(酰胺氨基烷烃)金属化合物及使用所述金属化合物制备含金属的薄膜的方法_5

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丙烷_N,N')钴(钴化合物(lk))和(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷-N, Ν')(2-叔丁基酰胺-1-二甲基氨基丙烷-N,N')钴(钴化合物(lr))的混合物的合成)
[0526][化学式 59 ]
[0528] 在氩气气氛下,在一个装配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的lOOmL体积烧瓶中放入 1.07g(8.25mmo 1)无水氯化钴(II)和20ml四氢呋喃。然后,将混合物搅拌2小时。随后,在保 持溶液温度为〇°C的同时,向所述烧瓶中缓慢滴入20ml在参考实施例C8中制备的1-叔丁基 酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N')锂和2-叔丁基酰胺-1-二甲基氨基丙烷-N,N')锂的混合物 在四氢呋喃中的溶液。然后,在搅拌的同时使混合物在20°C反应6小时。反应完成后,将反应 溶液在减压下浓缩。向所得浓缩液中添加 l〇〇ml己烷。然后,搅拌混合物。将混合物过滤,并 将滤液在减压下浓缩。然后,将所得浓缩液在减压下蒸馏(115°C,13.3Pa),以提供2.9g为深 棕色固体的双(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷-N,N')钴、双(2-叔丁基酰胺-1-二甲基氨 基丙烷_N,N')钴和(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷-N,N')(2-叔丁基酰胺-1-二甲基氨 基丙烷-N,N')钴的混合物。(分离收率:94 % )
[0529] 此外,双(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N')钴、双(2-叔丁基酰胺-1-二甲 基氨基丙烷_N,N')钴和(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷-N,N')(2-叔丁基酰胺-1-二甲 基氨基丙烷_N,N')钴的混合物为新化合物,其具有以下性质:
[0530] 熔点:90。(3。
[0531] 通过电感耦合等离子体(ICP)分析确定的钴含量:15.Owt% (计算值:15.8wt% )
[0532] 实施例C5
[0533](气相沉积试验;含钴薄膜的形成)
[0534] 所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例B5中相同的方式,使用实施例C1中获 得的钴化合物来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和膜性能如下。
[0535] (气相沉积条件)
[0536] 钴原料:实施例Cl中获得的钴化合物
[0537] (双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(lc))、双(2-异丙基酰 胺-1-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(lj))和(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N') (2-异丙基酰胺-1-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(lq))的混合物)
[0538] 气化温度:90°C
[0539] He载气的流速:30sccm
[0540] 氨气的流速:10sccm [0541 ]基板材料:Si02/Si晶片
[0542] 基板温度:200°C
[0543] 反应系统中的压力:0.67kPa
[0544] 气相沉积时间:5min。
[0545] (膜性能(SEM和XPS-深度测量))
[0546] 膜厚度:300nm
[0547] XPS分析:钴膜
[0548] 碳含量:未检出
[0549] 氮含量:未检出
[0550] 实施例C6
[0551](气相沉积试验;含钴薄膜的形成)
[0552]所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例B5中相同的方式,使用实施例C2中获 得的钴化合物来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和膜性能如下。
[0553](气相沉积条件)
[0554]钴原料:实施例C2中获得的钴化合物
[0555](双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(lc))
[0556] 气化温度:90°C
[0557] He载气的流速:30sccm
[0558] 氨气的流速:l〇sccm
[0559] 基板材料:Si02/Si晶片
[0560] 基板温度:200°C
[0561 ] 反应系统中的压力:0.67kPa
[0562] 气相沉积时间:5min。
[0563] (膜性能(SEM和XPS-深度测量))
[0564] 膜厚度:300nm
[0565] XPS分析:钴膜
[0566] 碳含量:未检出
[0567] 氮含量:未检出
[0568] 实施例C7
[0569](气相沉积试验;含钴薄膜的形成)
[0570]所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例B5中相同的方式,使用实施例C3中获 得的钴化合物来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和膜性能如下。
[0571] (气相沉积条件)
[0572] 钴原料:实施例C3中获得的钴化合物
[0573](双(1_(仲丁基酰胺)-2_二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(le))、双(2_(仲丁基 酰胺)-1-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(化合物(11))和(1-(仲丁基酰胺)-2-二甲基氨基丙烷-N,N')(2-(仲丁基酰胺)-1-二甲基氨基丙烷-N,N')钴(化合物(Is))的混合物)
[0574] 气化温度:100°C
[0575] He载气的流速:30sccm
[0576] 氨气的流速:l〇sccm
[0577] 基板材料:Si02/Si晶片
[0578] 基板温度:200°C
[0579] 反应系统中的压力:0.67kPa
[0580] 气相沉积时间:5min。
[0581 ](膜性能(SEM和XPS-深度测量))
[0582] 膜厚度:200nm
[0583] XPS分析:钴膜
[0584] 碳含量:未检出
[0585] 氮含量:未检出
[0586] 实施例C8
[0587](气相沉积试验;含钴薄膜的形成)
[0588] 所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例B5中相同的方式,使用实施例C4中获 得的钴化合物来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和膜性能如下。
[0589] (气相沉积条件)
[0590] 钴原料:实施例C4中获得的钴化合物
[0591] (双(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(钴化合物(Id))、双(2-叔丁基酰 胺-1-二甲基氨基丙烷_N,N')钴(钴化合物(lk))和(1-叔丁基酰胺-2-二甲基氨基丙烷-N, Ν')(2-叔丁基酰胺-1-二甲基氨基丙烷-N,N')钴(钴化合物(lr))的混合物)
[0592] 气化温度:90°C
[0593] He载气的流速:30sccm
[0594] 氨气的流速:30sccm
[0595] 基板材料:Si02/Si晶片
[0596] 基板温度:200°C
[0597] 反应系统中的压力:0.67kPa
[0598] 气相沉积时间:5min。
[0599] (膜性能(SEM和XPS-深度测量))
[0600] 膜厚度:300nm
[0601] XPS分析:钴膜 [0602] 碳含量:未检出 [0603] 氮含量:未检出 [0604]比较实施例C1
[0605](气相沉积试验;含钴薄膜的形成)
[0606]所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例B5中相同的方式,使用双(N-叔丁基-Ν'-乙基丙脒)钴(专利文献8中公开的化合物)来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和膜 性能如下。
[0607](气相沉积条件)
[0608]钴化合物:双(Ν-叔丁基-Ν'-乙基丙脒)钴(专利文献8中公开的化合物)
[0609] 气化温度:90°C
[0610] He载气的流速:lOsccm [0611] 氨气的流速:10sccm
[0612] 基板材料:Si02/Si晶片
[0613] 基板温度:200°C
[0614] 反应系统中的压力:0.67kPa
[0615] 气相沉积时间:5min。
[0616] (膜性能(SEM和XPS-深度测量))
[0617]膜厚度:40nm
[0618] XPS分析:钴膜
[0619]碳含量:3%(根据碳原子)
[0620]氮含量:7 % (根据氮原子)
[0621] 结果表明,本发明的双(酰胺氨基烷烃)钴化合物可为这样的材料:可以由其在短 时间内(高成膜速率)形成含钴薄膜,且可以由其形成不含杂质例如碳原子和氮原子的高品 质含钴薄膜。
[0622] 参考实施例D1
[0623] ((1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷_N,N')锂的合成)
[0624][化学式 60]
[0626] 在氩气气氛下,在一个装配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的50mL体积烧瓶中放入 2.1g(16mmol)l-异丙基氨基-2-二甲基氨基乙烷和15ml己烷。然后,在保持溶液温度为0°C 的同时,向所述烧瓶中缓慢滴入l〇ml (16mmol)的1.6mol/l正丁基锂/己烷溶液,并在搅拌的 同时使混合物在相同温度下反应30分钟和在20°C反应2小时。反应完成后,将反应溶液在减 压下浓缩。将所得浓缩液在真空下干燥,以提供2. lg的(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锂。(分离收率:94%)
[0627] 此外,(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷_N,N')锂具有以下性质:
[0628] ^-NMR(四氢呋喃-d8,S(ppm));2.95(2H,t,6.0Hz) ,2.91( 1H,五重峰,6.2Hz) ,2.44 (2H,t,6.0Hz),2.18(6H,s),0.99(6H,d,6.2Hz)
[0629] 实施例D1
[0630](双(1 -异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锰(II)(锰化合物(8))的合成)
[0633]在氩气气氛下,在一个装配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的50mL体积烧瓶中放入 0.48g(3.8mmol)氯化锰(II)(预干燥的脱水物)和10ml四氢呋喃。然后,将它们混合并将混 合物搅拌2小时。随后,在保持溶液温度为0°C的同时,向所述烧瓶中缓慢滴入1 . 0g (7.6mmol)以与参考实施例D1中相同的方式制备的(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N, Ν')锂在四氢呋喃中的溶液10ml。然后,在搅拌的同时使混合物在20°C反应6小时。反应完成 后,将反应溶液在减压下浓缩。向所得浓缩液中添加50ml己烷。然后,搅拌混合物。将混合物 过滤,并将滤液在减压下浓缩。然后,将所得浓缩液在减压下(80°C,13.3Pa)蒸馏,以提供 l.Og为浅棕色液体的(双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锰(II)。(分离收率: 84%)
[0634]此外,双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N ')锰(II)为新化合物,其具有以 下性质:
[0635] 通过电感耦合等离子体(ICP)分析确定的锰含量:17.7wt% (计算值:17.5wt% )
[0636] 参考实施例D2
[0637] (1_(叔丁基氨基)-2_二甲基氨基乙烷_N,N')锂的合成)
[0638] 反应以与参考实施例D1中相同的方式实施,不同的是使用2.3g(16mmol)的1-(叔 丁基氨基)_2_二甲基氨基乙烧,而不是1-异丙基氨基_2_二甲基氨基乙烧,以提供2.4g的1-(叔丁基氨基)-2_二甲基氨基乙烷-N,Ν')锂。(分离收率:96%)
[0639] 实施例D2
[0640](双(1_(叔丁基酰胺)-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锰(11)(锰化合物(9))的合成)
[0641]反应以与实施例D1中相同的方式实施,不同的是使用l.lg(7.6mmol)的1-(叔丁基 氨基)-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锂在四氢呋喃中的溶液10ml,而不是(1-异丙基酰胺-2-二 甲基氨基乙烷_N,N')锂在四氢呋喃中的溶液。然后,浓缩反应溶液,并将所得浓缩液在减压 下(90°C,13Pa)升华,以提供l.lg为浅棕绿色固体的双(1-(叔丁基酰胺)-2-二甲基氨基乙 烷-N,N')锰。(分离收率:85%)
[0642]此外,双(1_(叔丁基酰胺)-2_二甲基氨基乙烷_N,N')锰(II)为新化合物,其具有 以下性质:
[0643]熔点:70_71。(3。
[0644] 通过电感親合等离子体(ICP)分析确定的猛含量:16.5wt% (计算值:16. lwt% )
[0645] 实施例D3
[0646](气相沉积试验;含锰薄膜的形成)
[0647] 所述气相沉积试验通过CVD方法使用实施例D2中获得的双(1_(叔丁基酰胺)-2-二 甲基氨基乙烷-N,N')锰(II)(锰化合物(9))来实施,以评估成膜性能。
[0648] 使用图2中所示的装置来实施评估试验。气化器(玻璃安瓿)3中的锰化合物20通过 加热器10B进行加热和气化,并与在由预加热器10A预加热之后通过质量流量控制器1A供给 的氦气一起,从气化器3中排出。将从气化器3中排出的气体,与通过质量流量控制器1B和停 止阀2供入的反应性气体,例如氨气或氢气和氧气一起,供入到反应器4中。反应体系中的压 力通过打开和关闭阀6控制为预定压力,所述阀6在真空栗的上游提供,并且通过压力表5监 测。反应器的中心部分可通过加热器10C加热。供入反应器中的锰化合物在基板21-一其放 在反应器的中心部分并通过加热器10C加热至预定温度一一的表面上进行还原或氧化和热 分解,以在基板21上沉积含锰薄膜。从反应器4中排出的气体通过捕集器7和真空栗排放到 大气中。
[0649] 气相沉积条件和膜性能如下。使用6mmX 20mm的矩形基板作为使膜气相沉积其上 的基板。
[0650](气相沉积条件1)
[0651 ]锰原料:双(1 _(叔丁基酰胺)-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锰(II)(锰化合物(9))
[0652] 气化温度:50°C
[0653] He载气的流速:60sccm
[0654] 氢气流速:l〇SCCm
[0655] 基板材料:Si晶片
[0656] 基板温度:300°C
[0657] 反应系统中的压力:1.33kPa
[0658] 气相沉积时间:30min。
[0659] (膜性能(SEM和XPS-深度测量,电阻率由四探针法确定))
[0660] 膜厚度:100nm
[0661] XPS分析:锰膜
[0662] 电阻率:(1.6-1 ·9) X 10-6 Ωπι
[0663] (气相沉积条件2)
[0664] 锰原料:双(1 -(叔丁基酰胺)-2-二甲基氨基乙烷-Ν,Ν')锰(II)(锰化合物(9))
[0665] 气化温度:50°C
[0666] He载气的流速:60sccm
[0667] 氨气的流速:10sccm
[0668] 基板材料:Si02晶片
[0669] 基板温度:200°C
[0670] 反应系统中的压力:1.33kPa
[0671] 气相沉积时间:30min。
[0672] (膜性能(观察外观))
[0673] 膜的外观:形成了具有金属光泽的含Μη膜
[0674] 比较实施例D1
[0675] (气相沉积试验;含锰薄膜的形成)
[0676] 所述气相沉积试验通过CVD方法以与实施例D3中相同的方式使用双(Ν,Ν'_二异丙 基戊脒)锰(非专利文献9和10中公开的化合物)来实施,以评估成膜性能。气相沉积条件和 膜性能如下。
[0677] (气相沉积条件3)
[0678] 气化温度:70°C
[0679] He载气的流速:60sccm
[0680] 氢气流速:10sccm [0681 ]基板材料:Si晶片
[0682] 基板温度:300°C
[0683] 反应系统中的压力:1.33kPa
[0684] 气相沉积时间:30min。
[0685] 在与实施例D3基本类似的条件(气相沉积条件3)下没有形成膜。
[0686] (气相沉积条件4)
[0687] 气化温度:70°C
[0688] He载气的流速:60sccm
[0689] 氢气流速:10sccm
[0690] 基板材料:Si晶片
[0691] 基板温度:350°C
[0692] 反应系统中的压力:1.33kPa
[0693] 气相沉积时间:30min。
[0694](膜性能(膜厚度,电阻率由四探针法确定))
[0695]膜厚度:l〇nm或更小
[0696] 电阻率:不可测
[0697] 结果表明,本发明的双(酰胺氨基烷烃)锰化合物可为这样的材料:可以由其在较 低温度和短时间内(高成膜速率)形成含锰薄膜,且可以由其形成具有较低电阻率(其不含 有例如碳原子的杂质)的高品质含锰薄膜。
[0698] 实施例E1
[0699](双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷_N,N')锌(II)的合成)
[0702]在氩气气氛下,在一个装配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的50mL体积烧瓶中放入 0.52g(3.8mmo 1)氯化锌(II)(预干燥的脱水物)和10ml四氢呋喃。然后,将它们混合并将混 合物搅拌2小时。随后,在保持溶液温度为0°C的同时,向所述烧瓶中缓慢滴入1 . 0g (7.6mmol)以与参考实施例D1中相同的方式制备的(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N, Ν')锂在四氢呋喃中的溶液10ml。然后,在搅拌的同时使混合物在20°C反应6小时。反应完成 后,将反应溶液在减压下浓缩。向所得浓缩液中添加50ml己烷。然后,搅拌混合物。将混合物 过滤,并将滤液在减压下浓缩。然后,将所得浓缩液在减压下(80°C,13.3Pa)蒸馏,以提供 l.lg为无色透明液体的(双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N')锌(II)。(分离收率: 89%)
[0703]此外,双(1-异丙基酰胺-2-二甲基氨基乙烷-N,N ')锌(II)为新化合物,其具有以 下性质:
[0704] ^-NMR(四氢呋喃 _(18,3(??111));3.01(4!13,6.0抱),2.91(2!1,五重峰,6.2抱),2.52 (4H,t,6·0Ηζ),2.27(12H,s)
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