制造多成分薄膜的方法技术

本发明专利技术提供了制备多成分薄膜的方法。本发明专利技术描述了用于沉积多成分薄膜的方法和液基前体组合物。在一个实施方式中，本发明专利技术所述的方法和组合物用于沉积碲锗(GeTe)、碲锑(SbTe)、锗锑(SbGe)、锗锑碲(GST)、铟锑碲(IST)、银铟锑碲(AIST)、碲化镉(CdTe)、硒化镉(CdSe)、碲化锌(ZnTe)、硒化锌(ZnSe)、铜铟镓硒(CIGS)薄膜或其他用于相变存储器和光伏装置的碲和硒基的金属化合物。

Method for producing multicomponent films

The present invention provides a method of preparing multicomponent films. The present invention describes methods for depositing multi-component films and liquid base precursor compositions. In one embodiment, the method and the composition of this invention for depositing germanium telluride (GeTe), antimony telluride (SbTe) and germanium antimony (SbGe), germanium antimony tellurium and indium antimony telluride (GST) (IST), silver indium antimony telluride (AIST), cadmium telluride (CdTe), cadmium selenide (CdSe), zinc telluride (ZnTe) and zinc selenide (ZnSe) and copper indium gallium selenide (CIGS) thin film or other for phase-change memory and photovoltaic device tellurium and selenium group metal compounds.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利申请要求序号为61/307，222、申请日为2010年2月23日的美国临时专利申请的优先权。
技术介绍
本文公开了一种用于沉积多成分薄膜的方法，其各为化学计量或非化学计量的， 例如但不限于碲锗(GeTe)、碲锑(SbTe)、锗锑(SbGe)、锗锑碲(GST)、铟锑碲(1ST)、银铟锑碲(AIST)、碲化镉(CcTTe)、硒化镉(CcKe)、碲化锌(SiTe)、硒化锌(&1%)、铜铟镓硒 (CIGQ。在某些实施方式中，本文所述的方法可以作为现有的气相沉积的方法(诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD))的替代方法用于沉积多成分薄膜。也包括使用本文所述的方法沉积多成分薄膜的液基前体组合物或其混合物。某些合金诸如碲化镉、硒化镉和铜铟镓硒(CIGQ也是具有工业利益的，因为它们可以用作光伏材料。还有一些合金(包括但不限于GST(锗锑碲合金)、1ST(铟锑碲)和 AIST (银铟锑碲))用于制作电子装置，包括相变随机存取存储器(PCRAM)。相变材料根据温度以晶态或无定形态存在。相变材料在晶态下比无定形态具有更有序的原子排列和更低的电阻。相变材料可以根据操作温度从晶态向无定形状态可逆地转变。这些特点，即可逆相变和不同状态的不同电阻，被应用于新提出的电子装置、新类型的非易失性存储装置、相变随机存取存储器(PCRAM)装置。PCRAM的电阻可以根据其中包括的相变材料的状态(例如，结晶态、无定形态等)发生变化。在各种类型的用于存储装置的相变材料中，最常用的是14族和15族元素的三元硫属化物(ternary chalcogenide)，诸如各种组成的锗锑碲化合物(包括但不限于 Ge2Sb2Te5)，通常缩写作为GST。GST的固体相可以在加热和冷却循环中迅速从晶态转变为无定形态，反之亦然。无定形GST具有相对较高的电阻，而晶体GST具有相对较低的电阻。在设计PCRAM单元中的技术障碍之一是，为了克服GST材料从晶体向无定形态转换过程中的热耗散，必须应用高水平的复位电流(reset current)。但是，这种热耗散可以通过限制GST材料到接触插头(contact plug)中而极大降低，从而减少这一作用所需的复位电流。GST接触插头是高长宽比的结构，且用于GST薄膜沉积的传统溅射方法不能达到需要的高保形性。这推动了对用于形成GST薄膜的前体和相关的制造方法或工艺的需要，其可以产生具有高保形和化学组成均一性的薄膜。
技术实现思路
本文所述的方法提供了对于用于沉积多成分薄膜的现有PVD、CVD或ALD沉积方法的替代方法。也包括用于使用本文所述的方法沉积多成分薄膜的包含一种或多种前体的液基前体组合物或溶液。与现有技术相比，本文所述的方法可以达到至少以下目标之一为环境友好的、低消耗前体材料，提供对高长宽比(high aspect ratio)结构的覆盖，和/或生产薄膜需要更少的能源。上述优势可以导致沉积薄膜方面较低的成本。据信，通过本文所述的方法沉积的薄膜可以用于，例如，以下应用半导体存储器、太阳能电池技术、红外传感器和/或装置。用于将多成分薄膜沉积在基底的至少一部分上的方法的一个实施方式包括以下步骤(a)将基底与Ge前体或包含Ge前体的前体溶液接触，以与基底反应而提供包含 Ge的第一涂层；(b)用包含溶剂的冲洗溶液冲洗第一涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Ge 前体；(C)将包含Ge的第一涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触，其中，Te前体的至少一部分与其中包含的Ge的至少一部分反应，以提供包含Ge和Te的第二涂层；(d)用包含溶剂的冲洗溶液冲洗第二涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te 前体；(e)将包含Ge和Te的第二涂层与Sb前体或包含Sb前体的前体溶液接触，其中， Sb前体的至少一部分与其中包含的Ge和Te的至少一部分反应，以提供包含Ge、Te和Sb的第三涂层；(f)用包含溶剂的冲洗溶液冲洗第三涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Sb 前体；(g)将包含Ge、Te和Sb的第三涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触，其中，iTe前体的至少一部分与其中包含的Ge和Sb的至少一部分反应，以提供包含Ge、Te和 Sb的第四涂层；和(h)用包含溶剂的冲洗溶液冲洗第四涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te 前体。在某些实施方式中，重复步骤(a)至(h)多次，直到达到所需的涂层厚度以提供多成分薄膜。在该实施方式或其他实施方式中，可以按照以下顺序进行步骤e — f—g — h — a — b — c — d。在进一步的实施方式中，提供了一种将多成分薄膜沉积在基底的至少一部分上的方法，包括以下步骤(a)将基底与h前体或包含h前体的前体溶液接触，以与基底反应而提供包含 In的第一涂层；(b)用冲洗溶液冲洗第一涂层的至少一部分，以除去任何未反应的h前体；(c)将包含h的第一涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触，其中，Te前体的至少一部分与其中包含的h反应，以提供包含h和Te的第二涂层；(d)用冲洗溶液冲洗第二涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te前体；(e)将包含h和Te的第二涂层与Sb前体或包含Sb前体的前体溶液接触，其中， Sb前体的至少一部分与其中包含的h和Te的至少一部分反应，以提供包含In、Sb和Te的第三涂层；(f)用冲洗溶液冲洗第三涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Sb前体；(g)将包含In、Te和Sb的第三涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触，以提供包含In、Te和Sb的第四涂层；和(h)用冲洗溶液冲洗第四涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te前体；(i)将包含In、Te和Sb的第四涂层与Ag前体或包含Ag前体的前体溶液接触，其中，Ag前体的至少一部分与其中包含的In、Te和Sb的至少一部分反应，以提供包含^uTe、 Sb和Ag的第五涂层；(j)用冲洗溶液冲洗第五涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Ag前体；(k)将包含h、Te、Sb和Ag的第五涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触， 以与第五涂层反应，以提供包含In、Te、Sb和Ag的第六涂层；和(1)用冲洗溶液冲洗第六涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te前体；其中，重复步骤(a)至(1)，以形成多个涂层而提供所述薄膜。在再另一个实施方式中，提供了一种将多成分薄膜沉积在基底上的方法，包括以下步骤(a)将基底与h前体或包含h前体的前体溶液接触，以与基底反应而提供包含 In的第一涂层；(b)用冲洗溶液冲洗第一涂层的至少一部分，以除去任何未反应的h前体；(c)将包含h的第一涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液接触，其中，Te前体的至少一部分与其中包含的h反应，以提供包含h和Te的第二涂层；(d)用冲洗溶液冲洗第二涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Te前体；(e)将包含h和Te的第二涂层与Sb前体或包含Sb前体的前体溶液接触，其中， Sb前体的至少一部分与其中包含的h和Te的至少一部分反应，以提供包含In、Sb和Te的第三涂层；(f)用冲洗溶液冲洗第三涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Sb前体；(g)将包含In、Te和Sb的第三涂层与Te前体或包含Te前体的前体溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种将多成分薄膜沉积在基底的至少一部分上的方法，包括以下步骤：（ａ）将基底与Ｇｅ前体或包含Ｇｅ前体的前体溶液接触，以与基底反应和提供包含Ｇｅ的第一涂层；（ｂ）用冲洗溶液冲洗第一涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Ｇｅ前体；（ｃ）将包含Ｇｅ的第一涂层与Ｔｅ前体或包含Ｔｅ前体的前体溶液接触，其中，Ｔｅ前体的至少一部分与其中包含的Ｇｅ反应，以提供包含Ｇｅ和Ｔｅ的第二涂层；（ｄ）用冲洗溶液冲洗第二涂层的至少一部分，以除去未反应的Ｔｅ前体；（ｅ）将包含Ｇｅ和Ｔｅ的第二涂层与Ｓｂ前体或包含Ｓｂ前体的前体溶液接触，其中，Ｓｂ前体的至少一部分与其中包含的Ｇｅ和Ｔｅ的至少一部分反应，以提供包含Ｇｅ、Ｔｅ和Ｓｂ的第三涂层；（ｆ）用冲洗溶液冲洗第三涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Ｓｂ前体；（ｇ）将包含Ｇｅ、Ｔｅ和Ｓｂ的第三涂层与Ｔｅ前体或包含Ｔｅ前体的前体溶液接触，以与第三涂层反应而提供包含Ｇｅ、Ｔｅ和Ｓｂ的第四涂层；和（ｈ）用冲洗溶液冲洗第四涂层的至少一部分，以除去任何未反应的Ｔｅ前体；其中，重复步骤（ａ）至（ｈ），以形成多个涂层和提供所述薄膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萧满超，杨柳，雷新建，I·布查南，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US