自由基H*)而不是氧化自由基的許多優(yōu)點(diǎn)之一在于維持了所形成的金屬醇鹽中的碳橋聯(lián)。由于保留了碳橋聯(lián)，所以使金屬醇鹽的沉積速率增加。而且，由于碳橋聯(lián)保持完整，所以所形成的金屬醇鹽保留了聚合特性。
[0075]也可使用其他還原劑例如肼N2H4或氨NH3的自由基代替使用氫自由基H*。由這些還原劑生成的等離子體包含氫自由基H*并提供了與使用由氫氣4生成的氫自由基H*相似的結(jié)果。
[0076]圖9是說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的通過將基底120暴露610于作為含金屬前體的TMA以及將基底120暴露622于作為有機(jī)前體的3_APTMOS(3_氨基-丙基三甲氧基硅烷)(而不是使用4-乙基苯酚)來沉積聚合物MLD膜例如-[Al- (O-S1-O) - (C3H6) -NH]-的視圖。在分別注射TMA和APTMOS之后，將基底120暴露618、630于還原劑(例如，氫自由基H*)。因此，獲得了單元層930，如圖9所示。可重復(fù)將基底120暴露于TMA、H*、APTMOS和H*的過程以在基底120上堆疊多個(gè)單元層930。
[0077]圖10是說明通過使用4-EPL作為第一有機(jī)前體和APTMOS作為第二有機(jī)前體來沉積具有用于較長或較大烴橋的芳香苯環(huán)的聚合物MLD膜例如一 [Al-O-(C6H4)-(O-S1-O)-(C3H6)-NH]-的視圖。“較長”烴橋是指由較長單元層構(gòu)成的烴橋，而“較大”烴橋是指由較大分子和/或配體形成的單元層構(gòu)成的烴橋。通過將基底120依次暴露于TMA、氫自由基H*、4-EPL、氫自由基H*、APTM0S和氫自由基H*，在基底120上形成了具有用于較長或較大烴橋的芳香苯環(huán)的單兀層1030，例如-[A1-0-(C6H4)-(O-S1-O)-(C3H6)-NH]_?？芍貜?fù)將基底120暴露于前體和自由基的相同過程以在基底120上堆疊多個(gè)單元層1030。在另一個(gè)實(shí)施方案中，變換有機(jī)前體的順序，從而將基底120依次暴露于TMA、氫自由基H*、APTM0S、氫自由基H*、4-EPL和氫自由基H*。
[0078]圖11是說明通過使用APTMOS作為第一有機(jī)前體和3_異氰酸基丙基三乙氧基硅烷(ICPTE0S)作為第二有機(jī)前體來沉積聚脲基MLD膜或聚氨酯類MLD膜例如-[Al-(O-S1-O)-C3H6-(NH-(C = O)-NH)-C3H6-(O-S1-O)-O]-的視圖。通過將基底依次暴露于TMA、氫自由基H*、APTMOS,氫自由基H*、ICPTEOS和氫自由基H*，在基底120上形成了用于較長烴橋的單元層1130例如- [Al-(O-S1-O)-C3H6-(NH-(C =O) -NH) -C3H6- (O-S1-O) -O] - ο可重復(fù)該過程以在基底120上沉積多個(gè)單兀層1130。在另一個(gè)實(shí)施方案中，變換有機(jī)前體的順序，從而將基底120依次暴露于TMA、氫自由基H*、ICPTE0S、氫自由基H*APTMOS和氫自由基H*。
[0079]此外，雖然上述實(shí)施方案主要關(guān)于使用TMA和4-EPL沉積鋁氧烷進(jìn)行了描述，但是也可使用還原劑的自由基沉積其他金屬醇鹽，例如鋅氧烷和鈦氧烷。例如使用二乙基鋅作為含金屬前體，多種有機(jī)化合物如乙二醇(EG)、4-EPL或丁二醇作為有機(jī)前體以及氫自由基H*作為還原劑可沉積鋅氧烷。例如使用TEMAT1、TDMAT或四氯化鈦?zhàn)鳛楹饘偾绑w，甘油、EG或丁二醇作為有機(jī)前體以及來自還原劑的氫自由基H*可沉積鈦氧烷。例如，使用TEMAZr或TDMAZ作為含金屬前體，甘油、EG或丁二醇作為有利前體以及來自還原劑的氫自由基H*可沉積前體鋯氧烷。
[0080]雖然以上針對一些實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是可在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。因此，上述公開內(nèi)容旨在說明而不是限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于使材料沉積到基底上的方法，所述方法包括: (a)將所述基底暴露于含金屬前體以使所述含金屬前體的金屬原子吸附至所述基底； (b)將注射有所述含金屬前體的所述基底暴露于有機(jī)前體以通過所述有機(jī)前體與吸附至所述基底的所述金屬原子的反應(yīng)使材料層沉積；以及 (C)將所述基底暴露于還原劑的自由基以增加沉積在所述基底上的所述材料的反應(yīng)性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述含金屬前體注射到所述基底上之后并且在注射所述有機(jī)前體之前，將所述基底暴露于所述還原劑的自由基以增加所述金屬原子對于所述有機(jī)前體的反應(yīng)性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括重復(fù)步驟(a)至(C)以在所述基底上沉積所述材料的附加層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積的材料是金屬醇鹽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述還原劑的氣體在電極之間通過，向所述電極施加電壓差。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含金屬前體包括含鋁前體、含鈦前體、含鋅前體、含鋯前體、含鎳前體或其組合中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有機(jī)前體包括氨基醇、烷基二胺、烷基酚、氨基燒基二燒氧基娃燒和異氛酸基燒基二燒氧基娃燒中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述還原劑包括肼、氨和氫氣中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述基底暴露于所述還原劑的自由基包括注射氮?dú)庖苑€(wěn)定所述還原劑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述基底暴露于所述有機(jī)前體包括: 將注射有所述含金屬前體的所述基底暴露于第一有機(jī)前體，以通過所述第一有機(jī)前體與吸附至所述基底的所述金屬原子的反應(yīng)使所述材料層沉積； 在將所述基底暴露于所述第一有機(jī)前體之后，將所述基底暴露于所述還原劑的自由基，以增加沉積在所述基底上的所述材料對于第二有機(jī)前體的反應(yīng)性；以及 將注射有所述第一有機(jī)前體的所述基底暴露于所述第二有機(jī)前體以保留或延長沉積的材料層的烴橋。11.一種包含沉積到基底上的材料的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品通過包括以下步驟的方法產(chǎn)生: (a)將所述基底暴露于含金屬前體以使所述含金屬前體的金屬原子吸附至所述基底； (b)將注射有所述含金屬前體的所述基底暴露于有機(jī)前體，以通過所述有機(jī)前體與吸附至所述基底的所述金屬原子的反應(yīng)使材料層沉積；以及 (C)將所述基底暴露于還原劑的自由基以增加沉積在所述基底上的所述材料的反應(yīng)性。12.一種用于使材料層沉積到基底上的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 第一注射裝置，所述第一注射裝置具有朝向基底的表面開口的第一反應(yīng)室，以將含金屬前體注射到所述基底上并使所述含金屬前體的金屬原子吸附至所述基底的所述表面； 移動機(jī)構(gòu)，所述移動機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成引起所述基底與所述第一注射裝置之間的相對移動； 所述相對移動的路徑上的第二注射裝置，所述第二注射裝置具有朝向所述基底的所述表面開口的第二反應(yīng)室，以將有機(jī)前體注射到注射有所述含金屬前體的所述基底的所述表面上，并通過所述有機(jī)前體與吸附至所述基底的所述金屬原子的反應(yīng)使材料層沉積到所述基底上；以及 所述相對移動的所述路徑上的自由基反應(yīng)器，所述自由基反應(yīng)器構(gòu)造為生成還原劑的自由基并將其注射到注射有所述有機(jī)前體的所述基底上。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述第一注射裝置形成為具有排氣部分以及連接所述排氣部分與所述第一反應(yīng)室的收縮區(qū)域，所述第一反應(yīng)室平行于所述相對移動的所述路徑的寬度超過所述收縮區(qū)域的上表面與所述基底的所述表面之間的高度。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括在所述相對移動的所述路徑上的第三注射裝置，所述第三注射裝置構(gòu)造為將惰性氣體注射到所述基底上以移除物理吸附在所述基底上的所述含金屬前體。
【專利摘要】通過以下步驟使材料沉積到基底上：將基底暴露于含金屬前體以使含金屬前體的金屬原子吸附至基底。將注射有含金屬前體的基底暴露于有機(jī)前體以通過有機(jī)前體與吸附至基底的金屬原子的反應(yīng)使材料層沉積。將基底暴露于還原劑的自由基以增加沉積在基底上的材料的反應(yīng)性。還原劑的自由基通過用電極向氣體例如氫氣施加電壓差而產(chǎn)生?？稍趯⒒妆┞队谟袡C(jī)前體之前和/或之后將基底暴露于自由基?？蓪⒒滓来伪┞队趦煞N或更多種不同的有機(jī)前體。沉積在基底上的材料可以是金屬醇鹽，例如鋁氧烷、鋅氧烷、鋯氧烷、鈦氧烷或鎳氧烷。本發(fā)明還公開了包含沉積到基底上的材料的產(chǎn)品，其通過上述方法產(chǎn)生；以及用于使材料層沉積到基底上的設(shè)備。
【IPC分類】C23C16/455
【公開號】CN104975273
【申請?zhí)枴緾N201410698422
【發(fā)明人】李相忍, 黃敞玩
【申請人】威科Ald有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年11月27日
【公告號】US20150148557