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Method for Chemical Vapour Deposition of A Thin Film of Tungsten And/or Molybdenum Sulfide
| Content Provider | The Lens |
|---|---|
| Description | La présente invention concerne un procédé de dépôt sur un substrat par voie chimique sous vide d'un film mince d'un sulfure de tungstène et/ou de molybdène. |
| Related Links | https://www.lens.org/images/patent/EP/4198165/A1/EP_4198165_A1.pdf |
| Language | French |
| Publisher Date | 2023-06-21 |
| Access Restriction | Open |
| Alternative Title | Verfahren Zur Chemischen Vakuumabscheidung Eines Dünnen Wolframsulfid- Und/oder Molybdänsulfidfilms Procede De Depot Par Voie Chimique Sous Vide D'un Film Mince De Sulfure De Tungstene Et/ou De Molybdene |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Patent |
| Date Applied | 2022-12-14 |
| Agent | Gevers & Orès |
| Applicant | Commissariat Energie Atomique |
| Application No. | 22213619 |
| Claim | Procédé de formation, sur une surface d'un substrat, par voie chimique sous vide, d'un film mince constitué de ou comprenant un composé de formule WSx, MoSx ou MoyW1-ySx, avec y étant compris entre 0 et 1, et x étant compris de 1,5 à 2, notamment supérieur ou égal à 1,7, comprenant les étapes suivantes : a) Une étape d'introduction du substrat dans une enceinte réactionnelle sous vide, à une température de substrat comprise entre 200 et 500°C ; b) Une étape de préparation du substrat comprenant l'injection d'un gaz à base de, pris individuellement ou en mélange, dihydrogène, hélium, argon, diazote ou NH3 ; c) Une étape d'injection, dans l'enceinte réactionnelle, d'un mélange gazeux comprenant un hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et au moins un élément azote et éventuellement au moins un élément hydrogène, ou d'injection simultanée d'hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et d'au moins un élément azote et éventuellement d'au moins un élément hydrogène, d) Une étape de purge dudit mélange gazeux ; e) Une étape de mise en contact, du substrat traité tel qu'obtenu à l'issue de l'étape c) avec un gaz soufré comportant au moins un groupement thiol libre ou formant un intermédiaire réactionnel comportant au moins un groupement thiol libre, pour former sur le substrat une couche comprenant le composé de formule WSx, MoSx ou MOy W1-ySx. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape c) conduit à la formation sur le substrat de nitrure de tungstène et/ou de molybdène, l'étape e) étant notamment réalisée à saturation en gaz soufré pour convertir totalement ou substantiellement le nitrure de tungstène et/ou de molybdène formé à l'issue de l'étape c) en composé de formule WSx, MoSx ou MoyW1-ySx tel que défini dans la revendication 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est choisi parmi silicium, silice, nitrure de silicium, oxydes métalliques, et nitrures métalliques, le substrat étant notamment : - du silicium ou de la silice, en particulier du silicium ; - choisi parmi le nitrure de silicium SiN et les nitrures métalliques, en particulier les nitrures d'élément(s) III, IV, V ou VI, notamment AlN, TiN, ZrN, HfN, VN, WN, NbN, et TaN, les substrat étant plus particulièrement SiN, TiN, WN ou AlN ; ou - choisi parmi les oxydes métalliques, en particulier les oxydes d'élément(s) III, IV, V ou VI, notamment Al2O3, HfO2, TiO2, et les oxydes des métaux semi-nobles CoO, NiO, Cu2O, CuO, et ZnO. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une des étapes ou l'ensemble des étapes est effectuée à une température comprise entre 360 et 450°C, en particulier à environ 410°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - le gaz de l'étape b) est du dihydrogène, de l'argon, un mélange dihydrogène-argon, du diazote, de l'ammoniac, un mélange diazote-dihydrogène, un mélange diazote-ammoniac, un mélange dihydrogène-ammoniac, de l'hélium, un mélange dihydrogène-hélium, ou un mélange argon-hélium ; et/ou - l'étape b) est réalisée sous assistance plasma, en particulier in situ ou déporté ; et/ou - l'étape b) est réalisée pendant une durée de 2 à 900 secondes. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est : - un nitrure de silicium ou un nitrure métallique, et l'étape b) est optionnellement réalisée sous assistance plasma, en particulier sans assistance plasma, le gaz de l'étape b) étant notamment du dihydrogène, un mélange dihydrogène-argon, de l'ammoniac, un mélange diazote-dihydrogène, un mélange diazote-ammoniac, un mélange dihydrogène-ammoniac, de l'hélium, un mélange dihydrogène-hélium, ou un mélange argon-hélium ; ou - du silicium, ou de la silice ou un oxyde métallique, et l'étape b) est réalisée sous assistance plasma, en particulier in situ ou déporté, en particulier avec un gaz choisi parmi dihydrogène, argon, hélium, et leurs mélanges ; ou parmi diazote, ammoniac et leurs mélanges, éventuellement en présence de dihydrogène, d'argon et/ou d'hélium. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le vide est un vide primaire ou secondaire, en particulier primaire. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape c) est réalisée - par injection d'un mélange gazeux comprenant un hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et NH3, ou d'injection simultanée d'hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et de NH3 ; ou - par injection d'un mélange gazeux comprenant un hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et au moins un élément azote et au moins un élément hydrogène, ou d'injection simultanée d'hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et d'au moins un élément azote et d'au moins un élément hydrogène ; et/ou - pendant une durée de 2 à 20 secondes, en particulier d'environ 10 secondes. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d) de purge est réalisée : - par passage d'un gaz inerte, notamment d'argon et/ou d'hélium et/ou de diazote; et/ou - pendant une durée inférieure ou égale à 2 secondes. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz soufré est choisi parmi éthane-1,2-dithiol (EDT), disulfure de diméthyle (DMDS), disulfure de diéthyle (DEDS), disulfure de dipropyle (DPDS), disulfure de dibenzyle (DBDS), disulfure de di-tert-butyle (DTBDS), tert-butylthiol (t-BuSH), thiophénol et leurs mélanges. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape e) est réalisée : - en présence de dihydrogène, et/ou d'un gaz porteur inerte, en particulier d'argon et/ou d'hélium ; et/ou - sous activation par plasma. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape e) est : - réalisée pendant une durée de 1 à 20 secondes, en particulier d'environ 10 secondes ; et/ou - suivie d'une étape f) de purge dudit gaz soufré, laquelle est notamment réalisée : ∘ par passage d'un gaz inerte, notamment d'argon et/ou d'hélium et/ou de diazote ; et/ou ∘ pendant une durée inférieure ou égale à 2 secondes. Procédé selon la revendication 1, lequel comprend les étapes suivantes : a) Une étape d'introduction du substrat dans une enceinte réactionnelle sous vide primaire, à une température de substrat comprise entre 200 et 500°C, notamment à une température comprise entre 360 et 450°C, en particulier à environ 410°C ; b) Une étape de préparation du substrat comprenant l'injection d'un gaz à base de, pris individuellement ou en mélange, dihydrogène, hélium, argon, diazote ou NH3, pendant une durée de 2 à 900 secondes ; c) Une étape d'injection, dans l'enceinte réactionnelle, d'un mélange gazeux comprenant un hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et NH3, ou d'injection simultanée d'hexacarbonyle de tungstène et/ou un hexacarbonyle de Mo, et de NH3, pendant une durée de 2 à 20 secondes, en particulier d'environ 10 secondes ; d) Une étape de purge dudit mélange gazeux par passage d'un gaz inerte, notamment d'argon et/ou d'hélium, pendant une durée inférieure ou égale à 2 secondes ; e) Une étape de mise en contact, du substrat traité tel qu'obtenu à l'issue de l'étape c) avec un gaz soufré comportant au moins un groupement thiol libre ou formant un intermédiaire réactionnel comportant au moins un groupement thiol libre, notamment choisi parmi éthane-1,2-dithiol (EDT), disulfure de diméthyle (DMDS), disulfure de diéthyle (DEDS), disulfure de dipropyle (DPDS), disulfure de dibenzyle (DBDS), disulfure de di-tert-butyle (DTBDS), tert-butylthiol (t-BuSH), thiophénol et leurs mélangespour former sur le substrat une couche comprenant le composé de formule WSx, MoSx ou MoyW1-ySx, en particulier en présence de dihydrogène, et/ou d'un gaz porteur inerte, en particulier d'argon et/ou d'hélium, et/ou sous activation par plasma, pendant une durée de 1 à 20 secondes, en particulier d'environ 10 secondes : f) Optionnellement, une étape de purge dudit gaz soufré par passage d'un gaz inerte, notamment d'argon et/ou d'hélium et/ou du diazote, pendant une durée inférieure ou égale à 2 secondes. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - le taux résiduel d'azote de la couche obtenue à l'issue de l'étape e) est inférieur à 5% atomique ; - l'épaisseur de la couche obtenue à l'issue de l'étape e) étant d'environ 0,7 Å par cycle d'étapes b) à e) ; - les étapes b) à e) ou éventuellement f) sont renouvelées, jusqu'à obtention du nombre de feuillets désirés, notamment 1 à 20 feuillets, en particulier de 1 à 6, par exemple 3 feuillets ; et/ou - l'étape e), ou, lorsqu'elle existe, l'étape f), est suivie d'une étape de recuit, en particulier à une température de 700 °C ou plus. Procédé de préparation d'un empilement de couches, comprenant les étapes a) à e) voire f) telles que définies aux revendications 1 à 14, l'étape e), ou, lorsqu'elle existe, l'étape (f), étant suivie d'une étape de recuit, en particulier à une température de 700 °C ou plus, puis d'une étape de dépôt d'une couche d'un nitrure d'élément(s) III ou d'un composé III-V. |
| CPC Classification | COATING METALLIC MATERIAL;COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL;SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE; BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION;COATING BY VACUUM EVAPORATION; BY SPUTTERING; BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION; IN GENERAL Semiconductor Devices Not Covered By Class H10 Compounds Containing Metals Not Covered By Subclasses C01d Or C01f |
| Extended Family | 010-378-603-104-528 070-495-438-740-959 168-039-046-035-323 033-232-820-774-010 |
| Patent ID | 4198165 |
| Inventor/Author | Gassilloud Rémy Cadot Stéphane |
| IPC | C23C16/02 C23C16/30 C23C16/455 C23C16/56 H01L21/02 |
| Status | Pending |
| Owner | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energiesalternatives |
| Simple Family | 010-378-603-104-528 070-495-438-740-959 168-039-046-035-323 033-232-820-774-010 |
| CPC (with Group) | C23C16/0272 C23C16/305 C23C16/45523 C23C16/45534 C23C16/45553 C23C16/56 H01L21/02381 H01L21/02488 H01L21/02568 H01L21/0262 H01L21/02658 C01G41/006 C23C16/34 C23C16/50 |
| Issuing Authority | European Patent Office (EPO) |
| Kind | Patent Application Publication |
