膜生長活化劑等。
另外,本說明書中示例性地說明為ALD腔室或ALD製程,但不限於此。作為參考,ALD(原子層沉積製程)在要求製作高縱橫比的積體電路(Integrated Circuit;IC)中非常有利,特別是,藉由自限性薄膜生長機制提供了諸如優秀的階梯塗覆性(conformality)、均勻的覆蓋性(uniformity)和精密的厚度控制等優點。
作為一例,前述薄膜形成方法可在50至900℃範圍的沉積溫度下實施,較佳為300至700℃範圍的沉積溫度下實施,更佳為350至600℃範圍的沉積溫度下實施,更加較佳在400至550℃範圍的沉積溫度下實施,進一步較佳在400至500℃範圍的沉積溫度下實施,在此範圍內,在能實現ALD製程特性的同時,生長為優秀膜質的薄膜。
作為一例,前述薄膜形成方法可在0.1至10Torr範圍的沉積壓力下實施,較佳在0.5至5Torr範圍的沉積壓力下實施,更佳在1至3Torr範圍的沉積壓力下實施,在此範圍內具有獲得均勻厚度的薄膜的效果。
在本發明中,沉積溫度和沉積壓力被測量為沉積腔室內形成的溫度和壓力,或者被測量為施加在沉積腔室內基板上的溫度和壓力。
較佳地,前述薄膜形成方法可包括:在向腔室內投入前述薄膜前體化合物之前,將腔室內溫度升溫至沉積溫度的步驟;及/或者在向腔室內投入前述薄膜前體化合物之前,向腔室內注入惰性氣體,以進行吹掃的步驟。
作為具體例,對前述薄膜形成方法進行說明,首先,將上部將要形成薄膜的基板置於可進行原子層沉積的沉積腔室內。
前述基板可包括矽基板、氧化矽等半導體基板。
前述基板可在其上部進一步形成有導電層或絕緣層。
為了在位於前述沉積腔室內的基板上沉積薄膜而準備上述薄膜前體化合物。
下一步,在將所準備的薄膜前體化合物注入到氣化器內後,將其改變為蒸汽相,並將其移送到沉積腔室後吸附在基板上,再對未被吸附的薄膜前體化合物進行吹掃(purging)。
在本發明中,作為一例,將薄膜前體化合物等移送至沉積腔室的方式可採用利用氣相流量控制(Mass Flow Controller;MFC)方法移送揮發氣體的氣相流量控制(Vapor Flow Control;VFC)方式或利用液相流量控制(Liquid Mass Flow Controller;LMFC)方法移送液體的液體系統(Liquid Delivery System;LDS)方式,較佳地採用LDS方式。
此時,作為用於將薄膜前體化合物等移送到基板上的載氣或稀釋氣體,可使用選自氬氣(Ar)、氮氣(N
2)、氦氣(He)中的一種或兩種以上的混合氣體,但不限於此。
在本發明中,作為一例,吹掃氣體可使用惰性氣體,較佳地,可使用前述載氣或稀釋氣體。
下一步,供給反應氣體。前述反應氣體只要是本發明所屬領域常規使用的反應氣體即可,較佳地,可包含還原劑、氮化劑或氧化劑。前述還原劑與吸附於基板的薄膜前體化合物進行反應以形成金屬薄膜,藉由前述氮化劑形成金屬氮化物薄膜,藉由前述氧化劑形成金屬氧化物薄膜。
下一步,利用惰性氣體對未反應的殘留的反應氣體進行吹掃。由此,不僅能夠去除過量的反應氣體,還能夠將所生成的副產物也一同去除。
如上所述,將薄膜前體化合物吸附於基板上的步驟;對未被吸附的薄膜形成用組合物進行吹掃的步驟;供給反應氣體的步驟;對殘留的反應氣體進行吹掃的步驟作為單位週期,可重複前述單位週期,以形成所需厚度的薄膜。
作為一例,前述單位週期的重複次數可以是100~1000次,較佳為100~500次,更佳為150~300次,在此範圍內,具有良好地表達所需薄膜特性的效果。
在先前技術的ALD製程中使用的20℃,常溫下,當使用作為固態的鉬類薄膜前體(例如,MoO
2Cl
2)化合物時,由於固體難以昇華,與反應氣體(例如NH
3)反應,從而在薄膜中殘留諸如NH
4Cl、HCl的製程副產物,導致基板的性能因腐蝕或劣化而降低。但是,使用本發明的薄膜前體化合物時,由於熱穩定性被改善,沉積速度變快且與反應氣體(例如NH
3)反應而生成的諸如NH
4Cl、HCl的製程副產物與薄膜前體化合物一起被去除,從而能夠防止對基板的腐蝕或劣化,並改善階梯覆蓋性和薄膜厚度的均勻性,還改善薄膜的密度,從而提供優秀的電特性。
根據本發明的另一實施例,提供藉由前述薄膜形成方法製造的含金屬膜。
根據被使用的反應氣體,前述含金屬膜可以是金屬氮化膜、金屬氧化膜或金屬膜,這種含金屬膜即使被精確地控制厚度同時具有複雜的結構,也可以是具有高的整合性和薄膜均勻性的薄膜。
本發明的半導體基板藉由本發明的薄膜形成方法製造,在這種情況下,改善沉積速度的同時,去除薄膜內製程副產物,從而防止腐蝕或劣化,且階梯覆蓋性(step coverage)和薄膜的厚度均勻性大幅提升。
前述半導體基板可包括晶圓等基材以及形成於前述基材上的薄膜,前述薄膜可藉由前述方法製造。
較佳地,前述製造的薄膜的厚度為20nm以下,比電阻值為0.1~400μΩ•cm,鹵素含量為10,000ppm以下,階梯覆蓋率為90%以上,在此範圍內,作為防擴散膜,具有性能出色且減少金屬配線材料腐蝕的效果,但不限於此。
作為一例,前述薄膜的厚度可以是5~20nm,較佳為10~20nm,更佳為15~18.5nm,更加較佳為17~18.5nm,在此範圍內具有薄膜特性優秀的效果。
作為一例,前述薄膜的比電阻值可以是0.1~400μΩ•cm,較佳為50~400μΩ•cm,更佳為100~300μΩ•cm,在此範圍內具有薄膜特性優秀的效果。
較佳地,前述薄膜的鹵素含量可以是9,000ppm以下或1~9,000ppm,較佳為8,500ppm以下或100~8,500ppm,更佳為8,200ppm以下或1,000~8,200ppm,在此範圍內,薄膜特性優秀並具有減少金屬配線材料腐蝕的效果。
作為一例,前述薄膜的階梯覆蓋率可以是80%以上,較佳為90%以上,更佳為92%以上,在此範圍內,即便是結構複雜的薄膜,也能夠容易地沉積在基板上,因此,具有能夠應用於新一代半導體設備的優點。
作為一例,前述製造的薄膜可以是Mo薄膜、MoN薄膜、MoO薄膜、MoS
2薄膜或MoSe
2薄膜。
根據本發明的另一實施例,提供包括前述半導體基板的半導體裝置。
作為一例,前述半導體裝置可以是低電阻金屬柵極互連(low resistive metal gate interconnects)、高縱橫比3D金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器(high aspect ratio 3D metal-insulator-metal capacitor)、DRAM溝槽儲存電容器(DRAM trench capacitor)、3D全環繞閘極(GAA; Gate-All-Around)或3D NAND。
以下,為了有助於理解本發明而提出了較佳實施例,但是本領域技術人員應知曉下述實施例僅是示例本發明,可在本發明的範圍和技術思想範圍內進行各種變更和修改,這些變形或修改也屬於所附的發明申請專利範圍。
[實施例]
合成例1:(tBuN=)
2MoCl
2(DME)的合成
從Na
2MoO
4根據反應式1合成了(tBuN=)
2MoCl
2DME。
[反應式1]
具體地,在乾燥的氬氣氛圍下,向3L的反應燒瓶中按順序添加67g(486mmol)的Na
2MoO
4和1L的乙二醇二甲醚、180mL的三甲胺、374mL的三甲基氯矽烷、80mL的叔丁胺,並在65℃下進行回流的同時,進行24小時反應後,藉由NMR確認反應結束。
除非另有提及,否則在上述反應式中使用的多種物質都是經過合成和提純後以99%以上的高純度產品使用。對於獲得的黃色溶液進行過濾後,用己烷洗滌,並真空乾燥濾液。對獲得的固體反復用己烷洗滌,從而獲得27g(收率21wt%)的(tBuN=)
2MoCl
2(DME),藉由其NMR分析,確認獲得了(tBuN=)
2MoCl
2DME結構的中間體。
1H NMR (in C
6D
6) (3.48ppm, s , 6H), (3.22ppm, s, 4H) (1.42ppm, s, 18H)
合成例2:(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)的合成
使用前述合成例1中獲得的(tBuN=)
2MoCl
2(DME),根據反應式2合成了(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)。
[反應式2]
具體地,將95.5g(239.2mmol)的(tBuN=)
2MoCl
2DME加入到1L的施蘭克(Schlenk)燒瓶中,然後加入160mL的無水甲苯,並用乙醇和乾冰冷卻至-5℃。
將12.2g(239.2mmol)的二甲基胺鋰溶於30mL的甲苯後藉由套管(Cannula)滴加到前述1L的施蘭克燒瓶中,在室溫下攪拌2小時,藉由NMR確認了合成。
下一步,將另外合成的38g的Li-TBDMAE溶解在己烷中,在-5℃下滴加在前述1L的施蘭克燒瓶中。其中,縮略語TBDMAE是指1-(叔丁氨基)-2-(二甲氨基)乙烷(1-(tert-butylamino)-2-(dimethylamino)ethane)。藉由NMR結束反應後,藉由過濾去除溶劑。
獲得的合成物藉由純化管進行純化,獲得20g(收率30wt%)的純(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)之後,將
1H NMR分析的結果示於圖1中。
如圖1所示,藉由
1H NMR分析證實,合成的物質就是所要製造的物質(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)。
合成例3:(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)的合成
使用前述合成例1中獲得的(tBuN=)
2MoCl
2(DME),根據反應式3合成了(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(tBuO)。
[反應式3]
具體地,在100mL的施蘭克燒瓶中攪拌4.43mL(25mmol)的TBDMAE和30mL的無水己烷,並在0℃下添加10mL(25mmol)的n-BuLi。攪拌30分鐘後,混合2.41g(25mmol)的叔丁醇鈉、其中,縮略語TBDMAE是指1-(叔丁氨基)-2-(二甲氨基)乙烷(1-(tert-butylamino)-2-(dimethylamino)ethane)。
將前述混合液10g(25mmol)的(tBuN=)
2MoCl
2(DME)和50mL的無水甲苯一起冷卻至0℃以下並投入到250mL的施蘭克燒瓶中之後,常溫下攪拌12小時。
滴加將另外合成完成的38g的Li-TBDMAE溶解於己烷中後,在-5℃下,滴加到前述250mL的施蘭克燒瓶中。
過濾攪拌液,對濾液進行減壓,從而獲得(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(tBuO)。
對於得到的粗制(crude)(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(tBuO)進行提純,獲得5g(收率50wt%)的褐色液體之後,經
1H NMR分析結果,證實合成的物質就是所要製造的物質(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(tBuO)。
實驗例1:確認薄膜前體化合物的性狀
確認前述合成例1至2中製造的薄膜前體化合物在20℃,1氣壓下的性狀的結果,都是液態,且具有高揮發性。
實驗例2:薄膜前體化合物的熱重分析(TG analysis)
對前述合成例1至2中製造的薄膜前體化合物進行熱重分析(TG analysis)。
熱重分析(TGA)中使用的儀器是梅特勒-托利多(Mettler Toledo)公司的TGA/DSC 1 STARe System,使用了容量為50μL的氧化鋁坩堝。使用的試樣的總含量為8~11mg,從30℃到500℃進行了測量。
將熱重分析的結果測量值分別示於圖2至圖3。圖2是合成例2中合成的薄膜前體化合物的熱重分析(DSC-TG analysis)結果的圖,圖3是合成例2中合成的薄膜前體化合物的差式掃描量熱分析(DSC analysis)結果的圖。
如圖2至圖3所示,確認了合成例2中獲得的薄膜前體化合物(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)的T1/2為118℃,Tend為237℃,從而確認了具有優秀的熱重分析值。進一步地,前述合成例3中獲得的薄膜前體化合物(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(tBuO)相對於在前述合成例2中獲得的薄膜前體化合物(tBuN=)
2Mo(TBDMAE)(DMA)的熱重分析值更大。
此外,經熱流(Heat Flow)分析結果,可知本發明的薄膜前體化合物以單一模式(pattern)分解(參照圖2的藍墨水圖)。
[實施例]
實施例1至4
將表1中記載的薄膜前體化合物裝入罐中,並在常溫下利用LMFC(Liquid Mass Flow Controller;液體質量流量控制器)移送至氣化器。
將在氣化器中氣化為蒸汽相的薄膜前體化合物投入至裝載有基板的沉積腔室後,在表1中記載的沉積溫度條件下,使用圖4中示出的沉積設備進行原子層沉積(ALD)而進行成膜。
在表2中進一步示出具體的沉積條件。
[表1]
薄膜前體化合物 | 沉積溫度(℃) | |
實施例1 | (tBuN=) 2Mo(TBDMAE)(DMA) | 350 |
實施例2 | (tBuN=) 2Mo(TBDMAE)(DMA) | 400 |
實施例3 | (tBuN=) 2Mo(TBDMAE)(tBuO) | 350 |
實施例4 | (tBuN=) 2Mo(TBDMAE)(tBuO) | 400 |
[表2]
沉積條件 | |
罐溫(℃) | 100 |
操作壓力(torr) | 5.2 |
NH 3(sccm) | 1000 |
填充/吹掃(sccm) | 1000 / 1500 |
方法(s) | 2-4-3-6 |
將前述薄膜前體化合物裝入不鏽鋼罐中,並在常溫下使用液體質量流量控制器(Liquid Mass Flow Controller;LMFC)以0.05g/min的流速移送至加熱到150℃的氣化器。固定從前述氣化器到腔室的前體注入時間為2秒、前體吹掃時間為4秒、NH
3注入時間為3秒、NH
3吹掃時間為6秒,而進行原子層沉積(參照表2)。首先,將矽晶圓浸入以3:2混合50wt%的氫氟酸(HF)和(H
2O)而成的HF水溶液中1分鐘,取出後,在去離子水(D.I)溶液中浸泡4分鐘,以去除天然氧化膜,準備好形成純矽表面的基板後,載入腔室並加熱到300至350℃。
然後,將具有500sccm的流速的氬氣(Ar)用作載氣,將藉由加熱而氣化為蒸汽相的化合物注入到裝載有基板的沉積腔室後,將氬氣以500sccm供給4秒,以實施氬氣吹掃。反應腔室內壓力控制在2.5Torr。
下一步,將NH
3氣體以1000sccm注入3秒,以形成氮化膜後,將氬氣(Ar)以500sccm供給6秒,以實施氬氣吹掃。此時,將待形成金屬薄膜的基板加熱至300至450℃。
將這種製程重複200次,以形成作為自限性原子層的MoN薄膜。
實驗例3:藉由薄膜前體化合物的ALD沉積,評價成膜
對前述實施例1至4的氮化膜進行成膜評價的結果,隨製程溫度而變的薄膜的物理性質在330至370℃的溫度區間顯示ALD視窗區域,並且確認了是在此區間具有恆定的薄膜生長溫度的ALD前體。
具體地,對根據實施例1和實施例2獲得的薄膜,測量了沉積速度和比電阻值(表面電阻)。
沉積速度(每個週期的薄膜生長率(Dep. Rate; GPC))(℃/cycle):GPC是Growth Per Cycle的縮略語,以一個週期為基準,將前體和反應物、吹掃氣體的供給進行數個週期(cycle)而形成薄膜。對於形成的薄膜的光學厚度,利用橢圓偏光儀(Ellipsometer)測量後,由形成的薄膜的總厚度計算出每一週期(1cycle)形成的薄膜的生長率,並示於表3中。
表面電阻(Resistance; Re)(uΩ.cm):表面電阻是藉由使用4點探針(4-point probe)方法測量材料的表面電阻並代入修正係數來計算的。
具體地,使用MICRONICS公司CMT-SERIES型號的4點探針(4-point probe)設備在試樣表面放置四個探針,對外側探針施加電流,並對中間探頭測量電壓以獲得電阻值後,在CMT-SR1000NH系統上讀取電阻值。
另外,修正係數是利用樣品尺寸(Sample size)和薄膜的厚度及測量的溫度三種係數來算出的,對樣品尺寸係數採用了4.532,這是對於40mm以上直徑的樣品通常採用的值,薄膜厚度係數採用了1,這是當薄膜厚度約為400μm以下時通常採用的值,並且,利用樣品的溫度係數在溫度約為23℃時接近1,由數學式1計算了修正係數。
[數學式1]
修正係數(C.F)= cf1×cf2×cf3
將從前述CMT-SR1000NH系統讀取的電阻值和從前述數學式1計算出的修正係數(C.F)代入數學式2,計算出表面電阻,單位為ohm/sq,並整理在表3中。
[數學式2]
電阻值(ohm)× 修正係數(C.F)= 表面電阻(ohm/sq)
[表3]
製程溫度 | 實施例1 (沉積溫度350℃) | 實施例2 (沉積溫度400℃) |
GPC(Å/cy) | 0.74 | 1.81 |
Rs(uΩcm) | 5.452 | 4,646 |
如上表3所示,可確認本發明的薄膜前體化合物在350℃和400℃的沉積溫度下分別具有優秀的熱穩定性,從而在低溫下沉積時提供高沉積速率。另外,在350℃和400℃的沉積溫度下,當考慮試樣厚度而對電阻值進行修正時,能夠確認作為成膜特性的表面電阻值表現出顯著性水平。
進一步地,參照上表3,在沉積溫度為350℃和400℃時作對比,可確認在350℃下沉積時,沉積速度為0.74Å/cycle,將沉積溫度提高到400℃時,為1.81 Å/cycle,增幅接近144%。
可確認與實施例1相比,實施例2提高了沉積速度,但是不同於先前技術,不是沉積速度提高則雜質增加,而是發生雜質減少的預料不到的現象,從而與生產量(through-put)方面進行聯繫時,提供另一個重要優點。
實驗例4:藉由薄膜前體化合物的ALD沉積,分析薄膜截面的厚度
對前述實驗例3中獲得的薄膜的截面的厚度和薄膜密度做了如下分析。
薄膜密度(g/cm
3):藉由X射線反射率(XRR)測量分析方法進行了測量。這種方法是觀察X射線入射到表面和介面之間並反射時出現的外觀的技術,對形成的薄膜試樣應用前述分析法,從而測量膜質的厚度、密度、表面和介面粗糙度等物理特性。
測量結果,在350℃下測量的實施例1中,確認了43.4 Å的平均截面厚度,在400℃下測量實施例2中,確認了156.9 Å的平均截面厚度。
實驗例5:薄膜前體化合物的薄膜的厚度和階梯覆蓋性的確認
藉由拍攝TEM照片,確認了前述實驗例3中獲得的薄膜截面的薄膜厚度和階梯覆蓋性。圖5是測量由合成例2中合成的薄膜前體化合物藉由使用圖4的沉積設備而形成的薄膜截面的厚度的穿透式電子顯微鏡(TEM)照片,左圖對應的是350℃的沉積條件,右圖對應的是400℃的沉積條件。
如圖5所示,確認薄膜厚度均勻,在特定沉積溫度下成膜時,藉由自限性薄膜生長機制能夠實現優秀的階梯塗覆性、均勻的覆蓋性和精密的厚度控制。
另外,利用TEM確認實施例1和實施例2中沉積的Mo薄膜的階梯覆蓋性的結果,確認了階梯覆蓋率都很高。
實驗例6:藉由薄膜前體化合物的ALD沉積,分析薄膜的碳濃度
對於前述實驗例3中獲得的薄膜的碳濃度,進行如下分析,並將結果示於表4。
碳濃度:藉由X射線光電子能譜儀(XPS; X-ray Photoelectron Spectrometer)深度剖面(depth profile)分析,確認薄膜內組成元素、組成比和化學鍵合狀態。
[表4]
加工溫度 | 實施例1 (沉積溫度350℃) | 實施例2 (沉積溫度400℃) |
碳濃度(薄膜內組成元素、組成比、化學鍵合狀態) | 6.56 | 8.06 |
如上表4所示,藉由實施例1、2中獲得的薄膜的X射線光電子能譜儀(XPS;X-ray Photoelectron Spectrometer)深度剖面(depth profile)結果,確認為是MoN薄膜,同時確認了提供有意義的碳濃度。
無
圖1是合成例2中合成的薄膜前體化合物的核磁共振(NMR)譜圖。
圖2是合成例2中合成的薄膜前體化合物的熱重分析(DSC-TG analysis)結果的圖。
圖3是合成例2中合成的薄膜前體化合物的差示掃描量熱分析(DSC analysis)結果的圖。
圖4是概略地示出在實施例1或2中使用薄膜前體化合物進行原子層沉積法的沉積設備的圖。
圖5是測量由合成例2中合成的薄膜前體化合物藉由使用圖4的沉積設備而形成的薄膜截面的厚度的穿透式電子顯微鏡(TEM)照片,左圖對應的是350℃的沉積條件,右圖對應的是400℃的沉積條件。
Claims (14)
- 一種薄膜前體化合物,其係由化學式2表示, [化學式2] ML 1L 2L 3L 4(L 5) h(L 6) i其中,前述M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;前述L 1、L 2、L 3、L 4、L 5以及L 6獨立地選自NRaRb、ORc、NRc、CO、RdCp、脒基、胍基、乙二胺、丙二胺以及碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴;前述Cp為環戊二烯基;前述Ra、Rb、Rc及Rd獨立地為氫或碳原子數為1至12的烷基;前述h和i獨立地為0或1;化合物的總氧化數為-2至6的整數;選自前述L 1、L 2、L 3、L 4、L 5以及L 6中的一種以上的配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴。
- 如請求項1所述之薄膜前體化合物,其中,前述薄膜前體化合物是由化學式3或化學式4表示的化合物, [化學式3] [化學式4] 在前述化學式3至化學式4中,M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;R 1、R 2、R 3、R 4以及R 5獨立地選自氫、二甲胺基、被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷基、以及被取代或未被取代的碳原子數為1至7的烷氧基;n為0至2的整數。
- 如請求項1所述之薄膜前體化合物,其中,前述薄膜前體化合物是以由化學式1表示的化合物作為中間體而獲得的, [化學式1] Mo(O)n(X)m(L)k 其中,前述Mo為鉬,前述O為氧,前述X為鹵素,前述L為配體,前述n為0至2的整數,前述m為2至6的整數,前述k為1至3的整數。
- 如請求項3所述之薄膜前體化合物,其中,前述配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和烴。
- 如請求項3所述之薄膜前體化合物,其中,前述中間體為(tBuN=) 2MoCl 2(DAE), 其中,DAE是碳原子數為1至15的二烷氧基乙烷。
- 如請求項1所述之薄膜前體化合物,其中,前述薄膜前體化合物在20℃和1bar條件下為液體並具有揮發性。
- 一種薄膜形成方法,其係包括將由化學式2表示的薄膜前體化合物注入腔室內並使其沉積在被裝載的基板的表面的步驟, [化學式2] ML 1L 2L 3L 4(L 5) h(L 6) i其中,前述M為選自鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)及𨭎(Sg)中的一種以上,具有0、+3、+4、+5、+6的電荷和6的配位數;前述L 1、L 2、L 3、L 4、L 5以及L 6獨立地選自NRaRb、ORc、NRc、CO、RdCp、脒基、胍基、乙二胺、丙二胺以及碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴;前述Cp為環戊二烯基;前述Ra、Rb、Rc及Rd獨立地為氫或碳原子數為1至12的烷基;前述h和i獨立地為0或1;化合物的總氧化數為-2至6的整數;選自前述L 1、L 2、L 3、L 4、L 5以及L 6中的一種以上的配體是碳原子數為3至15且被一個以上的氮(N)、氧(O)、磷(P)或硫(S)取代的線型或環型飽和或不飽和烴。
- 如請求項7所述之薄膜形成方法,其中,前述沉積的步驟包括: 氣化前述薄膜前體化合物並使其吸附於被裝載在腔室內的基板的表面的步驟; 利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟; 向前述腔室的內部供給反應氣體的步驟;以及 利用吹掃氣體對前述腔室的內部進行吹掃的步驟。
- 如請求項7所述之薄膜形成方法,其中,在前述沉積的步驟中,前述薄膜前體化合物以及前述反應氣體同時注入於被裝載在前述腔室內的基板上。
- 如請求項7所述之薄膜形成方法,其中,前述沉積的步驟藉由原子層沉積法、化學氣相沉積法、電漿增強原子層沉積法或電漿化學氣相沉積法實施。
- 如請求項9所述之薄膜形成方法,其中,前述薄膜形成方法使用氮化劑、氧化劑或還原劑作為前述反應氣體。
- 如請求項7所述之薄膜形成方法,其中,前述薄膜包括金屬氮化物薄膜、金屬氧化物薄膜或金屬薄膜。
- 一種半導體基板,其係藉由如請求項7所述之薄膜形成方法製造。
- 一種半導體裝置,其係包括如請求項13所述之半導體基板。
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