CN112292477A 用于形成含金属的材料的循环沉积方法及包含含金属的材料的膜和结构 （Asm Ip私人控股有限公司）

PCT/IB2019/000817201WO2020/003000EN2020.01.用于形成含金属的材料的循环沉积方法及2向反应腔室提供包含第一金属的第一气相反应物以与基板的表面反应以形成第一金向所述反应腔室提供包含第二金属的第二气相反应物以与所述第一金属物种反应以2.根据权利要求1所述的循环沉积工艺，其中所述第二气相反应物包含含金属的有机6.根据权利要求3和5中任一项所述的循环沉积工艺，其中R独立地选自C1-C5烷基基9.根据权利要求1所述的循环沉积工艺，其中所述第一气相反应物包含相应的金属氯11.根据权利要求1所述的循环沉积工艺，其中所述第一气相反应物包含氯化钴提供第二气相反应物以与所述第一金属物种16.根据权利要求13所述的循环沉积工艺，其中具有通式R-M-H的化合物具有式R(X-n)-17.根据权利要求13所述的循环沉积工艺，其中所述第一气相反应物包含相应的金属18.根据权利要求13所述的循环沉积工艺，其中所述第一气相反应物包含氯化钴34[0002]本文要求保护的发明是根据或代表和/或结合赫尔辛基大学(theUniversityof化学气相沉积(CVD)来沉积具有1:1的化学计量并仅含微量Co3Sn2的Co和Sn的合金。也已通[0007]可使用循环沉积技术如原子层沉积来以受控且可重现的方式在基板表面上的复5[0009]此部分中提供的问题的任何讨论仅出于为本发明提供上下文的目的引入而不应地使用另外的反应物来形成包含不止两种金属的金属间化合物。如下文更详细地阐述的，可在基板上形成金属间化合物的膜而无需额外的高温和/或还原步骤。循环沉积工艺可包[0012]根据本公开的至少一个其他实施例，公开了一种用于形成含金属的材料的含第一金属的第一气相反应物以形成第一金属物种和提供包含通式为R-M-H(例如，R(X-n)-MX-Hn)的化合物的第二气相反应物以与第一金属物种反应以从而形成含金属的材料，其中气相反应物和包含第二金属的第二气相反应物(例如，包含通式为R-M-H(例如，R(X-n)-MX-室流体连通的第二气相反应物源容器。第二气相反应物可包括例如通式为R-M-H—例如，6[0018]图2示意了根据本公开的至少一个实施例的示例性循环沉积方法的另一工艺流[0019]图3示意了包含根据本公开的至少一个实施例沉积的含金属的膜的示例性器件结[0020]图4示意了根据本公开的至少一个实施例在循环沉积工艺中采用的金属卤化物化中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大以帮助改善对所示意的本发明实施例的[0024]下文提供的对本公开的示例性实施例的描述仅是示例性的并意在仅出于示意的意图排除具有额外特征的其它实施例或并入所陈述特征采用改进的反应物(有时一般称为前体)和/或改进的沉积技术来沉积具有所需性质的含金物质源自于此的一种或多种气体/蒸气。化学反应可在气相中和/或在气相与基板表面和/7随后向工艺腔室中引入另一第二反应物或反应气体以用于将被化学吸附的物质转化为期应物的转化之后从反应腔室去除过量的第一反应物和/或从反应腔室去除过量的第二反应米棒、纳米管或纳米颗粒或甚至部分或完整分子层或者部分或完整原子层或者原子和/或8物以与基板的表面反应以形成第一金属物种。此步骤可在与上文结合步骤110所述相同的[0040]在提供第一气相反应物的步骤之后，可通过吹扫/泵工艺从反应腔室去除任何过应物以与第一金属物种反应以从而形成金属间化合物。此步骤可在与上文结合步骤110所述相同或不同的压力和/或温度下。向反应腔室提供第二气相反应物的脉冲时间或时间可和任何反应副产物(步骤145)。该步骤中吹扫气体的流量和/或持续时间可与上文在步骤[0044]步骤120和130(及任选地吹扫步骤125和/或145)可构成一个沉积循环。在本公开9[0049]在一些实施例中，第一气相反应物可包含具有加合物形成配体的过渡金属化合属化合物中的加合物形成配体可包含两个二齿加合物形成配体。在本公开的一些实施例三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷(CAS:96556-05-7)或1,4,8,11-四甲基-1,4,8,11-四氮杂环45-)、1,2-双(二乙基膦基)乙烷(CAS：6411-21-8)(BDEPE)或1,3-双(二乙基膦基)丙烷二氮杂-12-冠-4:1,7-二氧杂-4,10-二氮杂环十二烷(CAS:294-92-8)或1,2-双(甲基硫基)属前体可包含铜、钴和镍中的至少一种。不含卤素的金属前体可因此包含Cu(dmap)2、Ni子通过二齿配体中的至少一个氮原子键合并通过二齿配体中的至少一个非氮的其他原子[0066]在一个或多个实施例中，一价金属的前体包括挥发性脒阴离子金属(I)盐[M(I)R3[0072]在一个或多个实施例中，三价金属的前体包括挥发性三脒阴离子金属(III)盐[M[0075]如本文所用，具有与单体相同的金属对脒阴离子比率但化合物中金属-脒阴离子物的具体实例包括但不限于双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3,3-三甲基丁-2-醇酸)镍(II)、双丁基亚氨基)-2,3,3-三甲基丁-2-醇酸)铬(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3,3-三甲基丁-基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)钴(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)铁(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)铜(II)、双(3-((叔丁基亚氨基)甲基)-2,2,4,4-四甲基戊-3-醇酸)锰(II)、双(3-((叔丁基亚氨基)甲基)-2,2,4,4-四甲基基)-2-甲基丁-2-醇酸)钴(II)、双(3-(异丙基亚氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)铁(II)、双(3-(异丙基亚氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)锰(II)、双(3-(异丙基亚氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)铬甲基丁-2-醇酸)镍(II)、双(3-(2,2-二甲基亚联氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)钴(II)、双(3-(2,2-二甲基亚联氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)铁(II)、双(3-(2,2-二甲基亚联氨基)-2-甲基3-三甲基丁-2-醇酸)镍(H)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3,3-三甲基丁-2-醇酸)钴(II)、双丁基亚氨基)-2,3,3-三甲基丁-2-醇酸)铜(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)镍(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)钴(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)铁(II)、双(1-(叔丁基亚氨基)-2,3-二甲基丁-2-醇酸)铜氨基)甲基)-2,2,4,4-四甲基戊-3-醇酸)铜(II)、双(3-(异丙基亚氨基)-2-甲基丁-2-醇氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)锰(II)、双(3-(2,2-二甲基亚联氨基)-2-甲基丁-2-醇酸)铬[0080]在一些实施例中，不含卤素的金属前体不包含除所需金属外的其他金属原子(例[Cu(HMDS)]4或Cu(nhc)HMD[0082]在一些实施例中，不含卤化物的镍前体可例如为双(4-N-乙基氨基-3-戊烯-2-N-[0085]如本文所述包含金属间化合物如Co3Sn2或Ni3Sn2、基本上由其组成或者由其组成的金属间膜可表现出具有超过500Oe的高矫顽力值的磁滞。这样的膜(以及根据方法200形[0086]图2示意了根据本公开的至少一个实施例的另一循环沉积方法200。方法200可用[0090]方法200可以步骤230继续，该步骤包括提供第二气相反应物以与第一金属物种[0093]步骤220-245可根据需要以与上文结合图1描述的步骤120-145相同或相似的方式[0094]在步骤220中使用的第一气相反应物可以是或可包括任何本文所述的第一气相反[0095]包含具有通式R-M-H的化合物的第二气相反应物可以是或可包括任何本文所述的个方法可以是相比于通常在ALD工艺中采用的温度在更高的基板温度下操作，从而导致化[0101]本公开的至少一些实施例(例如，方法100和/或方法200)可包括非等离子体反应应物和第二气相反应物都可包含非等离子体反应物以防止下面的基板的离子化损伤和由此产生的相关缺陷。当下面的基板含有易碎的制造或至少部分制造的半导体器件结构时，非等离子体反应物的使用可能尤其有用，因为高能等离子体物种可能损伤和/或降低器件法可包括使基板与为还原剂的第二气相反应物接触(无任何另外的前体/反应物接触步二气相反应物接触之前、和/或在使基板与第二气相反应物接触之后向反应腔室中引入还共同流动到反应腔室中并同时与基板接触，和/或可使还原剂和第二气相反应物共同流动[0104]在一些实施例中，含金属的材料和/或金属间化合属间化合物的生长速率大于约0.05A/循环、大于约和/或金属间化合物的生长速率小于约2.0A/循环、小于约1.0A/循环、小于约0.75A/循[0105]图3示意了包括基板302和层或膜304的结构300。结构300可以是或可包括部分制可物理连续的厚度可能与使膜电连续的厚度不相同，并且使膜304可电连续的厚度可能与一些本文所述的实施例沉积的金属间和/或含金属的膜的厚度可大于约20纳米、或大于约[0108]金属间化合物和/或含金属的材料或其对应的膜包含如本文所述的第一金属和第[0109]在本公开的一些实施例中，金属间化合物和/或含金属的材料得自美国亚利桑那州菲尼克斯的ASMAmerica,Inc.和荷兰阿尔梅勒的ASMEuropeB.V.的反应器(如pulsar2000和pulsarg3000及pulsargXPALD)以及EmerALD®XP和反应器。其他可商购获得的反应器包括以商品名EaglegXP和XP8来自ASM可自ASMEuropeB.V.(荷兰阿尔梅勒)商购获得的商品名为A400和A412PLUS的示例性的反应器系统可包括至少两个反应物气体源(例如，包括将成为第一或第二气相反[0117]反应器系统500可包括任何合适数量的反应腔室104和基板处理系统502。作为实[0118]应指出，图5为反应器系统500的简化示意版本而不含反应器系统500中可能利用质量流量控制系统和/或其他机构以控制气态反应物源自于的反应物源容器522或524。反应物源容器522、524可配置为用于贮存含金属的化合物(例如,有机金属或金属有机化合物)，所述化合物分别为第一气相反应物和第二气相反应物或者在加热时分别成为第一气的替代实施例中，反应物源容器522、524可由耐腐蚀金属或金属合金如例如哈氏合金配置为用于将化合物从固体转化成液体或气体以形成第一气相反应物或第二气相反应物。的暴露表面上方流动，从而从化合物拾取一部分蒸气并与载气一道将化合物(现在为第一体导管526将含金属的化合物蒸气(现在为第一或第二气相反应物气和/或吹扫气体进出反应腔室504的流动。系统操作和控制机构532可包括执行某些任务[0128]1.一种用于沉积金属间化合物的循环沉积工艺，所述循环沉积方法包括以下步[0129]向反应腔室提供包含第一金属的第一气相反应物以与基板的表面反应以形成第[0130]向所述反应腔室提供包含第二金属的第二气相反应物以与所述第一金属物种反[0131]2.实例1的循环沉积工艺，其还包括重复提至少一个在提供所述第一气相反应物的步