作为用于在衬底上形成层的还原剂的二(三甲基甲硅烷基)六元环系统和相关化合物技术方案

使具有呈氧化态的一个原子的一种第一化合物与一种二(三甲基甲硅烷基)六元环系统或相关化合物反应，以形成相对于该第一化合物具有该呈还原态的原子的一种第二化合物。该呈氧化态的原子选自下组，该组由以下各项组成：元素周期表中的第2族至第12族、镧系元素、As、Sb、Bi、Te、Si、Ge、Sn、以及Al。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】作为用于在衬底上形成层的还原剂的二（三甲基甲硅烷基)六 元环系统和相关化合物相关申请的交叉引用 本申请是2013年6月28日提交的美国申请序列号13/930，471的部分继续申请，并 且要求2013年11月10日提交的美国临时申请序列号61/902，264,以及2014年4月2日提交的 美国临时申请序列号61 /974，115的权益，这些申请的披露内容特此通过引用以其全部内容 结合在此。
在至少一个方面，本专利技术涉及从"金属有机"前体和一种还原剂形成金属膜。
技术介绍
薄膜的生长是许多功能材料和装置的制作中的中心步骤。虽然膜生长成果传统上 是针对大于l〇〇nm的膜，但几个领域中的最近趋势是要求从数个原子层至数十纳米的厚度 范围内的膜的生长。 在微电子学领域中，铜已因其较低电阻率和较高的抗电子迀移性而取代铝作为集 成电路中的互连材料。已提出了超薄(2-8nm)锰-硅-氧层作为未来装置中的现有的基于氮 化物的铜扩散阻挡层的替代物。由于铜在Si0 2和其他表面上不能很好地成核，很难将铜金 属沉积到微电子衬底的表面形态上。因此，对于形成金属诸如铬、钴以及其他金属的晶种层 一直存在相当大的兴趣，这些晶种层能更好地粘附到衬底上，并且随后铜膜可以生长在这 些晶种层上。 原子层沉积法(ALD)是解决许多当前技术需求的一种薄膜沉积技术。ALD因其自我 限制生长机制而提供固有地适形的覆盖以及亚纳米膜厚度控制。在典型的ALD工艺中，使衬 底与使该衬底改性的第一化学成分接触，持续第一预先确定的时间段(脉冲）。这种改性涉 及衬底表面的吸附、与衬底表面反应、或吸附和反应的组合。引入吹扫气体以去除衬底附近 的任何残留的第一气态化学成分。将与改性的衬底表面发生反应的第二气态化学成分引入 到衬底附近，持续第二预先确定的时间段以形成薄膜的一部分。随后引入吹扫气体以去除 衬底附近的任何残留的第二化学成分。使衬底与第一化学成分接触、吹扫、使衬底与第二气 态化学成分接触以及吹扫的这些步骤通常重复多次，直到具有所希望的厚度的膜被涂布到 衬底上为止。虽然现有技术ALD工艺起到了很好的作用，但不幸的是，仅存在有限数目的具 有ALD所需的热稳定性、反应性、以及蒸气压力的化学前体。 因此，需要用于通过原子层沉积来沉积薄膜的改进的方法和试剂。
技术实现思路
本专利技术通过在至少一个实施例中提供一种使具有呈氧化态的原子的化合物还原 的方法来解决现有技术的一个或多个问题。该方法包括以下步骤:使具有呈氧化态的原子 的一种第一化合物与一种还原剂反应，以形成相对于该第一化合物具有呈还原态的原子的 一种第二化合物。该呈氧化态的原子选自下组，该组由以下各项组成:元素周期表中的第2 族至第12族、镧系元素、六8、315、8136、31、66、311、以及41。该还原剂选自由通过化学式1八和 IB描述的化合物组成的组： 六T: 父1是〇?6(511^1'1?1''）或~(511^ 1'1?1''）； 父2是〇?7(511^1'1?1''）或~(511^ 1'1?1''）；并且 R1、R1'、R1''、R2、R3、R 4、R5、R6和R7各自独立地是Η、&- 1()烷基、C6-w芳基、或C4-14杂芳基。 在另一个实施例中，提供了一种使用气相反应物使具有呈氧化态的原子的化合物 还原的方法。该方法包括提供第一化合物的蒸气的步骤。该呈氧化态的原子选自下组，该组 由以下各项组成:元素周期表中的第2族至第12族、镧系元素、As、Sb、Bi、Te、Si、Ge、Sn、&& A1。该方法还包括提供一种还原剂的蒸气的步骤。该还原剂选自由通过化学式ΙΑ和IB描述 的化合物组成的组： 12345678 2 其中： 3 父1是〇?6(511?11?1'1?1''）或~(511? 11?1'1?1''）； 4 父2是〇?7(511^1'1?1''）或~(511^ 1'1?1''）；并且 5 R1、R1'、R1"、R2、R3、R 4、R5、R6和R7各自独立地是H、1()烷基、C 6-w芳基、或C4-14杂芳基。 6 该第一化合物的蒸气和该还原剂的蒸气发生反应，以形成相对于该第一化合物具有呈还原 7 态的原子的一种第二化合物。 8在另一个实施例中，提供了一种通过ALD工艺形成层的方法。该方法包括以下步 骤:使一个衬底与具有呈氧化态的原子的一种第一化合物的蒸气接触，以形成一个第一改 性表面。该呈氧化态的原子选自下组，该组由以下各项组成:元素周期表中的第2族至第12 族、镧系元素）8、513、13;[、16、3;[、66、311、以及41。该第一改性表面任选地与一种酸接触，持续 一个第二预先确定的脉冲时间，以形成一个第二改性表面。该第一改性表面或该第二改性 表面与一种还原剂接触，持续一个第三预先确定的脉冲时间，以在该衬底上形成层。该还原 剂选自下组，该组由以下各项组成： 其中： 父1是〇?6(511^1'1?1''）或~(511^ 1'1?1''）； X2 是 CR'SiRW"）或以511?11?1'1?1''）；并且1? 1、1?1'、1?1''、1?2、1?3、1? 4、1?5、1?6和1?7各自独立 地是H、CKQ烷基、C6-W芳基、或C4-14杂芳基。 在另一个实施例中，提供了一种用于形成金属的方法。该方法包括以下步骤:接触 具有至少一个二氮杂丁二烯配体的一种含金属化合物，该含金属化合物具有化学式III或 IV：1234 以及在足够的温度下用于形成一种金属膜的一种活化化合物，该活化化合物是一 种酸或二酮， 2其中： 3 Μ是选自以下各项的一种过渡金属:元素周期表中的第3族至第10族、Ru、Pd、Pt、 Rh、Ir、Mg、Al、Sn、或Sb; 4 R^CrCu烷基、氨基（SP，-NH2)、或C6_C18芳基； R9是氢、CrCn)烷基、C6_C18芳基、氨基A-Cu烷氨基、或C 2_C22二烷氨基；并且X是 Cl、Br、或1〇在另一个实施例中，提供了一种用于将金属薄膜沉积在衬底表面上的方法。该方 法包括以下步骤:使该衬底与具有化学式III或IV的一种含金属化合物的蒸气接触，以在该 衬底上形成一个改性表面： 其中： Μ是选自以下各项的一种过渡金属：元素周期表中的第3族至第10族、Ru、Pd、Pt、 Rh、Ir、Mg、Al、Sn、或Sb; R^CrCu烷基、氨基（SP，-NH2)、或C6_C18芳基； R9是氢、CrCn)烷基、C6_C18芳基、氨基A-Cu烷氨基、或C 2_C22二烷氨基；并且X是 Cl、Br、或I。之后使该改性表面与一种活化化合物的蒸气接触，以在该衬底的该表面上形成 该薄膜的至少一部分。从特征上说，该活化化合物是在足够的温度下用于形成一种金属膜 的一种酸或一种二酮。 在另一个实施例中，提供了一种用于将金属薄膜沉积在衬底表面上的方法。该方 法包括以下步骤:使该衬底与具有化学式III或IV的一种含金属化合物的蒸气接触，以在该 衬底上形成一个第一改性表面： 1 ： Μ是选自以下各项的一种过渡金属:元素周期表中的第3族至第10族、Ru、Pd、Pt、 Rh、Ir、Mg、Al、Sn、或Sb; R^CrCu烷基、氨基（SP，-NH2)、或C6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，该方法包括：提供具有呈氧化态的原子的一种第一化合物的蒸气，该呈氧化态的原子是处于大于0的氧化态，该呈氧化态的原子选自下组，该组由以下各项组成：元素周期表中的第2族至第12族、镧系元素、As、Sb、Bi、Te、Si、Ge、Sn、以及Al；提供一种还原剂的蒸气，该还原剂选自由通过化学式IA和IB描述的化合物组成的组：以及其中：X1是CR6(SiR1R1’R1”)或N(SiR1R1’R1”)；X2是CR7(SiR1R1’R1”)或N(SiR1R1’R1”)；R1、R1’、R1”、R2、R3、R4、R5、R6和R7各自独立地是H、C1‑10烷基、C6‑14芳基、或C4‑14杂芳基；并且使该第一化合物的蒸气与该还原剂的蒸气反应，以形成相对于该第一化合物具有该呈还原态的原子的一种第二化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·温特，约瑟夫·彼得·克莱斯科，
申请(专利权)人：韦恩州立大学，
类型：发明
国别省市：美国;US