JP6865306B2 - ニオブ含有膜形成用組成物及びニオブ含有膜の蒸着 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体があらゆる目的で参照により本明細書に援用される、２０１７年６月２８日に出願された米国特許出願公開第１５／６３６，３５４号明細書に対する優先権を主張するものである。
ニオブ含有膜形成用組成物、それを合成する方法及びニオブ含有膜形成用組成物を使用する蒸着プロセスを介して１つ以上の基板上にニオブ含有膜を形成する方法が開示される。
従来、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の薄膜がキャパシタ構造物における絶縁層のための高ｋ材料として使用されてきた。最近、２つのＺｒＯ２誘電体層間に挟まれた酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）薄膜が漏れ電流を著しく減らし、ＺｒＯ２の立方／正方相を安定化させるのに役立つことが分かった。結果として得られるＺｒＯ２／Ｎｂ２Ｏ５／ＺｒＯ２スタックは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の現在の金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）キャパシタにおいてより高いｋ値を提供する。（Ａｌｕｍｉｎａ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ ４（６），１９８６及びＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８６（２００９）１７８９−１７９５）。
窒化ニオブ（ＮｂＮｘ、ここで、ｘは、約１である）などの金属窒化物膜は、それらが超電導体になる極めて低いＴ（４Ｋ）での光検出器などの幾つかの特定分野用途向けに使用されてきた。Ｒｏｍｅｓｔａｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎｅｗ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．６，２００４。過去１０年にわたり、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ又はＮｂＮなどの金属窒化物がマイクロ電子デバイスにおける拡散障壁及び接着剤／膠層として一層使用されている［Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ １２０（１９９７）１９９−２１２］。ＮｂＣｌ５が例えばＮｂＮｘの原子層エピタキシャル成長のためのニオブ源として検討されてきたが、このプロセスは、還元剤としてＺｎを必要とした［Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ８２／８３（１９９４）４６８−４７４］。ＮｂＮｘ膜は、ＮｂＣｌ５及びＮＨ３を使用する原子層堆積によっても堆積された［Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ４９１（２００５）２３５−２４１］。塩素含有量は、強い温度依存性を示した。５００℃で堆積した膜は、ほとんど塩素を含まなかったが、堆積温度が２５０℃ほどに低い場合、塩素含有量は、８原子％であった。同書。５００℃の塩素を含まない堆積温度は、幾つかの半導体デバイスの製造にとって高すぎ得る。ＮｂＣｌ５の高い融点も、この前駆体を蒸着プロセスで使用することを困難にする。
Ｇｕｓｔらは、ピラゾラト配位子を有するニオブ及びタンタルイミド錯体の合成、構造及び性質並びにＣＶＤによる窒化タンタル膜の成長のためのそれらの潜在的使用を開示している。Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ ２０（２００１）８０５−８１３。しかし、当業者は、すべてのＣＶＤ前駆体がＡＬＤプロセスに適切であり得るわけではないことを認めるであろう。例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｃｒｉｂｄ．ｃｏｍ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／３１０９５００１７／ＡＬＤ−ａｎ−Ｅｎａｂｌｅｒ−ｆｏｒ−Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ−及び−Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｇｏｒｄｏｎ−Ｈａｒｖａｒｄ−Ｒｅｖｉｅｄ−Ａｍｉｄｅ−ＣｏｍｐｏｕｎｄｓでＧｏｒｄｏｎ ｅｔ ａｌ．を参照されたい。
絶縁性であろうと導電性であろうと、Ｎｂ含有膜の原子層堆積に適切である、液体又は低融点（５０℃未満）で高度に熱安定性のある新規のニオブ含有前駆体分子が依然として必要とされている。
表記及び用語
特定の略語、記号及び用語が以下の説明及び特許請求の範囲の全体にわたって使用され、そのようなものとして以下が挙げられる。
本明細書において使用される場合、不定冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、１つ以上を意味する。
本明細書において使用される場合、「およそ」又は「約」という用語は、記載の値の±１０％を意味する。
本明細書において列挙される任意の及びすべての範囲は、「両端値を含む」という用語が使用されているかどうかに関わらず、それらの終点を含む（すなわちｘ＝１〜４又は１〜４のｘ範囲は、ｘ＝１、ｘ＝４及びｘ＝その間の任意の数を含む）。
元素の周期表からの元素の標準的な略語が本明細書において使用される。元素は、これらの略語によって表され得るものと理解されたい（例えば、Ｎｂは、ニオブを意味し、Ｎは、窒素を意味し、Ｃは、炭素を意味するなど）。
本明細書において使用される場合、Ｒ基の記載に関連して使用される場合の「独立して」という用語は、対象のＲ基が、同じ又は異なる下付き文字又は上付き文字を有する別のＲ基に対して独立して選択されるだけでなく、その同じＲ基のあらゆる追加の種類に対しても独立して選択されることを示すものと理解されたい。例えば、式ＭＲ１ ｘ（ＮＲ２Ｒ３）（４−ｘ）（ここで、ｘは、２又は３である）中、２つ又は３つのＲ１基は、互いに又はＲ２若しくはＲ３と同じ場合があるが、同じである必要はない。
本明細書において使用される場合、「アルキル基」という用語は、炭素原子及び水素原子のみを含有する飽和官能基を意味する。更に、「アルキル基」という用語は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基を意味する。直鎖アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。分岐アルキル基の例としては、ｔ−ブチルが挙げられるが、これに限定されるものではない。環状アルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において使用される場合、「Ｍｅ」という略語は、メチル基を意味し；「Ｅｔ」という略語は、エチル基を意味し；「Ｐｒ」という略語は、プロピルを意味し；「ｎＰｒ」という略語は、「ノルマル」又は直鎖プロピル基を意味し；「ｉＰｒ」という略語は、イソプロピル基を意味し；「Ｂｕ」という略語は、ブチル基を意味し；「ｎＢｕ」という略語は、「ノルマル」又は直鎖ブチル基を意味し；「ｔＢｕ」という略語は、１，１−ジメチルエチルとしても知られるｔｅｒｔ−ブチル基を意味し；「ｓＢｕ」という略語は、１−メチルプロピルとしても知られるｓｅｃ−ブチル基を意味し；「ｉＢｕ」という略語は、２−メチルプロピルとしても知られるイソブチル基を意味し；「アミル」という用語は、アミル基又はペンチル基を意味し；「ｔアミル」という用語は、１，１−ジメチルプロピルとしても知られるｔｅｒｔ−アミル基を意味する。
本明細書において使用される場合、「ＴＭＳ」という略語は、トリメチルシリル（Ｍｅ３Ｓｉ−）を意味し；「ＤＭＳ」という略語は、ジメチルシリル（Ｍｅ２ＨＳｉ−）を意味し；「ＭＭＳ」という略語は、モノメチルシリル（ＭｅＨ２Ｓｉ−）を意味し；「ｐｙ」という略語は、ピリジンを意味し；Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒという略語は、次の構造：
Figure 0006865306
を有するピラゾリル配位子を意味する。
酸化ニオブ又は窒化ニオブなど、堆積される膜又は層は、それらの適切な化学量論（例えば、ＮｂＯ，Ｎｂ２Ｏ５）に言及することなく本明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって列挙され得ることに留意されたい。これらの層は、典型的には０原子％〜１５原子％で水素も含有し得る。しかし、定期的に測定されるわけではないため、与えられる任意の膜の組成は、特に明記されない限り、それらのＨ含有量を無視する。
式：
Figure 0006865306
（式中、それぞれのＲ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＲ’３Ｓｉであり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である）
を有する前駆体を含むニオブ含有膜形成用組成物が開示される。開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、以下の態様の１つ以上を含み得る：
・それぞれのＲ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、ｎＰｒ、ｉＰｒ、ｔＢｕ、ｓＢｕ、ｉＢｕ、ｎＢｕ、ｔアミル、ＳｉＭｅ３、ＳｉＭｅ２Ｈ又はＳｉＨ２Ｍｅから選択される；
・それぞれのＲは、ｉＰｒ、ｔＢｕ又はｔアミルである；
・それぞれのＲ２は、Ｈ又はＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、Ｈ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、Ｍｅ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、Ｍｅ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、Ｍｅ、Ｍｅ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、Ｅｔ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｎＰｒ、Ｈ及びｎＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｉＰｒ、Ｈ及びｉＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｔＢｕ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｔアミル、Ｈ及びｔアミルである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｉＰｒ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｉＰｒ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ｉＰｒ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ＳｉＭｅ３、Ｈ及びＳｉＭｅ３である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ＳｉＨＭｅ２、Ｈ及びＳｉＨＭｅ２である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔＢｕ、ＳｉＨ２Ｍｅ、Ｈ及びＳｉＨ２Ｍｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、Ｈ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、Ｍｅ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、Ｍｅ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、Ｍｅ、Ｍｅ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、Ｅｔ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｎＰｒ、Ｈ及びｎＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｉＰｒ、Ｈ及びｉＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｔＢｕ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｔアミル、Ｈ及びｔアミルである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｉＰｒ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｉＰｒ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ｉＰｒ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ＳｉＭｅ３、Ｈ及びＳｉＭｅ ３ である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ＳｉＨＭｅ２、Ｈ及びＳｉＨＭｅ２である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｔアミル、ＳｉＨ２Ｍｅ、Ｈ及びＳｉＨ２Ｍｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、Ｈ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、Ｍｅ、Ｈ及びＨである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、Ｍｅ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、Ｍｅ、Ｍｅ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、Ｅｔ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｎＰｒ、Ｈ及びｎＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｉＰｒ、Ｈ及びｉＰｒである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｔＢｕ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｔアミル、Ｈ及びｔアミルである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｉＰｒ、Ｈ及びｔＢｕである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｉＰｒ、Ｈ及びＭｅである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ｉＰｒ、Ｈ及びＥｔである；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ＳｉＭｅ３、Ｈ及びＳｉＭｅ ３ である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ＳｉＨＭｅ２、Ｈ及びＳｉＨＭｅ２である；
・Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれｉＰｒ、ＳｉＨ２Ｍｅ、Ｈ及びＳｉＨ２Ｍｅである；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３，を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３を有する；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約９５．０％ｗ／ｗ〜約１００．０％ｗ／ｗの前駆体を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約５．０％ｗ／ｗの不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗの不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約１．０％ｗ／ｗの不純物を含む；
・不純物は、ピラゾール類；ピリジン類；アルキルアミン；アルキルイミン；ＴＨＦ；エーテル；ペンタン；シクロヘキサン；ヘプタン；ベンゼン；トルエン；塩素化金属化合物；リチウム、ナトリウム又はカリウムピラゾールを含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのピラゾール類不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのピリジン類不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのアルキルアミン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのアルキルイミン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのＴＨＦ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのエーテル不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのペンタン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのシクロヘキサン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのヘプタン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのベンゼン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのトルエン不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗの塩素化金属化合物不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０．０％ｗ／ｗ〜約２．０％ｗ／ｗのリチウム、ナトリウム又はカリウムピラゾリル不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約１ｐｐｍｗの金属不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗの金属不純物を含む；
・金属不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、バリウム（Ｂａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、トリウム（Ｔｈ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、ウラン（Ｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＡｌ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＡｓ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＢａ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＢｅ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＢｉ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＣｄ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＣａ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＣｒ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＣｏ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＣｕ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＧａ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＧｅ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＨｆ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＺｒ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＩｎ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＦｅ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＰｂ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＬｉ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＭｇ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＭｎ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＷ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＮｉ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＫ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＮａ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＳｒ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＴｈ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＳｎ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＴｉ不純物を含む；
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＵ不純物を含む；及び
・ニオブ含有膜形成用組成物は、約０ｐｐｂｗ〜約５００ｐｐｂｗのＺｎ不純物を含む。
入口導管及び出口導管を有し、上記に開示されるニオブ含有膜形成用組成物のいずれかを収容するするキャニスターを含むニオブ含有膜形成用組成物送出装置も開示される。開示される送出装置は、以下の態様の１つ以上を含み得る：
・入口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より上に位置し、及び出口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より上に位置する；
・入口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より上に位置し、及び出口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より下に位置する；
・入口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より下に位置し、及び出口導管の末端は、ニオブ含有膜形成用組成物の表面より上に位置する。
基板上へのニオブ含有膜の堆積プロセスも開示される。上記に開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、反応器であって、その中に配置された基板を有する反応器中に導入される。前駆体の少なくとも一部が基板上に堆積されてニオブ含有層を形成する。開示されるプロセスは、以下の態様の１つ以上を更に含み得る：
・反応物を反応器中に導入する；
・反応物は、プラズマ処理される；
・反応物は、プラズマ処理されない；
・反応物は、遠隔プラズマ処理される；
・反応物は、Ｈ２、Ｈ２ＣＯ、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ３、水素ラジカル、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、トリシリルアミン及びそれらの混合物からなる群から選択される；
・反応物は、Ｈ２である；
・反応物は、ＮＨ３である；
・反応物は、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、それらの酸素ラジカル及びそれらの混合物からなる群から選択される；
・反応物は、Ｈ２Ｏである；
・反応物は、プラズマ処理されたＯ２である；
・反応物は、Ｏ３である；
・ニオブ含有前駆体及び反応物は、チャンバー中に逐次導入される；
・ニオブ含有前駆体の導入及び反応物の導入は、反応物とＮｂ含有前駆体との気相混合を回避するために時間的又は空間的に分離される；
・別の前駆体を反応器中に導入する；
・第２前駆体は、ＩＶ族元素、別のＶ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ又は任意のランタニドから選択される元素Ｍを含む；
・ニオブ含有膜及び第２前駆体は、積層体を形成する；
・ニオブ含有膜及び第２前駆体は、ＮｂＯ／ＭＯ積層体を形成する；
・反応器は、原子層堆積のために構成される；
・反応器は、プラズマ支援原子層堆積のために構成される；
・反応器は、空間原子層堆積のために構成される；
・ニオブ含有膜は、ＮｂｎＯｍであり、ここで、ｎ及びｍのそれぞれは、１〜６（両端値を含む）の範囲である整数である；
・ニオブ含有膜は、ＮｂＯ２又はＮｂ２Ｏ５である；
・ニオブ含有膜は、ＮｂｏＮｐであり、ここで、ｏ及びｐのそれぞれは、１〜６（両端値を含む）の範囲である整数である；
・ニオブ含有膜は、ＮｂＮである；
・ニオブ含有膜は、ＮｂｏＮｐＯｑであり、ここで、ｏ、ｐ及びｑのそれぞれは、１〜６（両端値を含む）の範囲である整数である；
・ニオブ含有膜は、ＮｂＯＮである；
・ニオブ含有膜は、ＮｂＭＯであり、ここで、Ｍは、ＩＶ族元素、別のＶ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ又は任意のランタニドである。
本発明の性質及び目的の更なる理解のため、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照すべきである。
ニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３，５−ジメチルピラゾリル）［Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３］の１ＨＮＭＲスペクトルである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３の温度の上昇に伴って重量減少の百分率を実証する熱重量分析（ＴＧＡ）グラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３の融点及び分解温度を実証する示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）グラフである。 ニオブ（ｔアミルイミド）トリス（３，５−ジメチルピラゾリル）［Ｎｂ（＝ＮｔＡｍ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３］の１ＨＮＭＲスペクトルである。 Ｎｂ（＝ＮｔＡｍ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３の温度の上昇に伴って重量減少の百分率を実証するＴＧＡグラフである。 ニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３，５−ジイソプロピルピラゾリル）［Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３］の１ＨＮＭＲスペクトルである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３の温度の上昇に伴って重量減少の百分率を実証するＴＧＡグラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３の融点及び分解温度を実証するＤＳＣグラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用するチャンバー温度の関数としての窒化ニオブ膜成長速度及び％非一様性を示すグラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用する前駆体源導入時間の関数としての３７５℃での窒化ニオブ膜成長速度を示すグラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＮＥｔ２）３及びＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用して、ＡＬＤサイクルの数当たりを用いるチャンバー温度の関数としての窒化ニオブ膜成長速度を示すグラフである。 Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用するチャンバー温度の関数としてのＮｂ２Ｏ５膜成長速度（菱形）及び％非一様性（丸形）を示すグラフである。 ３００℃で生成したＮｂ２Ｏ５膜のＸ線分光法（ＸＰＳ）グラフである。 ３２５℃で生成したＮｂ２Ｏ５膜のＸＰＳグラフである。 １：１５アスペクト比を有する構造物上に形成されたＮｂ２Ｏ５膜の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図１５ａの構造物の最上部のクローズアップＳＥＭ画像である。 図１５ａの構造物の底部のクローズアップＳＥＭ画像である。 液体ニオブ含有膜形成用組成物送出装置１の一実施形態の側面図である。 ニオブ含有膜形成用組成物送出装置１の第２実施形態の側面図である。 固体ニオブ含有膜形成用組成物を昇華させるための固体前駆体昇華装置１００の代表的な実施形態である。
式：
Figure 0006865306
（式中、それぞれのＲ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＲ’３Ｓｉであり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である）
を有する前駆体を含むニオブ含有膜形成用組成物が開示される。式に例示されるように、窒素原子は、ニオブ原子に結合し、４配位Ｎｂ（Ｖ）中心をもたらし得る。結果として得られるジオメトリーは、それぞれの３，５−ジアルキルピラゾリル部分中の窒素−窒素結合の中心が一座配位子と見なされる４面体であり得る。ピラゾリル配位子中の炭素原子は、ｓｐ２混成であり、Ｎｂは、η５結合ピラゾラト環によって配位されていると考えることができるモノアニオン性配位子にわたって非局在化電荷をもたらし得る。この実施形態では、式は、
Figure 0006865306
であろう。
代わりに、ピラゾリル配位子中の炭素原子は、ｓｐ３混成又はｓｐ２混成とｓｐ３混成とのある組み合わせのいずれかであり、窒素原子の１つ上に負電荷をもたらし、且つ窒素原子の他のものの上に中性電荷をもたらし得る。この実施形態では、式は、
Figure 0006865306
であろう。
便宜上、非局在結合は、下式に描かれる。しかし、それぞれの式は、代わりに、ＮとＮｂとの間の単結合を示すこの式で表され得る。
Ｒ＝ｉＰｒである場合、ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３：
Figure 0006865306
（式中、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＳｉＲ’３であり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である）
を有し得る。好ましくは、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、ｎＰｒ、ｉＰｒ、ｔＢｕ、ｓＢｕ、ｉＢｕ、ｎＢｕ、ｔアミル、ＳｉＭｅ３、ＳｉＭｅ２Ｈ又はＳｉＨ２Ｍｅである。
代表的な前駆体としては、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３又はＮｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３が挙げられる。
Ｒ＝ｔＢｕである場合、ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３：
Figure 0006865306
（式中、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＳｉＲ’３であり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である）
を有し得る。好ましくは、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、ｎＰｒ、ｉＰｒ、ｔＢｕ、ｓＢｕ、ｉＢｕ、ｎＢｕ、ｔアミル、ＳｉＭｅ３、ＳｉＭｅ２Ｈ又はＳｉＨ２Ｍｅである。
代表的な前駆体としては、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３又はＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３が挙げられる。
Ｒ＝ｔアミルである場合、ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３：
Figure 0006865306
（式中、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＳｉＲ’３であり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である）
を有し得る。好ましくは、それぞれのＲ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、ｎＰｒ、ｉＰｒ、ｔＢｕ、ｓＢｕ、ｉＢｕ、ｎＢｕ、ｔアミル、ＳｉＭｅ３、ＳｉＭｅ２Ｈ又はＳｉＨ２Ｍｅである。
代表的な前駆体としては、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３又はＮｂ（＝Ｎｔアミル）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３が挙げられる。
これらの前駆体は、Ｎｂ（＝ＮＲ）Ｘ３（ｐｙ）２を３当量のＺ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）と反応させることによって合成され得、ここで、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択されるハロゲンであり；Ｚは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群から選択されるアルカリ金属であり；Ｒ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、上記に定義されている。Ｎｂ（＝ＮＲ）Ｘ３（ｐｙ）２は、Ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ，Ｖｏｌ １２７，Ｉｓｓｕｅ ７，１９９４，１２０１−１２に記載されているように調製され得る。Ｚ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）は、ｎ−ブチルリチウム（ｎＢｕＬｉ）などのアルキルアルカリ金属と、対応するＲ１，Ｒ２，Ｒ３−ピラゾールとの反応によって調製され得る。反応物の添加は、温度が−５０℃未満である低温で行われ得る。反応は、ＴＨＦ又はジエチルエーテルなどの極性溶媒中で行われ得る。前駆体は、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン及びトルエンなどの非極性溶媒での抽出によってアルカリ塩から分離され得る。結果として得られるニオブ含有膜形成用組成物は、減圧昇華、減圧蒸留又は限定なしにＴＨＦ、ジエチルエーテル、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン若しくはそれらの混合物からなる群から選択される適切な溶媒中での再結晶によって精製され得る。
開示されるニオブ含有膜形成用組成物の純度は、９５％ｗ／ｗ超（すなわち９５．０％ｗ／ｗ〜１００．０％ｗ／ｗ）、好ましくは９８％ｗ／ｗ超（すなわち９８．０％ｗ／ｗ〜１００．０％ｗ／ｗ）、より好ましくは９９％ｗ／ｗ超（すなわち９９．０％ｗ／ｗ〜１００．０％ｗ／ｗ）である。当業者は、この純度がＨ ＮＭＲ又は質量分析法付きのガス又は液体クロマトグラフィーによって測定され得ることを認めるであろう。開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、次の不純物：ピラゾール類；ピリジン類；アルキルアミン；アルキルイミン；ＴＨＦ；エーテル；ペンタン；シクロヘキサン；ヘプタン；ベンゼン；トルエン；塩素化金属化合物；又はリチウム、ナトリウム若しくはカリウムピラゾリルのいずれかを含有し得る。これらの不純物の全量は、５％ｗ／ｗ未満（すなわち０．０％ｗ／ｗ〜５．０％ｗ／ｗ）、好ましくは２％ｗ／ｗ未満（すなわち０．０％ｗ／ｗ〜２．０％ｗ／ｗ）、より好ましくは１％ｗ／ｗ未満（すなわち０．０％ｗ／ｗ〜１．０％ｗ／ｗ）である。組成物は、再結晶、昇華、蒸留及び／又は４Ａモレキュラーシーブなどの適切な吸着材にガス又は液体を通すことによって精製され得る。
開示されるニオブ含有膜形成用組成物の精製はまた、０ｐｐｂｗ〜１ｐｐｍｗ、好ましくは０〜５００ｐｐｂｗ（十億重量当たりの部）レベルでの金属不純物をもたらし得る。これらの金属不純物としては、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、バリウム（Ｂａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、トリウム（Ｔｈ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、ウラン（Ｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
蒸着プロセスを用いて基板上にニオブ含有層を形成する方法も開示される。本出願人らは、開示されるニオブ含有膜形成用組成物が原子層堆積に適していると考えており、それを以下の堆積実施例において実証する。より具体的には、開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、表面飽和、１サイクル当たりの自己限定的成長及び約２：１〜約２００：１、好ましくは約２０：１〜約１００：１の範囲のアスペクト比に関する完全ステップカバレージが可能である。更に、開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、ＡＬＤを可能にするための良好な熱安定性を示す高い分解温度を有する。高い分解温度は、より高い純度を有する膜をもたらすより高い温度でのＡＬＤを可能にする。
この方法は、半導体、光起電力、ＬＣＤ−ＴＦＴ又はフラットパネル型のデバイスの製造において有用であり得る。当業者に周知のあらゆる堆積方法を用いるニオブ含有薄膜の堆積に、開示されるニオブ含有膜形成用組成物を用いることができる。適切な気相成長方法の例としては、化学気相成長（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）が挙げられる。代表的なＣＶＤ方法としては、熱ＣＶＤ、プラズマ支援ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、パルスＣＶＤ（ＰＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、準大気圧ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）又は大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、ホットワイヤーＣＶＤ（ＨＷＣＶＤ、ｃａｔ−ＣＶＤとしても知られ、ホットワイヤーが堆積プロセスのエネルギー源として機能する）、ラジカル組み込みＣＶＤ及びそれらの組合せが挙げられる。代表的なＡＬＤ方法としては、熱式ＡＬＤ，プラズマ支援ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、空間隔離ＡＬＤ、ホットワイヤーＡＬＤ（ＨＷＡＬＤ）、ラジカル組み込みＡＬＤ及びそれらの組み合わせが挙げられる。超臨界流体堆積も使用され得る。堆積方法は、好ましくは、適切なテップカバレージ及び膜厚制御を提供するためにＡＬＤ、ＰＥ−ＡＬＤ又は空間ＡＬＤである。
開示されるニオブ含有膜形成用組成物は、ニート形態又はエチルベンゼン、キシレン、メシチレン、デカリン、デカン、ドデカンなどの適切な溶媒とのブレンド物のいずれかで供給され得る。開示される前駆体は、溶媒中に様々な濃度で存在し得る。
ニートの又は混合されたニオブ含有膜形成用組成物は、配管及び／又は流量計などの従来手段によって蒸気形態で反応器中に導入される。従来の気化ステップ、例えば直接気化、蒸留若しくはバブリングにより、又はＸｕらのＰＣＴ公開国際公開第２００９／０８７６０９号パンフレットに開示されるものなどの昇華器を用いることにより、ニートの又は混合された組成物を気化させることによって蒸気形態を得ることができる。反応器中に導入する前に気化させる場合、ニートの又は混合された組成物を液体状態で蒸発器に供給することができる。代わりに、組成物を収容する容器中にキャリアガスを流すことにより、又はキャリアガスを組成物中にバブリングすることにより、ニートの又は混合された組成物を気化させることができる。キャリアガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２及びそれらの混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。キャリアガスのバブリングにより、ニートの又は混合された組成物溶液中に存在するあらゆる溶存酸素を除去することもできる。キャリアガスと組成物とは、次に蒸気として反応器中に導入される。
必要に応じて、組成物がその液相にあることができ、十分な蒸気圧を有することができる温度まで、開示される組成物を収容する容器を加熱することができる。容器は、例えば、約０℃〜約１８０℃の範囲内の温度に維持することができる。当業者は、気化させる前駆体の量を制御するために周知の方法で容器の温度を調節できることを認識する。
ニオブ含有膜形成用組成物は、開示されるニオブ含有膜形成用組成物送出装置によって半導体処理ツールまで送出することができる。図１６及び１７は、開示される送出装置１の２つの実施形態を示す。
図１６は、ニオブ含有膜形成用組成物送出装置１の一実施形態の側面図である。図１６では、開示されるニオブ含有膜形成用組成物１１は、少なくとも２つの導管、入口導管３及び出口導管４を有する容器２内に収容される。前駆体分野の当業者であれば、高温及び高圧でも気体の形態のニオブ含有膜形成用組成物１１の漏れが防止されるように容器２、入口導管３及び出口導管４が製造されることを認識するであろう。
適切なバルブとしては、ばね荷重バルブ又はダイヤフラムが取り付けられたバルブが挙げられる。バルブは、制限流オリフィス（ＲＦＯ）を更に含むことができる。送出装置１は、ガスマニホールドに接続され、エンクロージャー中にあるべきである。ガスマニホールドにより、あらゆる残留量の材料が反応しないように、送出装置１が交換されるときに空気に曝露し得る配管の安全な排気及びパージが可能となるであろう。
送出装置１は、漏れが生じないようにする必要があり、閉じたときにわずかな量の材料も漏れないようにすることができるバルブを取り付ける必要がある。送出装置１は、バルブ６及び７により、前述の開示のガスキャビネットなどの半導体処理ツールの別の構成要素に流体接続される。好ましくは、容器２、入口導管３、バルブ６、出口導管４及びバルブ７は、典型的には３１６Ｌ ＥＰステンレス鋼でできている。
図１６では、入口導管３の末端８は、ニオブ含有膜形成用組成物１１の表面より上に位置する一方、出口導管４の末端９は、ニオブ含有膜形成用組成物１１の表面より下に位置する。この実施形態では、ニオブ含有膜形成用組成物１１は、好ましくは、液体形態である。限定するものではないが、窒素、アルゴン、ヘリウム及びそれらの混合物などの不活性ガスを入口導管３内に導入することができる。不活性ガスによって容器２が加圧され、それにより、液体のニオブ含有膜形成用組成物１１は、出口導管４から半導体処理ツールの構成要素（図示せず）まで押し出される。半導体処理ツールとしては、修復されるウエハが配置され、気相での処理が行われるチャンバーに蒸気を送出するために、ヘリウム、アルゴン、窒素又はそれらの混合物などのキャリアガスを使用して又は使用せずに、液体のニオブ含有膜形成用組成物１１を蒸気に変換する蒸発器を挙げることができる。代わりに、液体のニオブ含有膜形成用組成物１１は、ジェット又はエアロゾルとしてウエハ表面に直接送出することができる。
図１７は、ニオブ含有膜形成用組成物送出装置１の第２の実施形態の側面図である。図１７では、入口導管３の末端８は、ニオブ含有膜形成用組成物１１の表面より下に位置する一方、出口導管４の末端９は、ニオブ含有膜形成用組成物１１の表面より上に位置する。図１７は、任意選択の加熱要素１４も含み、これによってニオブ含有膜形成用組成物１１の温度を上昇させることができる。ニオブ含有膜形成用組成物１１は、固体又は液体の形態であり得る。限定するものではないが、窒素、アルゴン、ヘリウム及びそれらの混合物などの不活性ガスが入口導管３内に導入される。不活性ガスは、ニオブ含有膜形成用組
成物１１中を流れ、不活性ガスと気化したニオブ含有膜形成用組成物１１との混合物を出口導管４に運び、半導体処理ツールの構成要素まで運ぶ。
図１６及び１７の両方は、バルブ６及び７を含む。当業者は、それぞれ導管３及び４を通して流れることができるように、バルブ６及び７を開放位置又は閉鎖位置に配置できることを認識するであろう。別の代替形態では、入口導管３及び出口導管４は、本明細書における本開示から逸脱することなく、ニオブ含有膜形成用組成物１１の表面より上に両方とも配置し得る。更に、入口導管３は、充填口であり得る。
別の代替形態では、ニオブ含有膜形成用組成物１１が蒸気形態にある場合又は十分な蒸気圧が固相／液相の上方に存在する場合、図１６若しくは１７における送出装置１又は存在する任意の固体若しくは液体の表面より上で終わる単一導管を有するより単純な送出装置が使用され得る。この場合、ニオブ含有膜形成用組成物１１は、それぞれ図１６におけるバルブ６又は図１７におけるバルブ７を開けることによって簡単に導管３又は４を通して蒸気形態で送出される。例えば、任意選択の加熱要素１４を用いることにより、ニオブ含有膜形成用組成物１１を蒸気形態で送出するのに十分な蒸気圧を得るために適切な温度に送出装置１を維持することができる。
ニオブ含有膜形成用組成物が固体である場合、昇華器を用いてそれらの蒸気を反応器に送出することができる。図１８は、適切な昇華器１００の一実施形態を示す。昇華器１００は、容器３３を含む。容器３３は、円筒形容器であり得るか、又はこれとは別に制限なくあらゆる形状であり得る。容器３３は、ステンレス鋼、ニッケル及びその合金、石英、ガラス並びに他の化学的に適合する材料などの材料で構成され、制限はない。ある場合には、容器３３は、別の金属又は金属合金で構成され、制限はない。ある場合には、容器３３は、約８センチメートル〜約５５センチメートルの内径を有し、且つ代わりに約８センチメートル〜約３０センチメートルの内径を有する。当業者によって理解されるように、別の構成は、別の寸法を有することができる。
容器３３は、封止可能な上部１５、封止部材１８及びガスケット２０を含む。封止可能な上部１５は、外部環境から容器３３を封止するように構成される。封止可能な上部１５は、容器３３に到達できるように構成される。更に、封止可能な上部１５は、容器３３中への導管の通路のために構成される。代わりに、封止可能な上部１５は、容器３３中に流体が流れるように構成される。封止可能な上部１５は、容器３３との流体接触を維持するための浸漬管９２を含む導管を収容し、それが貫通するように構成される。制御バルブ９０及び取付具９５を有する浸漬管９２は、キャリアガスが容器３３中に流れるように構成される。ある場合には、浸漬管９２は、容器３３の中心軸の下方に延在する。更に、封止可能な上部１５は、出口管１２を含む導管を収容し、それが貫通するように構成される。キャリアガスとニオブ含有膜形成用組成物の蒸気とは、出口管１２を通って容器３３から取り出される。出口管１２は、制御バルブ１０及び取付具５を含む。ある場合には、出口管１２は、昇華器１００から膜堆積チャンバーまで送るためにガス送出マニホールドと流体連結される。
容器３３及び封止可能な上部１５は、少なくとも２つの封止部材１８により、代わりに少なくとも約４つの封止部材により封止される。ある場合には、封止可能な上部１５は、少なくとも約８つの封止部材１８によって容器３３に封止される。当業者によって理解されるように、封止部材１８は、封止可能な上部１５を容器３３に取り外し可能に連結し、ガスケット２０とともに耐ガス性シールを形成する。封止部材１８は、容器３３を封止するための当業者に周知のあらゆる適切な手段を含むことができる。ある場合には、封止部材１８は、つまみねじを含む。
図１８に示されるように、容器３３は、内部に配置される少なくとも１つのディスクを更に含む。ディスクは、固体材料のための棚又は水平支持体を含む。ある実施形態では、
ディスク３０が容器３３の内径又は円周よりも小さい外径又は円周を含み、開口部３１を形成するように、内側ディスク３０は、容器３３内に環状に配置される。ディスク８６が容器３３の内径と同じ、ほぼ同じ又はほぼ重なる外径又は円周を含むように、容器内の周囲に外側ディスク８６が配置される。外側ディスク８６により、ディスクの中央に配置される開口部８７が形成される。複数のディスクが容器３３内に配置される。これらのディスクは、交互に積み重ねられ、内側ディスク３０、３４、３６、４４は、容器内で交互に外側ディスク６２、７８、８２、８６と垂直方向に積み重ねられる。実施形態では、内側ディスク３０、３４、３６、４４は、外側に向かって環状に延在し、外側ディスク６２、７８、８２、８６は、容器３３の中央に向かって環状に延在する。図１８の実施形態に示されるように、内側ディスク３０、３４、３６、４４は、外側ディスク６２、７８、８２、８６と物理的に接触しない。
組み立てられた昇華器１００は、配列され且つ連結された支持脚５０、内部通路５１、同心の壁４０、４１、４２及び同心のスロット４７、４８、４９を含む内側ディスク３０、３４、３６、４４を含む。内側ディスク３０、３４、３６、４４は、垂直に積み重ねられ、浸漬管９２の周囲に環状の方向にある。更に、昇華器は、外側ディスク６２、７８、８２、８６を含む。図１８に示されるように、容器３３からディスク６２、７８、８２、８６に熱が伝達するために良好な接触となるように、外側ディスク６２、７８、８２、８６は、容器３３中に隙間なく嵌合すべきである。好ましくは、外側ディスク６２、７８、８２、８６は、容器３３の内壁に結合されるか又は物理的に接触する。
図示されるように、外側ディスク６２、７８、８２、８６と、内側ディスク３０、３４、３６、４４とは、容器３３の内側に積み重ねられる。容器３３中で組み立てて昇華器１００が形成されると、内側ディスク３０、３４、３６、４４は、組み立てられた外側ディスク６２、７８、８２、８６間で外側ガス通路３１、３５、３７、４５を形成する。更に、外側ディスク６２、７８、８２、８６は、内側ディスク３０、３４、３６、４４の支持脚と内側ガス通路５６、７９、８３、８７を形成する。内側ディスク３０、３４、３６、４４の壁４０、４１、４２は、固体前駆体を保持するための溝付きスロットを形成する。外側ディスク６２、７８、８２、８６は、固体前駆体を保持するための壁６８、６９、７０を含む。組立中、内側ディスク３０、３４、３６、４４の環状スロット４７、４８、４９及び外側ディスク６２、７８、８２、８６の環状スロット６４、６５、６６中に固体前駆体が入れられる。
図１８は、任意の固体のニオブ含有膜形成用組成物の蒸気を反応器に送出することができる昇華器の一実施形態を開示しているが、当業者であれば、本明細書の教示から逸脱しない別の昇華器設計も適切であり得ることを認識するであろう。更に、当業者であれば、本明細書の教示から逸脱せずに、開示されるニオブ含有膜形成用組成物１１は、Ｊｕｒｃｉｋらの国際公開第２００６／０５９１８７号パンフレットに開示されるアンプルなどの別の送出装置を用いて半導体処理ツールに送出できることを認識するであろう。
反応器は、限定するものではないが、化合物を反応させ、層を形成させるのに適切な条件下において、平行板型反応器、コールドウォール型反応器、ホットウォール型反応器、枚葉式反応器、多葉式反応器又は他のタイプの堆積システムなどの装置内で堆積方法が行われるあらゆるエンクロージャー又はチャンバーであり得る。当業者は、これらの反応器のいずれかがＡＬＤ又はＣＶＤ堆積プロセスのいずれかのために使用され得ることを認めるであろう。
反応器には、膜がその上に堆積される１つ以上の基板が収容される。基板は、プロセスが行われる材料として一般に定義される。基板は、半導体、光起電力、フラットパネル又はＬＣＤ−ＴＦＴのデバイスの製造に使用されるあらゆる適切な基板であり得る。適切な基板の例としては、シリコン、シリカ、ガラスなどのウエハ又はＧａＡｓウエハが挙げられる。ウエハは、前の製造ステップでその上に堆積された異なる材料の１つ以上の層を有し得る。例えば、ウエハは、シリコン層（結晶性、非晶質、多孔質など）、酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層、炭素ドープ酸化ケイ素（ＳｉＣＯＨ）層、金属若しくは金属窒化物層（Ｔｉ、Ｒｕ、Ｔａなど）又はそれらの組み合わせを含み得る。更に、ウエハは、銅層又は貴金属層（例えば、白金、パラジウム、ロジウム若しくは金）を含み得る。ウエハは、マンガン、酸化マンガンなどの障壁層を含み得る。ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）［ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ］などのプラスチック層も使用され得る。層は、平面である場合もパターン化される場合もある。開示される方法により、ウエハの上に直接又はウエハの上面上の１つ若しくは２つ以上の層（パターン化された複数の層が基板を形成する場合）の上に直接、ニオブ含有層を堆積することができる。更に、当業者であれば、本明細書において使用される「膜」又は「層」という用語は、表面上に配置されるか又は広げられるある厚さのある材料を意味し、この表面は、トレンチ又は線であり得ることを認識するであろう。本明細書及び請求項の全体にわたって、ウエハ及びその上の任意の関連する層が基板と呼ばれる。例えば、酸化ニオブ膜は、ＺｒＯ２層、ＨｆＯ２層又はＭｏＯ２層などの金属酸化物層上に堆積され得る。引き続く処理において、別の金属酸化物層を酸化ニオブ層の上に堆積して積層体を形成し得る。ＺｒＯ２／Ｎｂ２Ｏ５／ＺｒＯ２積層体誘電性スタックは、ＤＲＡＭ高ｋスタックに典型的なものである。窒化ニオブ層又は窒化チタン層などの導電性金属窒化物層は、それぞれ下部及び上部電極を形成するために最後の金属酸化物層の前又は最後の層の上に堆積され得る。結果として得られるＮｂＮ／ＺｒＯ２／Ｎｂ２Ｏ５／ＺｒＯ２／ＮｂＮスタックは、ＤＲＡＭキャパシタ中に使用され得る。ＲｕＯ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＷＮ、ＷＮＣなどの他の導電性膜も、単独で又はＮｂＮ若しくはＴａＮ層に加えて下部又は上部電極として使用され得る。
反応器内の温度及び圧力は、原子層堆積に適切な条件に維持される。換言すると、気化した組成物をチャンバー中に導入した後、チャンバー内の条件は、前駆体の一部が基板上に堆積してニオブ含有層を形成するような条件である。例えば、反応器内の圧力は、堆積パラメーターに準拠して必要に応じて約１Ｐａ〜約１０５Ｐａ、より好ましくは約２５Ｐａ〜約１０３Ｐａに維持することができる。同様に、反応器内の温度は、約１００℃〜約５００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃に維持することができる。当業者であれば、「前駆体の少なくとも一部が堆積する」とは、前駆体の一部又はすべてが基板と反応するか又は基板に付着することを意味することを認識するであろう。
反応器の温度は、基板ホルダーの温度の制御又は反応器壁の温度の制御のいずれかによって制御することができる。基板の加熱に使用される装置は、当技術分野において周知である。反応器壁は、十分な成長速度において、所望の物理的状態及び組成を有する所望の膜を得るのに十分な温度に加熱される。反応器壁を加熱できる非限定的で代表的な温度範囲としては、約１００℃〜約５００℃を挙げることができる。プラズマ堆積プロセスが使用される場合、堆積温度は、約１５０℃〜約４００℃の範囲であり得る。代わりに、熱プロセスが行われる場合、堆積温度は、約２００℃〜約５００℃の範囲であり得る。
開示されるニオブ含有膜形成用組成物に加えて、反応物を反応器中に導入することができる。標的が導電性膜である場合、反応物は、Ｈ２、Ｈ２ＣＯ、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ３、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、トリシリルアミン、それらのラジカル及びそれらの混合物であり得る。好ましくは、反応物は、Ｈ２又はＮＨ３である。
代わりに、標的が誘電性膜である場合、反応物は、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｏ・若しくはＯＨ・などの酸素含有ラジカル、カルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸及びそれらの混合物の１つなどの酸化性ガスであり得る。好ましくは、酸化性ガスは、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２又はＨ２Ｏからなる群から選択される。
反応物は、反応物をそのラジカル形態に分解するために、プラズムで処理され得る。プラズマで処理される場合、Ｎ２も窒素源ガスとして利用され得る。例えば、プラズマは、約５０Ｗ〜約５００Ｗ、好ましくは約１００Ｗ〜約４００Ｗの出力で発生させることができる。プラズマは、反応器自体の内部で発生させるか、又は反応器自体の内部に存在することができる。代わりに、一般に反応器から離れた位置において、例えば遠隔配置されたプラズマシステム中にプラズマが存在する。当業者であれば、このようなプラズマ処理に適切な方法及び装置を認識するであろう。
例えば、反応チャンバー中でプラズマが発生する直接プラズマ反応器中に反応物を導入して、反応チャンバー中でプラズマ処理された反応物を生成することができる。代表的な直接プラズマ反応器としては、Ｔｒｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって製造されるＴｉｔａｎ（商標）ＰＥＣＶＤ Ｓｙｓｔｅｍが挙げられる。反応物は、プラズマ処理前に反応チャンバー中に導入し維持することができる。代わりに、反応物の導入と同時にプラズマ処理を行うことができる。その場プラズマは、典型的には、シャワーヘッドと基板ホルダーとの間で発生する１３．５６ＭＨｚのＲＦ誘導結合プラズマである。基板又はシャワーヘッドは、陽イオン衝突が起こるかどうかにより、電力印加電極であり得る。その場プラズマ発生器中の典型的な印加電力は、約３０Ｗ〜約１０００Ｗである。好ましくは、開示される方法において約３０Ｗ〜約６００Ｗの電力が使用される。より好ましくは、電力は、約１００Ｗ〜約５００Ｗの範囲である。その場プラズマを用いた反応物の解離は、同じ電力入力の遠隔プラズマ源を用いて実現される場合よりも典型的には少なく、したがって遠隔プラズマプラズマほど反応物の解離が効率的ではなく、プラズマによって容易に損傷する基板上のニオブ含有膜の堆積に有益であり得る。
代わりに、プラズマ処理した反応物は、反応チャンバーの外部で生成することができる。ＭＫＳ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＡＳＴＲＯＮｉ（登録商標）反応ガス発生器を用いて、反応チャンバー中に送る前に反応物を処理することができる。２．４５ＧＨｚ、７ｋＷのプラズマ出力及び約０．５Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で運転すると、反応物Ｏ２は、分解して２つのＯ・ラジカルになることができる。好ましくは、遠隔プラズマは、約１ｋＷ〜約１０ｋＷ、より好ましくは約２．５ｋＷ〜約７．５ｋＷの出力で発生させることができる。
チャンバー内の原子層堆積条件は、基板表面上に吸着された又は化学吸着された開示されるＮｂ組成物を反応させ、基板上にニオブ含有膜を形成させる。幾つかの実施形態では、本出願人らは、反応物のプラズマ処理により、開示される組成物との反応に必要なエネルギーを有する反応物を得ることができると考えている。
堆積が望まれる膜の種類により、追加の前駆体化合物を反応器中に導入することができる。前駆体を用いることで、追加の元素をニオブ含有膜に加えることができる。追加の元素としては、ランタニド類（イッテリビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリウム、プラセオジム、セリウム、ランタン、イットリウム）、ＩＶ族元素（ジルコニウム、チタン、ハフニウム）、主族元素（ゲルマニウム、ケイ素、アルミニウム）、追加のＶ族元素（タンタル、バナジウム）又はこれらの混合物が挙げられ得る。追加の前駆体化合物が利用される場合、基板上に堆積された得られる膜は、追加の元素と組み合わせてニオブ金属を含有する。追加の前駆体及びＮｂ前駆体が２つ以上のＡＬＤスーパーサイクルシーケンスにおいて使用される場合、ナノ積層体膜が得られる。
ニオブ含有膜形成用組成物及び反応物は、逐次反応器中に導入され得る（原子層堆積）。反応器は、Ｎｂ含有膜形成用組成物、任意の追加の前駆体及び反応物のそれぞれの導入間に不活性ガスでパージされ得る。別の例は、Ｎｂ組成物と非活性化反応物とがチャンバー温度及び圧力条件で実質的に反応しないという条件で、反応物をプラズマで逐次活性化しながら、反応物を連続的に導入すること及びニオブ含有膜形成用組成物をパルスで導入することである（ＣＷ ＰＥＡＬＤ）。
組成物のそれぞれのパルスは、約０．０１秒〜約１２０秒、代わりに約１秒〜約６０秒、代わりに約５秒〜約３０秒の範囲の時間にわたって続くことができる。反応物もパルスで反応器中に送ることができる。このような実施形態では、それぞれのパルスは、約０．０１秒〜約１２０秒、代わりに約１秒〜約３０秒、代わりに約２秒〜約２０秒の範囲の期間にわたって続くことができる。別の代替形態では、気化した組成物及び反応物は、数枚のウエハを保持するサセプターがその下で回転するシャワーヘッドの異なるセクターから（組成物と反応物との混合なしに）同時に噴霧され得る（空間ＡＬＤ）。
特定のプロセスパラメーターに応じて、堆積は、種々の長さの時間にわたって行われ得る。一般に、堆積は、必要な性質を有する膜を生成するために所望の又は必要な長さで続けられ得る。典型的な膜厚は、具体的な堆積プロセスに応じて、数オングストローム〜数百ミクロン、典型的には２ｎｍ〜１００ｎｍで変動し得る。堆積プロセスは、所望の膜を得るために必要な回数でも行われ得る。
１つの非限定的で代表的なＡＬＤ型プロセスにおいて、気相の開示されるニオブ含有膜形成用組成物が反応器中に導入され、反応器において、それは、適切な基板と接触する。過剰の組成物は、次に、反応器をパージすること及び／又は排気することによって反応器から除去され得る。反応物（例えば、ＮＨ３）が反応器中に導入され、反応器において、それは、吸収された組成物と自己限定的に反応する。いかなる過剰の反応物も、反応器をパージすること及び／又は排気することによって反応器から除去される。所望の膜が窒化ニオブである場合、この２ステッププロセスは、所望の膜厚を提供し得るか、又は必要な厚さを有する膜が得られるまで繰り返され得る。
代わりに、所望の膜がニオブ含有遷移金属と第２の元素とを含む場合、前述の２ステッププロセス後、追加の前駆体化合物の蒸気を反応器中に導入することができる。追加の前駆体化合物は、堆積されるニオブ含有膜の性質に基づいて選択される。反応器中への導入後、追加の前駆体化合物は、基板と接触する。いかなる過剰の前駆体化合物も反応器のパージ及び／又は排気によって反応器から除去される。再び、反応物を反応器中に導入して前駆体化合物と反応させることができる。過剰の反応物は、反応器のパージ及び／又は排気によって反応器から除去される。所望の膜厚が実現されれば、プロセスを終了することができる。しかし、より厚い膜が望まれる場合、この４ステッププロセス全体を繰り返すことができる。ニオブ含有膜形成用組成物、追加の前駆体化合物及び反応物の供給を交替で行うことにより、所望の組成及び厚さの膜を堆積することができる。
この代表的なＡＬＤプロセスにおける反応物がプラズマで処理される場合、代表的なＡＬＤプロセスは、代表的なＰＥＡＬＤプロセスになる。反応物は、チャンバーに導入される前又は後にプラズマで処理することができる。
第２の非限定的で代表的なＡＬＤプロセスにおいて、気相の開示されるニオブ含有膜形成用組成物の１つ、例えばニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３，５−ジイソプロピルピラゾリル）（Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３）が反応器中に導入され、反応器において、それは、Ｓｉ基板と接触する。過剰の組成物は、次に、反応器をパージすること及び／又は排気することによって反応器から除去され得る。反応物（例えば、ＮＨ３）が反応器中に導入され、反応器において、それは、吸収された組成物と自己限定的に反応して窒化ニオブ膜を形成する。いかなる過剰のＮＨ３ガスも、反応器をパージすること及び／又は排気することによって反応器から除去される。窒化ニオブ膜が所望の厚さ、典型的には約１０オングストロームを得るまで、これらの２つのステップが繰り返され得る。ＺｒＯ２が次にＮｂＮ膜上に堆積され得る。例えば、ＺｒＣｐ（ＮＭｅ２）３がＺｒ前駆体としてとして役立ち得る。Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３及びＮＨ３を使用する上記の第２の非限定的で代表的なＡＬＤプロセスは、次に、ＺｒＯ２層上で繰り返され得る。結果として得られるＮｂＮ／ＺｒＯ２／ＮｂＮスタックは、ＤＲＡＭキャパシタ中に使用され得る。
別の代表的なＡＬＤプロセスにおいて、別の前駆体（例えば、Ｏ含有反応物／Ｎｂ前駆体／Ｏ含有反応物）は、ＮｂＭＯ膜又はＮｂＯ／ＭＯナノ積層体（Ｍは、ＩＶ族元素、別のＶ族原子、ケイ素、ゲルマニウム、アルミニウム又は任意のランタニドから選択される）を堆積するために１つ又は幾つかのＡＬＤスーパーサイクル間で逐次導入され得る。選択されるＭ前駆体は、好ましくは、選択されるＮｂ含有膜形成用組成物によって示される同じ温度ウィンドウでＡＬＤ成長を受ける。
前述のプロセスの結果として得られるニオブ含有膜は、Ｎｂ、ＮｂｋＳｉｌ、ＮｂｎＯｍ、ＮｂｏＮｐ又はＮｂｏＮｐＯｑ（式中、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜６の範囲であり得る）を含み得る。代表的な膜は、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｂＮ及びＮｂＯＮを含む。当業者は、適切なニオブ含有膜形成用組成物、反応物の公平な選択により、所望の膜組成が得られ得ることを認めるであろう。ＮｂＮ膜は、ＤＲＡＭ中のキャパシタ電極、３Ｄフラッシュメモリデバイス中のゲート金属、相変化メモリ中の加熱素子又は論理デバイス中のエレクトロマイグレーション障壁層、ゲート金属及び接触層に適切なステップカバレージを提供し得る。
所望の膜厚を得た後、膜は、熱アニール、炉内アニール、高速熱アニール、ＵＶ若しくはｅビーム硬化及び／又はプラズマガス曝露などの更なる処理を行うことができる。当業者であれば、これらの更なる処理ステップを行うために用いられるシステム及び方法を認識するであろう。例えば、ＮｂＮ膜は、不活性雰囲気、Ｎ含有雰囲気又はそれらの組合せの下で、約２００℃〜約１０００℃の範囲の温度に０．１秒〜約７２００秒の範囲の時間にわたって曝露することができる。最も好ましくは、不活性雰囲気下又はＮ含有雰囲気下において、温度は、４００℃で３６００秒である。結果として得られる膜は、より少ない不純物を含むことができ、したがって密度を改善して漏れ電流を改善することができる。アニールステップは、堆積が行われる反応チャンバーと同じ反応チャンバー中で行うことができる。代わりに、基板を反応チャンバーから取り出すことができ、アニール／フラッシュアニールプロセスは、別の装置中で行われる。上記のいずれかの後処理方法、特に熱アニールは、ＮｂＮ膜の炭素及び窒素による汚染の軽減に有効であることが分かっている。これにより、したがって膜の抵抗率が改善される傾向にある。
アニーリング後、開示されるプロセスのいずれかによって堆積されたＮｂＮ膜は、約５０μｏｈｍ．ｃｍ〜約１，０００μｏｈｍ．ｃｍの室温でのバルク抵抗率を有し得る。室温は、季節に応じて約２０℃〜約２８℃である。バルク抵抗率は、体積抵抗率としても知られる。当業者は、バルク抵抗率が典型的には約５０ｎｍ厚さであるＮｂＮ膜に関して室温で測定されることを認めるであろう。バルク抵抗率は、典型的には、電子輸送メカニズムの変化のためにより薄い膜について増加する。バルク抵抗率は、より高い温度でも増加する。
別の代替形態では、開示される組成物は、ドーピング剤又は着床剤として使用され得る。開示される組成物の一部は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）膜、二酸化タンタル（ＴａＯ２）膜、二酸化バナジウム（ＶＯ２）膜、酸化チタン膜、酸化銅膜又は二酸化スズ（ＳｎＯ２）膜など、ドープされる膜の最上部上に堆積され得る。ニオブは、その後、アニーリングステップ中に膜中に拡散してニオブ−ドープ膜｛（Ｎｂ）Ｉｎ２Ｏ３、（Ｎｂ）ＶＯ２、（Ｎｂ）ＴｉＯ、（Ｎｂ）ＣｕＯ、（Ｎｂ）ＳｎＯ２｝を形成する。例えば、そのドーピング方法が全体として参照により本明細書に援用される、Ｌａｖｏｉｅらに対する
米国特許出願公開第２００８／０２４１５７５号明細書を参照されたい。
以下の非限定的な実施例は、本発明の実施形態を更に例示するために提供される。しかし、これらの実施例は、すべてを含むことを意図するものではなく、本明細書において記載される本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
実施例１：ニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３，５−ジメチルピラゾリル）の合成
−７８℃における４０ｍＬのＴＨＦ中の１Ｈ−３，５−ジメチルピラゾール（２ｇ、０．００２１４ｍｏｌ）の溶液にｎＢｕＬｉ（１４ｍＬ、１．６Ｍ）を滴加した。室温で一夜撹拌した後、混合物を−７８℃における５００ｍＬのＴＨＦ中のＮｂ（＝ＮｔＢｕ）Ｃｌ３（ｐｙ）２（３ｇ、７．００ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。溶媒を次に減圧下で除去し、生成物をペンタンで抽出して黄色固体を得た。この物質を次に２５ｍＴｏｒｒにおいて１３０℃までの昇華によって精製して、０．６４ｇ（２０％）の純黄色固体を得た。ＮＭＲ １Ｈスペクトルを図１に提供する。ＮＭＲ １Ｈ（δ，ｐｐｍ，Ｃ６Ｄ６）：６．０４（ｓ，３Ｈ），２．３１（ｓ，１８Ｈ），０．９６（ｓ，９Ｈ）．
２００ｍＬ／分で窒素（クローズカップ中に１５％）を流す雰囲気中において１０℃／分の昇温速度で測定したオープンカップのＴＧＡ分析中、固体は、５．６％の残留質量を残した。これらの結果を図２に示し、それは、昇温時の重量減少の百分率を図示するＴＧＡグラフである。図３に示すように、融点は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を用いて約９５℃であると測定された。図３は、分解が始まる温度が、ＡＬＤを可能にするための良好な熱安定性（ウエハ表面上での自己分解なし）を示す３３８℃であることも開示している。
実施例２：ニオブ（ｔアミルイミド）トリス（３，５−ジメチルピラゾリル）の合成
−７８℃における４０ｍＬのＴＨＦ中の１Ｈ−３，５−ジメチルピラゾール（２ｇ、２０．８１ｍｏｌ）の溶液にｎＢｕＬｉ（１４ｍＬ、１．６Ｍ）を滴加した。室温で６時間撹拌した後、混合物を−７８℃における３０ｍＬのＴＨＦ中のＮｂ（＝Ｎｔアミル）Ｃｌ３（ｐｙ）２（３ｇ、６．７８ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。溶媒を次に減圧下で除去し、生成物をペンタンで抽出して黄色固体を得た。この物質を次に２５ｍＴｏｒｒにおいて１３０℃までの昇華によって精製して、０．６４ｇ（２０％）の純黄色固体を得た。ＮＭＲ １Ｈスペクトルを図４に提供する。ＮＭＲ １Ｈ（δ，ｐｐｍ，Ｃ６Ｄ６）：６．０５（ｓ，３Ｈ），２．３２（ｓ，１８Ｈ），１．１８（ｑ，２Ｈ），０．９３（ｓ，６Ｈ），０．７７（ｔ，３Ｈ）．
２００ｍＬ／分で窒素（クローズカップ中に１５％）を流す雰囲気中において１０℃／分の昇温速度で測定したオープンカップのＴＧＡ分析中、固体は、４．１％の残留質量を残した。これらの結果を図５に示し、それは、昇温時の重量減少の百分率を図示するＴＧＡグラフである。融点は、ＤＳＣを用いて、ｔアミル基の使用が融点を低下させるのに役立たなかったことを例示する約９６℃であると測定された。
実施例３：ニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３−メチルピラゾリル）の合成
室温における５０ｍＬのＴＨＦ中の１Ｈ−３−メチルピラゾール（１．８ｇ、２１．９２ｍｍｏｌ）の溶液にカリウム（０．９４ｇ、２４．０４ｍｍｏｌ）の新たにカットした片を添加した。室温で６時間撹拌した後、混合物を−７８℃における４０ｍＬのＴＨＦ中のＮｂ（＝ＮｔＢｕ）Ｃｌ３（ｐｙ）２（３ｇ、７．００ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。溶媒を次に減圧下で除去し、生成物をペンタンで抽出して黄色固体を得た。この物質を次に２０ｍＴｏｒｒにおいて１７０℃までの昇華にかけたが、色が黒色に変化し、物質は収集されなかった。
代わりに、−７８℃における５０ｍＬのＴＨＦ中の１Ｈ−３−メチルピラゾール（１．８ｇ、２１．９２ｍｍｏｌ）の溶液にｎＢｕＬｉ（１４ｍＬ、１．６Ｍ）を滴加した。室温で６時間撹拌した後、混合物を−７８℃における４０ｍＬのＴＨＦ中のＮｂ（＝ＮｔＢｕ）Ｃｌ３（ｐｙ）２（３ｇ、７．００ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。溶媒を次に減圧下で除去し、生成物をペンタンで抽出してオレンジ色固体を得た。この物質を次に５０ｍＴｏｒｒにおいて１５０℃までの昇華にかけたが、色が暗褐色に変化し、物質は収集されなかった。
実施例４：ニオブ（ｔブチルイミド）トリス（３，５−ジイソプロピルピラゾリル）の合成
−７８℃における８００ｍＬのＴＨＦ中の１Ｈ−３，５−ジイソプロピルピラゾール（７３ｇ、０．４８ｍｏｌ）の溶液にｎＢｕＬｉ（１９５ｍＬ、２．５Ｍ）を滴加した。室温で一夜撹拌した後、混合物を−７８℃における５００ｍＬのＴＨＦ中のＮｂ（＝ＮｔＢｕ）Ｃｌ３（ｐｙ）２（６６ｇ、０．１５４ｍｏｌ）の溶液に添加した。混合物を室温で終夜撹拌した。溶媒を次に減圧下で除去し、生成物をペンタンで抽出して黄色オイルを得た。この物質を次に２０ｍＴｏｒｒにおいて２２０℃まで蒸留によって精製して、７２ｇ（７６％）の純黄色オイルを得た。ＮＭＲ １Ｈスペクトルを図６に提供する。ＮＭＲ １Ｈ（δ，ｐｐｍ，Ｃ６Ｄ６）：６．１７（ｓ，３Ｈ），３．１２（ｍ，６Ｈ），１．２７（ｄ，３６Ｈ），１．０７（ｓ，９Ｈ）．
２００ｍＬ／分で窒素（クローズカップ中に１５％）を流す雰囲気中において１０℃／分の昇温速度で測定したオープンカップのＴＧＡ分析中、オイルは、１．７％の残留質量を残した。これらの結果を図７に示し、それは、昇温時の重量減少の百分率を図示するＴＧＡグラフである。図８に示すように、分解温度は、ＤＳＣを用いて、ＡＬＤを可能にするための良好な熱安定性（ウエハ表面上での自己分解なし）を示す約４３０℃で始まることが測定される。
この前駆体の液体状態は、意外である。Ｇｕｓｔらは、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３が白色固体であることを報告している（Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ ２０（２００１）８０５−８１３、８０６−８０７において）。実施例１は、類似のＭｅ生成物（すなわちＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３）も固体であることを実証している。当業者は、ｉＰｒ置換基がそのＭｅ又はｔＢｕ類似体のそれらと異なる性質の生成物をもたらすと予期しなかったであろう。この前駆体の予期されない液体状態は、この前駆体の蒸気送出を、固体状態のＧｕｓｔら及び実施例１の類似前駆体よりも容易にし得る。より特に、液体状態は、固体状態の前駆体のものと比べてより一貫性のある、再現性のある蒸気濃度を提供し得る。更に、ＤＳＣ分析は、この化合物を高温（３００℃超）でのＡＬＤに非常に適したものにする、熱分解の意外にも高い開始（４３０℃）を示す。
堆積実施例１
Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３及びＮＨ３を使用するＡＬＤ堆積をＳｉ基板上で行った。Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３のキャニスターを１４０℃に維持した。チャンバー圧を０．５ｔｏｒｒに設定した。プロセス温度を約３００℃〜約４７５℃の範囲の温度に設定した。これらの結果を図９に示し、それは、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用するチャンバー温度の関数としてのＮｂＮ膜成長速度を示すグラフである。ＡＬＤ堆積は、非一様性が低い約３５０℃〜約４００℃の範囲の温度で起こった。図１０は、前駆体源導入時間が増加するときに３７５℃におけるＮｂＮ膜成長速度が約０．３４Ａ／Ｃｙで安定したままであることを示す。図１１は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＮＥｔ２）３及びＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用するチャンバー温度の関数としてのＮｂＮ膜成長速度を示すグラフである。図１１に示すように、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３からのＮｂＮ膜は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＮＥｔ２）３からのものよりも約２００℃高い温度で堆積する。
堆積実施例２
Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３及びＯ３を使用するＡＬＤ堆積をＳｉ基板上で行った。Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３のキャニスター温度を１１５℃に維持し、プロセス圧を０．５ｔｏｒｒに設定した。ＡＬＤプロセス温度を、非一様性が低い約２５０℃〜約４００℃の範囲の温度に設定した。図１２は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３を使用するチャンバー温度の関数としてのＮｂ２Ｏ５膜成長速度（菱形）及び％非一様性（円形）を示すグラフである。ＡＬＤウィンドウが３５０℃まで観察された。図１３及び１４のＸＰＳグラフに示すように、３００℃及び３２５℃で得られた膜は、それぞれ分析器の検出限界未満であるＣ又はＮ不純物を含有した。
Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３及びＯ３を使用する追加のＡＬＤ堆積を、１：１５のアスペクト比を有するＳｉ基板上で行った。Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３のキャニスター温度を１１５℃に維持し、プロセス圧を１ｔｏｒｒに設定した。ＡＬＤプロセス温度を約３２５℃に設定した。１００％ステップカバレージが得られた。より具体的には、図１５ａ〜１５ｃに示すように、Ｎｂ２Ｏ３の６７ｎｍ層は、１：１５構造の最上部及び底部の両方において走査電子顕微鏡法を用いて測定された。これらの結果に基づき、本出願人らは、Ｒｕなど、良好な化学吸着がその上で起こるあらゆる表面上において、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３前駆体がＮｂＮのよく制御された厚さの層を提供するであろうことを０．４Ａ／サイクル成長速度が実証していると考える。より特に、本出願人らは、開示されるＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３前駆体が、定温放置時間の実質的な変化なしに本実施例のＳｉ表面上と等しいか又はより良好な有効性でＲｕ表面上に化学吸着するであろうと予期する。結果として、開示されるＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３前駆体は、１：４０、１：５０又は更に１：６０のアスペクト比を有するＤＲＡＭ構造物におけるＲｕ基板上への堆積に非常に好適であり得る。
本発明の性質を説明するために本明細書に記載され例示された詳細、材料、ステップ及び部品の配置の多くの更なる変更形態は、添付の請求項に示される本発明の原理及び範囲から逸脱せずに当業者によってなされ得ることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の実施例及び／又は添付の図面中の特定の実施形態に限定されることを意図するものでない。

Claims (15)

  1. 式
    Figure 0006865306
    （式中、それぞれのＲ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、Ｈ、アルキル基又はＲ’３Ｓｉであり、それぞれのＲ’は、独立して、Ｈ又はアルキル基である。ただし、前記式からＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ） ３ は除く。）
    を有するニオブ含有膜形成用前駆体を含むニオブ含有膜形成用組成物。
  2. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３を有する、請求項１に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  3. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＢｕ，Ｈ
    ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３及びＮｂ（＝ＮｉＰｒ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３からなる群から選択される、請求項２に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  4. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝ＮｉＰｒ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３である、請求項３に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  5. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３を有する、請求項１に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  6. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３ 、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＴＭＳ，
    Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３及びＮｂ（＝ＮｔＢｕ）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３からなる群から選択される、請求項５に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  7. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３である、請求項６に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  8. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、式Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−Ｐｙｒ）３を有する、請求項１に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  9. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｈ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｈ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｍｅ，Ｍｅ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（Ｅｔ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＰｒ，Ｈ，ｎＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔＢｕ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｎＢｕ，Ｈ，ｎＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｓＢｕ，Ｈ，ｓＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＢｕ，Ｈ，ｉＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｔアミル，Ｈ，ｔアミル−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｔＢｕ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｍｅ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，Ｅｔ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＴＭＳ，Ｈ，ＴＭＳ−Ｐｙｒ）３、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ＤＭＳ，Ｈ，ＤＭＳ−Ｐｙｒ）３及びＮｂ（＝Ｎｔアミル）（ＭＭＳ，Ｈ，ＭＭＳ−Ｐｙｒ）３からなる群から選択される、請求項８に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  10. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝Ｎｔアミル）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３である、請求項９に記載のニオブ含有膜形成用組成物。
  11. ニオブ含有膜を形成する原子層堆積方法であって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のニオブ含有膜形成用組成物の蒸気を、反応器であって、その中に基板を有する反応器中に導入するステップと、
    前記ニオブ含有膜形成用前駆体の少なくとも一部を前記基板上に堆積するステップと
    を含む原子層堆積方法。
  12. 反応物を前記反応器中に導入するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記反応物は、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、それらの酸素ラジカル及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ニオブ含有膜形成用前駆体は、Ｎｂ（＝ＮｔＢｕ）（ｉＰｒ，Ｈ，ｉＰｒ−Ｐｙｒ）３であり、及び前記反応物は、Ｏ３である、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記基板は、Ｒｕ層である、請求項１４に記載の方法。
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