JP2002069088A - 金属及び金属含有フィルムの堆積のための揮発性先駆物質 - Google Patents
金属及び金属含有フィルムの堆積のための揮発性先駆物質Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 本発明は、銅のような金属を含む一連の
8員環化合物(図1)の群とする。ここで、金属は環に
可逆的に結合しており、また環は炭素、窒素、ケイ素、
及び/又は他の金属を有する。この化合物は、下記の式
によって表される。 【化1】
Description
ロプロセッサー分野の現在の技術である銅相互接続を使
用している。これらの埋め込まれた微細な金属線は3次
元の格子を作り、この上で、マイクロプロセッサーの心
臓部である数百万のトランジスターが連結し合って、複
雑な計算を行っている。銅の伝導性は優れており、それ
によって電流伝導能力が比較的大きい比較的高速度の相
互接続を提供するので、従来使用されていたアルミニウ
ムよりも銅が選択されている。これらの相互接続経路
は、ダマシンプロセスによって作る。これによれば、フ
ォトリソグラフィーによってパターンを付けてエッチン
グした誘電絶縁体のトレンチ(及びバイア)を、拡散バ
リアー材料の薄いコンフォーマル(適合)層でコーティ
ングし(銅のためには、この層は通常タンタル又は窒化
タンタル)、そして純粋な銅で構造を完全に満たす。過
剰な銅は、その後、化学機械研磨プロセスによって除去
する。充填する最も小さい構造は、幅が0.2μm未満
で深さが1μmよりも深いことがあるので、使用する銅
金属化技術は、完成した製品に電気的な欠陥をもたらす
ことがある空隙なく、これらの深くエッチングされた特
徴を等しく満たせることが重要である。銅の化学気相堆
積(CVD)は、そのような構造の「隙間充填」能力に
よってよく知られている技術である。このプロセスで
は、銅を含む揮発性有機金属種の蒸気を、金属化する表
面に導き、この表面上で、銅のみを表面に堆積させる化
学反応を起こさせる。銅は蒸気で輸送するので、垂直及
び水平表面の両方に等しく接近して、非常に均一に分布
したフィルムをもたらす。銅CVDのための多くの先駆
物質が既知である。最も好ましいものは、高度に揮発性
で、純粋な銅フィルムを与え、且つ反応容器は又は拡散
バリアー表面に汚染化学種を導入しないものである。現
在、銅CVDに関する最も大きな問題は、タンタルに基
づく拡散バリアー層との不十分な付着性であり、これ
は、化学機械研磨の間に銅フィルムの剥離をもたらす。
銅先駆物質は、以下の3つの大きな分類に分けることが
できる。
を使用するCVD銅 ここで、(hfac)は、1,1,1,5,5,5−ヘ
キサフルオロ−2,4−ペンタンジオネートアニオンを
示しており、(L)は、中性安定化配位子、通常はオレ
フィン、アルキン、又はトリアルキルホスフィンを示し
ている。
り、最もよく知られているのは化合物Cu(hfac)
tmvs(tmvsはトリメチルビニルシラン)で、こ
れは商業的にはCupraSelect(商標)として
知られている(Air Products and C
hemicals社のSchumacher部門から入
手可能、米国特許第5,144,049号明細書で説明
されている)。この分類の先駆物質は、不均化プロセス
によって機能する。これによれば、Cu(hfac)L
の2分子が加熱基材表面上で共に反応して、金属銅、2
分子の遊離配位子(L)、及び揮発性副生成物Cu(h
fac)2を与える。これは、以下の式(a)で示され
る: (a)2Cu(hfac)L → Cu + Cu(h
fac)2 + 2L
う。このプロセスでは、初期先駆物質の銅の1/2がC
u(hfac)2副生成物の一部を構成するので、銅の
この部分を利用できないことに注意すべきである。これ
らの先駆物質の1つの潜在的な欠点は、CVD銅フィル
ムが形成される前に、タンタル又は窒化タンタルの拡散
バリアー表面と接触して化学的に劣化させる傾向がある
ことである。この好ましくない反応の化学的な原因は、
タンタルに対して銅先駆物質を反応性にする「hfa
c」部分のフルオロカーボン特性にあると考えられる。
この劣化は、タンタルと銅との間に化学的なくず(de
bris)の薄い層を作る。タンタルと銅との直接の接
触がないことは、3つの大きな影響をもたらすと考えら
れる。第1に、これら2つの金属の間の機械的な付着性
が悪化する。これは、化学機械研磨条件において銅を剥
離させる傾向をもたらす。第2に、この化学的なくず
は、電気的な絶縁体として作用する傾向がある。これ
は、銅とタンタルとの間の不十分な電気的な接触をもた
らす。第3に、銅がタンタル上に直接に成長しないの
で、その結晶的な配向を反復することができず、無作為
に配向したフィルムとして成長する(R.Kroger
等、Journal of the Electroc
hemical Society、Vol.146
(9)、p.3248〜3254(1999年))。
剤をCVDプロセスで使用しないと、これらの化合物は
典型的に、CVDによって純粋な銅のフィルムを与える
ことがない。 (b)Cu(X)2 + H2 → Cu + 2XH
2+ビス(β−ジケトネート)(Wong,V.等、Ma
terials Research Society
Symp Proc,ペンシルバニア州ピッツバーグ
(1990年)、p.351〜357;Awaya,
N.、Journal of Electronic
Materials、Vol.21、No.10、p.
959〜964(1992年))、Cu2+ビス(β−ジ
イミン)及びCu2+ビス(β−ケトイミン)化合物(米
国特許第3,356,527号明細書、Fine、S.
M.、Mater.Res.Soc.Symp.Pro
c.(1990年)、p.204、415)を挙げるこ
とができる。これらの銅(+2)化合物は典型的に固体であ
り、これらの化合物のためのCVD処理温度は典型的に
200℃よりも高い。これらの先駆物質が実質的にフッ
素化されている場合、上述のCu(hfac)L化合物
で示したのと同様な付着性等の問題が予想される。
銅 これらのCu(+1)先駆物質では、(Y)が有機アニ
オンで、(L)が中性安定化配位子、例えばトリアルキ
ルホスフィンである。このような先駆物質の例としては
CpCuPEt3を挙げることができ、ここでCpはシ
クロペンタジエニルで、PEt3はトリエチルホスフィ
ンである(Beech等、Chem.Mater.
(2)、p.216〜219(1990年))。CVD
条件では、これらの先駆物質の2つの分子が、プロセス
のウェハー表面で反応する。これによって、2つの安定
化トリアルキルホスフィン配位子が銅中心から乖離し、
2つの(Y)配位子が共に組み合わさり、銅(+1)中
心が還元して金属銅になる。全体の反応は下記の式
(c)に示すようなものである。しかしながら、乖離し
たトリアルキルホスフィン配位子はCVD容器を汚染す
る傾向があり、また望ましくないNタイプシリコンドー
ピング剤として作用することがあるので、このタイプの
化学種は製造環境の問題がある。 (c) 2(Y)Cu(L) → 2Cu + (Y−
Y) + 2(L)
結合した金属、例えば銅を含み、且つ炭素、窒素、ケイ
素及び/又は他の金属を含む一連の新しい8員環化合物
の群に関する。本発明の化合物の構造は、以下の[1]
で表される:
g、Au及びIrであり;X及びX’はN又はOでよ
く;Y及びY’は、Si、C、Sn、Ge又はBでよ
く;且つZ及びZ’は、C、N又はOでよい。R1、R
2、R3、R4、R5、R6、R1’、R2’、R
3’、R4’、R5’及びR6’によって示される置換
基は、それらが結合する環の原子に依存して様々であ
る。例えば,R1、R2、R1’及びR2’は、それぞ
れ独立に、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的
にフッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリ
ール、部分的にフッ素化したアリール、又はフルオロア
ルキル置換アリールでよい。また、R3、R4、R3’
及びR4’は、それぞれ独立に、アルキル、部分的にフ
ッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、フルオロアルキル置換アリール、アルコキシ、又
はハロゲンでよい。また、R5、R6、R5’及びR
6’のそれぞれは、それぞれ独立に、H、アルキル、ア
ルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、ハロ
ゲン、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、トリ
アルキルシラノエート、トリアルキルシリルアミド、又
はアルコキシでよい。但し、X及びX’がそれぞれOで
ある場合、R2及びR2’の置換が存在せず、またZ及
びZ’がそれぞれOである場合、R5、R6、R5’又
はR6’の置換が存在しない。アルキル及びアルコキシ
の炭素数はそれぞれ1〜8であり;アルケニル及びアル
キニルの炭素数はそれぞれ2〜8であり;且つアリール
の炭素数は6である。
的な表示は、[−CuNMe2SiMe2CH2CuNM
e2SiMe2CH2−]であり、上記の構造[1]によ
れば、M及びM’はそれぞれCu;X及びX’はそれぞ
れN;Y及びY’はそれぞれSi;Z及びZ’はそれぞ
れC;R1、R2、R3、R4、R1’、R2’、R
3’及びR4’はそれぞれメチル;R5、R6、R5’
及びR6’はそれぞれHである。
時の還元を伴う熱配位子カップリングプロセスによっ
て、化学気相堆積条件において1分子当たり2つの金属
原子を堆積させるかなりの能力を有する。これらは、金
属又は酸化物の薄いフィルム、好ましくは銅又は酸化銅
のフィルムの原子層体積(ALD)で使用するのにも適
している。
の本発明の化合物を先駆物質として使用して、金属又は
金属含有物のフィルムを基材に堆積させることも意図し
ている。
属先駆物質の新しい群を説明する。この化合物は、フッ
素を含んでおらず、又は上述の(hfac)配位子又は
他のフルオロカーボンを有する配位子と比較してフッ素
含有率が低く、タンタルバリアーへの付着性が良好な銅
CVDフィルムを提供すると考えられる。環状2核化学
種では、先駆物質のそれぞれの分子が2つの配位子を含
んで、これが、還元的に組み合わさって、プロセスにお
いて2つの金属原子を放出することができる。銅を使用
する場合、金属化は、上記の式(c)で示す比較的一般
的な分子間還元性脱離ではなく、二核錯体[−CuNM
e2SiMe2CH2CuNMe2SiMe2CH2−]のた
めに下記の式(d)で示すようにして、分子内還元脱離
によって進むことができる。 (d)[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2Si
Me2CH2−]→ Me2NSiMe2CH2CH2SiM
e2NMe2 + 2Cu0 式(c)では、還元性カップリング及び銅核形成をもた
らすために、基材上の2つの先駆物質分子間で反応する
ことが必要とされる。このプロセスの動力学的障害は、
本発明の先駆物質と比較して、銅核の形成を比較的遅く
すると考えられる。理論に限定されることは望まない
が、本発明の2金属先駆物質の核形成の正味の結果は比
較的速く、このことは、基材との他の好ましくない反応
のための時間を比較的与えない。
化学種として乖離させ、同時に銅(+1)中心を金属銅
に還元させるために、シラン、ボラン、ヒドラジン等、
又は単純なガス若しくは直接若しくは遠隔(remot
e)プラズマとしてとしての水素のような適当な揮発性
還元剤を使用して、錯体の直接化学還元によって、これ
らの錯体から作ることもできる。これは、ジメチルアミ
ノトリメチルシラン及び金属銅をもたらす2核錯体[−
CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2SiMe2CH2
−]の水素還元に関して、下記の式(e)で説明する。 (e) [−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2S
iMe2CH2−]+ H2 → 2Me2NSiMe3 +
2Cu0
属又は金属含有物のフィルムのALD(原子層堆積)の
ための良好な先駆物質であると考えられる。
吸着して、先駆物質の単層、すなわち1分子の厚さの層
を作る。その後、第2の反応体化学種を同様に導入し
て、化学吸着した第1の層と化学的に反応させて、基材
表面上に所望のフィルムを成長させる。例えば、酸化ア
ルミニウムはALDプロセスで成長させることができる
(ヒガシ,G.S.等のAppl.Phys.Let
t.、55(19)(1989年)p.1963;Ge
orghe S.M.等のInt.Symp.OnAt
omic Lyaer Epitaxy and Re
lated Surface Processes(A
LE−3)要約、日本国仙台、2527、1994年5
月、p.38)。ここでは、初めに、表面OH基を有す
る基材をトリメチルアルミニウム蒸気に露出させて、A
l−O及び残留Al−CH3結合を有する化学吸着単層
を作り、次に水蒸気に露出させる。水蒸気は残留Al−
CH 3基と反応して、固体酸化アルミニウム及びメタン
ガスを与える。メタンガスは、揮発性副生成物としてA
LD反応器から放出する。水蒸気を過剰に加えるので、
新しく形成された酸化アルミニウム表面のそれぞれのア
ルミニウム原子は、OH基によって官能化される。これ
は、次の周期のトリメチルアルミニウム蒸気を化学吸着
させる高度に反応性の表面を与え、このプロセスではま
たメタンが放出される。このサイクルを反復して、完全
に適合して純粋な酸化アルミニウムのフィルムを成長さ
せる。この酸化アルミニウムフィルムの厚さは、行われ
るサイクル数によって決定される。ALDに最も適して
いる先駆物質は、容易に揮発させることができ、特定の
反応体の添加によってその配位子を容易に取り除くこと
ができるように高度に化学的に活性であり、且つ分子レ
ベルでは、基材表面に堆積(反応)させる元素が密なも
のである。支持配位子に対する金属元素の割合が高い
と、化学吸着した単層当たりの金属元素の割合が高くな
り、それによってALD成長速度が比較的大きくなる。
ALDに非常に適当である。これは、この2核金属錯体
が、非常に揮発性であり、配位子を失って金属含有フィ
ルムを作ることに関して低い処理温度で非常に反応性で
あり、且つ化学吸着層の先駆物質分子あたり2つの金属
原子を有する2核分子であるためである。
物質が低沸点であるという問題があり(Martens
son,P.等のChem Vap Depositi
on、1997年、Vol.3、No.1、p.4
5)、銅(+2)ビス(テトラメチルヘプタンジオネート)
を使用するALD銅では、先駆物質がかさばり、銅が単
核であるという問題があり(Martensson,
P.等のJ.Electrochem.Soc.、Vo
l.145、No.8、1998年8月、p.2926
〜2931)、また銅(+2)(hfac)2を使用するA
LD銅では、先駆物質が単核で高度にフッ素化されてい
るという問題がある(Solanki,R.等のEle
ctrochemical and Solid St
ate Letters、Vol.3(10)、p.4
79〜480(2000年))。
体は、銅及び他の金属、銅合金、銅含有物のフィルム、
例えば硫化銅、酸化銅等のALD成長に非常に適してい
る。これらのフィルムは、熱的処理、化学還元、他の金
属化合物での処理、又は硫黄若しくは酸素含有反応体で
の処理によって、ALD技術の先駆物質の単層を反応さ
せて作る。本明細書の開示では、ALDによって銅フィ
ルムを成長させる優れた方法も教示する。これによれ
ば、先駆物質の化学吸着した単層を、ALDタイプのサ
イクルにおいて水蒸気又は水蒸気及び酸化剤と反応させ
て、酸化銅の非常に薄いフィルムを作る。その後、この
酸化銅を水素ガス、遠隔水素プラズマ(remote
hydrogen plasma)、又は他の適当な還
元剤で還元させて、金属銅を作る。これらの酸化及び還
元工程は、素速く連続させて行うことができ、又は還元
工程は、複数の酸化物層を成長させた後で行うことがで
きる。この改良されたALD手法は、先駆物質単層の形
成で比較的良好な制御を可能にする。これは、先駆物質
が、金属表面に弱く吸着するのではなく、酸化物又は水
酸化物タイプの表面にしっかりと化学吸着することがで
きるためである。本明細書の開示において説明されてい
る先駆物質は、加水分解的に不安定であるので、この手
法に特に適している。従って2核錯体[−CuNMe2
SiMe2CH2CuNMe2SiMe2CH2−]の場合
には、水蒸気は、炭素原子の水素化によって先駆物質の
Cu−CH2結合を破壊し、また加水分解によってSi
−N結合を破壊し、それによって以下の式(f)に示す
ようにして、揮発性副生成物としてALD容器から比較
的容易に抜き出すことができる比較的小さい分子部分を
もたらすことができる。このことは、テトラヒドロフラ
ン溶媒中において、[−CuNMe2SiMe2CH2C
uNMe2SiMe2CH2−]錯体が水と反応して、ジ
メチルアミンとヘキサメチルジシロキサンとを放出させ
ることが観察されることによって説明される。 (f)[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2Si
Me2CH2−]+2H2O → Cu2O + 2HNM
e2 + Me3SiOSiMe3 このようにして作られた酸化銅は、水素ガス、水素プラ
ズマ、又は他の適当な還元剤での処理によって金属銅に
還元させる。
てALD銅を成長させるプロセスの順序は、以下のよう
なものである:新鮮な金属、金属含有物、メタロイド、
例えばケイ素若しくはゲルマニウム、又はメタロイド含
有物の表面を、水、過酸化水素、アルコール、酸素、又
は他の適当な反応体と反応させて、ヒドロキシルOH、
OH及び酸化物、又は酸化物酸素基を有する新しい表面
を与える。次に、銅錯体の単層をこの表面に化学吸着さ
せて、銅の酸化物又は水酸化物タイプの化学種を与え
る。銅錯体を反復的に加えて、その単層をヒドロキシド
/酸化物の表面に化学吸着させる。酸化剤/銅先駆物質
のサイクルを、酸化物の所望の厚さが達成されるまで反
復し、水素、水素プラズマ、シラン、及びボランのよう
な適当な揮発性還元剤による酸化物層の金属銅への化学
還元によって、このプロセスを終了させる。酸化物層の
厚さは、酸化物を迅速に且つ完全に金属に還元させるこ
とができるように注意深く選択する。この後で、サイク
ル全体を再び開始して、最終的な比較的厚い銅フィルム
を得ることができる。[−CuNMe2SiMe2CH 2
CuNMe2SiMe2CH2−]タイプの先駆物質を使
用する場合、[Cu−O−Cu]を作る[−Cu−O
H]表面への化学吸着は、OH基からのプロトンの除去
を促進する配位子の塩基性によって強く促進されると考
えられる。この化学吸着は、典型的なALD銅プロセス
である[−Cu−CuL−]タイプ種を与える成長銅表
面への同じ銅先駆物質の化学吸着よりも遙かに強力であ
る。従って、好ましいALD手法のために重要な単層飽
和の良好な制御が達成される。得られる[−Cu−O−
CuL]又は[−Cu−O−Cu]表面は、その後で
[−Cu−Cu]に還元して、滑らかな銅フィルムを与
える。この技術は、ALDによる混合合金の薄いフィル
ムの形成に適用することもできる。この技術において
は、ALDによって成長させる酸化銅の層を、酸化銅の
銅への還元と同時に水素又は他の還元剤によって元素の
金属に還元することもできる他の金属酸化物の追加の層
と交互にする。合金酸化物層に対する酸化銅層の割合
は、還元後の最終的な合金の組成を決定する。例えば、
酸化銅と酸化パラジウムとを交互に成長させ、この複合
材料を還元して、銅パラジウム合金を得ることができ
る。同様に、1よりも多い追加の金属酸化物種を酸化銅
と組み合わせて、還元の後で、銅と少なくとも2種の金
属とを含む合金を作ることができる。特定の銅合金は、
電気移動に対して純粋な銅よりも抵抗性であり、従って
銅相互接続の製造において非常に重要である。ALD銅
合金フィルムが、続く電着銅のためのシード層を作る場
合、熱アニール工程を行うことによって、電着銅の本体
に合金元素を拡散させて、均一に分散した合金元素を含
む銅フィルムを得ることができる。
る。例えばある種の合金元素は、熱アニール処理の後で
銅フィルムの表面を隔離し、プロセスガス又は蒸気と反
応させて保護層を提供することができる。1つの例で
は、銅/マグネシウム合金の成長及びアニール処理を行
い、それによってマグネシウムを銅表面と分離して、そ
の後これを酸化させて、酸化マグネシウムの保護層を作
ることができる(Murarka,S.、Critic
al Reviews in Solid State
and Materials Sciences、2
0(2)、p.87〜124(1995年))。
本明細書の開示において説明する[−MNMe2SiM
e2CH2MNMe2SiMe2CH2−]タイプの錯体を
もたらし、それによってこれらそれぞれの金属を含むC
VD又はALDフィルムのために有益な銅以外の金属の
揮発性錯体を得ることができる。このような金属の例と
しては、限定するわけではないが、銀、金、コバルト、
ルテニウム、ロジウム、白金、パラジウム、ニッケル、
オスミウム及びイリジウム、ナトリウム、カリウム、及
びリチウムを挙げることができる。そのような錯体は、
[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2SiMe2
CH2−]タイプ銅錯体の代わりに又はこれと組み合わ
せて使用して、熱アニール処理の後で、銅合金を与える
ことができる。2価の他の金属、例えば限定するわけで
はないが、パラジウム、白金、ロジウム及びルテニウム
を使用して、構造[1]で示されるタイプの配位子を配
位させることによって、有益な揮発性化合物を作ること
ができる。そのような錯体は、適当な銅錯体との同時C
VD堆積又はALD堆積で使用して、銅合金又は他の銅
合金含有物のフィルムを作ることができる。ALD銅及
び銅合金及び他の銅含有物のフィルムのためのこれらの
新しい手法は、以下の10の群で示されるような既知の
銅合金を使用して適用することもできる:
nタイプ先駆物質。ここで、(n)は1又は2、又は
(L)はオレフィン、ジエン、テトラエン、アルキン、
トリアルキルシリルアルケン、トリアルキルシリルジエ
ン、トリアルキルシリルテトラエン、トリアルキルシリ
ルアセチレン、トリアルコキシシリルアルケン、トリア
ルコキシシリルジエン、トリアルコキシシリルアセチレ
ン、トリアルコキシシリルジエン、トリアルキルホスフ
ィン、及びトリアルコキシホスフィン、ニトリル、イソ
ニトリル、イソシアネート、一酸化炭素によって代表さ
れ、且つ(β−ジケトネート)は、(hfac)、アセ
チルアセトネート(すなわちacac)、3−ハロ置換
acac、1,5−ジハロ置換acac、1,1,1−
トリハロ置換acac、アルキルアセトアセテート(例
えばメチルアセトアセテート)、アルキル−オキソ−ブ
タノエート、アリールアセトアセテートによって代表さ
れる。β−ジケトネートは、アリール又はアルキル置
換、ハロゲン化、部分的にハロゲン化、又はハロゲン化
されていないβ−ジイミン又はβ−ケトイミン、マロン
アルデヒド、2−ハロ−マロンアルデヒド、マロンアル
デヒドジイミン、マロン酸ジアルキル(例えばマロン酸
ジメチル)、マロン酸ジアリール、マロン酸アリールア
ルキル、1,3−ビス(トリアルキルシリル)−1,3
−プロパンジオネート、及び1−トリアルキルシリル−
3−アルキル−1,3−プロパンジオネートであっても
よい。
先駆物質。ここでは、典型的に(n)は4〜6で、(ア
ルコキシド)はt−ブトキシ、メトキシ、エトキシ、イ
ソプロポキシ、不飽和アルコキシド(例えば2−メチル
−3−ブテン−2−オキシ、2−メチル−3−ブテン−
2−オキシ)、アルキニルオキシ(例えばプロパルギル
アルコキシド)、アリルオキシ、ビニルオキシ、アリル
フェノキシ、アルキルフェノキシ、又はそれらの混合物
を表している。更なるアルコキシドとしては、アミノ、
イミノ、シアノ、及びハロゲン置換アルコキシド、トリ
アルキルシラノエート、トリアルコキシシラノエート、
ジアルキルアルキルアミノシラノエート、ジアルキルア
ルキルイミノシラノエートを挙げることができる。
物質。ここでは、典型的に(n)は4〜6で、(アミ
ド)は第2級アミドアニオンを表している。アミド窒素
上の置換基としては、限定するわけではないが、以下の
代表的な基を挙げることができる:アルキル、アリー
ル、アリル、アリールアルキル、シリルアルキル、シリ
ルアリール、アルキルエーテル、ハロゲン化及び部分的
にハロゲン化したジアルキルシリル。
質。ここでは、典型的に(n)は4〜6で、(R)はア
ルキル、ハロゲン化又は部分的にハロゲン化したアルキ
ル、トリアルコキシシリルアルキル、トリアルキルシリ
ルアルキル、トリアルコキシシリルアルキル、アリル、
ビニル、アルキニル、アリール、モノ及び多アルキル置
換アリール、ハロ置換アリール、アリールアルキル、ハ
ロ置換アラルキル、アルコシキ置換アリール、アルコキ
シ置換アラルキル、イミノ置換アリール、及びイミノ置
換アルキルを表している。
プ先駆物質。この例としては、限定するわけではない
が、アミン、イミン、エーテル、ビニル、アルキニル、
アリール、トリアルキルシリル、又はハロゲンで置換さ
れたアルコキシドを挙げることができる。アルコキシド
は、ジアルキルアルキルアミノシラノエート又はジアル
キルアルキルイミノシラノエートでもよい。
タイプ先駆物質。ここでは[β−ジケトネート]は、ア
ルキル、ハロゲン化アルキル、ビニル、アルキニル、ア
リール、トリアルキルシリル、ハロゲン又はエーテル基
で置換されていてよい。
ここではβ−ケトイミンは、アルキル、ハロゲン化アル
キル、トリアルキルシリル、トリアルコキシシリル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、ハロゲン化アリール、
エーテル、又はアミン基によって置換されている。
はβ−ジイミンは、水素、アルキル、ハロゲン化アルキ
ル、トリアルキルシリル、トリアルコキシシリル、トリ
アルキルシロキシ、アリール、ハロゲン化アリール、ア
ミン又はエーテル基によって置換されている。
は(アミジネート)は、アルキル−アミジネート、アリ
ール−アミジネート、ハロ−アミジネート、トリアルキ
ルシリルアミジネート、トリアルキルシリルアルキルア
ミジネート、及びトリアルコキシシリルアミジネート構
造を表している。
質。ここでは、nは典型的に1〜3であり、(R)は、
アルキル、ハロゲン化アルキル、アミン置換アルキル、
イミン置換アルキルアリル、ビニル、アルキニル、アリ
ール、アルキル置換アリール、ハロ置換アリール、アリ
ールアルキル、ハロ置換アリールアルキル、アルコキシ
置換アリール、アルコキシ置換アリールアルキル、ニト
リル、ハロアルカン、シクロペンタジエニル、ハロゲン
置換シクロペンタジエニル、アルキル置換シクロペンタ
ジエニル、ハロゲン化アルキル置換シクロペンタジエニ
ルを表している。Lは、トリアルキルホスフィン、トリ
アリールホスフィン、ジアルキルホスフィン、CO、ニ
トリル、イソニトリル、イソシアニド、オレフィン、ア
ルキンのタイプの中性安定化配位子である。
e2SiMe2CH2−]タイプ錯体の配位子塩基性は、
他のALD手法でも使用することができる。ここでは、
化学吸着したタイプ[1]の錯体の単層を、錯体の配位
子をプロトン化によって除去するβ−ジケトンのような
揮発性酸性配位子で処理し、これと同時に、不均化反応
によって揮発性の銅(+2)(β−ジケトネート)2及
び金属銅を与える準安定銅(+1)(β−ケトネート)
種を作る。この化学反応は、銅フィルムを成長させるた
めにCVDプロセスででも使用することができる。
の[1]に示すようなものである。
g、Au及びIrであり;X及びX’はN又はOでよ
く;Y及びY’はSi、C、Sn、Ge又はBでよく;
Z及びZ’は、C、N又はOでよい。R1、R2、R
3、R4、R5、R6、R1’、R2’、R3’、R
4’、R5’及びR6’によって示される置換基は、そ
れらが結合する環の原子に依存して様々である。更なる
態様では、M及びM’を2価金属、例えばPt及びPd
として含んでおり、ここではそれぞれの金属中心が、そ
の2つの配位子と配位結合している。
e2SiMe2CH2CuNMe2SiMe2CH2−]の単
結晶x線構造は図1で示している。
に、銅及び他の金属のCVD及びALD技術のための独
自の金属化性質を有する新しい組成物を構成する。上述
の分子の多くの態様は、先駆物質の化学的及び物理的性
質に適切な変化を与えることができる。例えば、コア構
造の周縁部をアルキル置換基によって改質して、錯体が
室温において液体であるようにすることができる。
以下の12のタイプの化合物のそれぞれにおいて、M及
びM’はCuである。X及びX’(第1の群)、Y及び
Y’(第2の群)、Z及びZ’(第3の群)には、異な
る置換基が存在していてよい。全ての置換基において、
アルキル及びアルコキシは炭素数が1〜8であり、アル
ケン及びアルキンは炭素数がそれぞれ2〜8であり、且
つアリールの炭素数は6である。
Z及びZ’がCである場合、コア環構造は、[−Cu−
N−Si−C−Cu−N−Si−C−]であり、これは
構造タイプ1として示す。この構造タイプ1のためには
下記のようなものがある。
ン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、又はフルオロアルキル置換アリールの任意の組み
合わせでよい。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
水素、アルケン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素
化したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、トリアルキルシリル、トリアルキルシリルアル
キル、トリアリールシリル、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシラノエート、アル
コキシ、トリアルキルシリルアミド、又はハロゲンであ
る。
に、類似の8員環コア構造を作ることができる。これ
は、タンタルに対して高度に付着性のフィルムを与える
高性能のCVD銅先駆物質のもう1つの新しい分類をも
たらす。以下の一覧では、X及びX’(N)(第1の
群)、Y及びY’(Si)(第2の群)、並びにZ及び
Z’(N)(第3の群)のために様々な置換基が示され
ている。コア環構造は[−Cu−N−Si−N−Cu−
N−Si−N−]であり、これは構造タイプ1として示
す。この構造タイプ2のためには下記のようなものがあ
る。
ルキン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、ア
リール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化した
アリール、又はフルオロアルキル置換アリール、トリア
ルキルシリル、又はトリアリールシリルの任意の組み合
わせでよい。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
ン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、トリ
アルキルシリル、トリアリールシリル、又はハロゲンで
ある。
性のOである場合に、類似の8員環コア構造を作ること
ができる。これは、タンタルに対して高度に付着性なフ
ィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう1つの
新しい分類をもたらす。以下の一覧では、窒素X及び
X’(N)(第1の群)、Y及びY’(Si)(第2の
群)のために様々な置換基が示されている。Z及びZ’
(O)と共に、以下の様々な置換された第1及び第2の
群を、2つの銅原子を通して8員環をもたらすようにし
て組み合わせることによって、様々な2核錯体が作られ
る。従って、このコア環構造は[−Cu−N−Si−O
−Cu−N−Si−O−]であり、これは構造タイプ3
として示す。この構造タイプ3のためには下記のような
ものがある。
ン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、又はフルオロアルキル置換アリールの任意の組み
合わせでよい。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
類似の8員環コア構造を作ることができる。これは、タ
ンタルに対して高度に付着性のフィルムを与える高性能
のCVD銅先駆物質のもう1つの新しい分類をもたら
す。以下の一覧では、X及びX’(N)(第1の群)、
Y及びY’(C)(第2の群)、並びにZ及びZ’
(C)(第3の群)のために様々な置換基が示されてい
る。様々に置換された以下の第1、第2及び第3の群
を、2つの銅原子を通して8員環をもたらすようにつな
げることによって、様々な2核錯体が作られる。従っ
て、コア環構造は[−Cu−N−C−C−Cu−N−C
−C−]であり、これは構造タイプ4として示す。この
構造タイプ4のためには下記のようなものがある。
ン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、又はフルオロアルキル置換アリールの任意の組み
合わせでよい。
分的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、
トリアリールシロキシ、アルコキシ、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み
合わせでよい。
H、アルケン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、トリアルキルシリル、トリアルキルシリルアルキ
ル、トリアリールシリル、トリアルキルシロキシ、トリ
アリールシロキシ、トリアルキルシラノエート、アルコ
シキ、トリアルキルシリルアミド、又はハロゲンであ
る。
Z’がNである場合に、類似の8員環コア構造を作るこ
とができる。これは、タンタルに対して高度に付着性の
フィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう1つ
の新しい分類をもたらす。以下の一覧では、X及びX’
(N)(第1の群)、Y及びY’(C)(第2の群)、
並びにZ及びZ’(C)(第3の群)のために様々な置
換基が示されている。様々に置換された以下の第1、第
2及び第3の群を組み合わせることによって、様々な2
核錯体が作られる。従って、コア環構造は[−Cu−N
−C−N−Cu−N−C−N−]であり、これは構造タ
イプ5として示す。この構造タイプ5のためには下記の
ようなものがある。
ン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、又はフルオロアルキル置換アリールの任意の組み
合わせでよい。
的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、アルコシキ、アリール、アルキル
置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フルオ
ロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み合
わせでよい。
ン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、トリ
アルキルシリル、トリアリールシリル、又はハロゲンで
ある。
Z’がOである場合に、類似の8員環コア構造を作るこ
とができる。これはまた、タンタルに対して高度に付着
性のフィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう
1つの新しい分類をもたらす。以下の一覧では、窒素X
及びX’(N)(第1の群)、Y及びY’(C)(第2
の群)のために様々な置換基が示されている。様々に置
換された以下の第1及び第2の群、及び酸素を組み合わ
せることによって、様々な2核錯体が作られる。従っ
て、コア環構造は[−Cu−N−C−O−Cu−N−C
−O−]であり、これは構造タイプ6として示す。この
構造タイプ6のためには下記のようなものがある。
ン、アルケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、又はフルオロアルキル置換アリールの任意の組み
合わせでよい。
的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、アルコシキ、アリール、アルキル
置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フルオ
ロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み合
わせでよい。
類似の8員環コア構造を作ることができる。これはま
た、タンタルに対して高度に付着性のフィルムを与える
高性能のCVD銅先駆物質のもう1つの新しい分類をも
たらす。以下の一覧では、X及びX’(O)(第1の
群)、Y及びY’(Si)(第2の群)、並びにZ及び
Z’(C)(第3の群)のために様々な置換基が示され
ている。様々に置換された以下の第1、第2及び第3の
群を、2つの銅原子を通してつなげて8員環を作るよう
にして組み合わせることによって、様々な2核錯体が作
られる。従って、コア環構造は[−Cu−O−Si−C
−Cu−O−Si−C−]であり、これは構造タイプ7
として示す。この構造タイプ7のためには下記のような
ものがある。
ケン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アル
キル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フ
ルオロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又
はトリアリールシリルである。R2及びR2’の置換基
はない。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
H、アルケン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、トリアルキルシリル、トリアルキルシリルアルキ
ル、トリアリールシリル、トリアルキルシロキシ、トリ
アリールシロキシ、トリアルキルシラノエート、アルコ
キシ、トリアルキルシリルアミド、又はハロゲンであ
る。
Z’がNである場合に、類似の8員環コア構造を作るこ
とができる。これはまた、タンタルに対して高度に付着
性のフィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう
1つの新しい分類をもたらす。以下の一覧では、X及び
X’(O)(第1の群)、Y及びY’(Si)(第2の
群)、並びにZ及びZ’(N)(第3の群)のために様
々な置換基が示されている。従って、コア環構造は[−
Cu−O−Si−N−Cu−O−Si−N−]であり、
これは構造タイプ8として示す。この構造タイプ8のた
めには下記のようなものがある。
ン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又は
トリアリールシリルでよい。R2及びR2’の置換基は
ない。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
ン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、トリ
アルキルシリル、トリアリールシリル、又はハロゲンで
ある。
Z’がOである場合に、類似の8員環コア構造を作るこ
とができる。これはまた、タンタルに対して高度に付着
性のフィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう
1つの新しい分類をもたらす。以下の一覧では、X及び
X’(O)(第1の群)、並びにY及びY’(Si)
(第2の群)のために様々な置換基が示されている。従
って、2つの銅原子を通してつなげて8員環を作るよう
にして、様々に置換された以下の第1及び第2の群、及
び酸素原子を組み合わせることによって、様々な2核錯
体が作られる。よって、コア環構造は[−Cu−O−S
i−O−Cu−O−Si−O−]であり、これは構造タ
イプ9として示す。この構造タイプ9のためには下記の
ようなものがある。
ン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又は
トリアリールシリルである。R2及びR2’の置換基は
ない。
フッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、トリア
リールシロキシ、アリール、アルキル置換アリール、部
分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換ア
リール、アルコキシ、アルキルアミド、又はハロゲンの
任意の組み合わせでよい。
Y’がCである場合に、類似の8員環コア構造を作るこ
とができる。これはまた、タンタルに対して高度に付着
性のフィルムを与える高性能のCVD銅先駆物質のもう
1つの新しい分類をもたらす。以下の一覧では、X及び
X’(O)(第1の群)並びにY及びY’(C)(第2
の群)のために、様々な置換基が示されている。従っ
て、2つの銅原子を通してつなげて8員環を作るように
して、様々に置換された以下の第1、第2の群、及び第
3の群を組み合わせることによって、様々な2核錯体が
作られる。よって、コア環構造は[−Cu−O−C−C
−Cu−O−C−C−]であり、これは構造タイプ10
として示す。この構造タイプ10のためには下記のよう
なものがある。
ン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又は
トリアリールシリルである。R2及びR2’の置換基は
ない。
分的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、
トリアリールシロキシ、アルコキシ、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み
合わせでよい。
H、アルケン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、トリアルキルシリル、トリアルキルシリルアルキ
ル、トリアリールシリル、トリアルキルシロキシ、トリ
アリールシロキシ、トリアルキルシラノエート、アルコ
キシ、トリアルキルシリルアミド、又はハロゲンであ
る。
C、並びにZ及びZ’がNである場合に、類似の8員環
コア構造を作ることができる。これはまた、タンタルに
対して高度に付着性のフィルムを与える高性能のCVD
銅先駆物質のもう1つの新しい分類をもたらす。以下の
一覧では、X及びX’(O)(第1の群)、Y及びY’
(C)(第2の群)、並びにZ及びZ’(N)のため
に、様々な置換基が示されている。よって、コア環構造
は[−Cu−O−C−N−Cu−O−C−N−]であ
り、これは構造タイプ11として示す。この構造タイプ
11のためには下記のようなものがある。
ン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又は
トリアリールシリルである。R2及びR2’の置換基は
ない。
的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、アルコキシ、アリール、アルキル
置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フルオ
ロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み合
わせでよい。
ン、アルキン、アルキル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、トリ
アルキルシリル、トリアリールシリル、又はハロゲンで
ある。
Si、並びにZ及びZ’がOである場合に、類似の8員
環コア構造を作ることができる。これはまた、タンタル
に対して高度に付着性のフィルムを与える高性能のCV
D銅先駆物質のもう1つの新しい分類をもたらす。以下
の一覧では、X及びX’(O)(第1の群)、Y及び
Y’(C)(第2の群)、並びにZ及びZ’(O)のた
めに、様々な置換基が示されている。よって、コア環構
造は[−Cu−O−C−O−Cu−O−C−O−]であ
り、これは構造タイプ12として示す。この構造タイプ
12のためには下記のようなものがある。
ン、部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、トリアルキルシリル、又は
トリアリールシリルである。R2及びR2’の置換基は
ない。
分的にフッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、
トリアリールシロキシ、アルコキシ、アリール、アルキ
ル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フル
オロアルキル置換アリール、又はハロゲンの任意の組み
合わせでよい。
ニウム原子、ホウ素原子、又はアルミニウム原子のいず
れかで置換されている構造タイプの更なる分類も考慮さ
れる。
n−O−Cu−O−Sn−O−]、[−Cu−O−Sn
−N−Cu−O−Sn−N−](Oはエーテル又はアニ
オン性酸素のいずれかでよいので2つの分類が存在す
る)、[−Cu−N−Sn−N−Cu−N−Sn−N
−]、[−Cu−O−Sn−C−Cu−O−Sn−C
−]、又は[−Cu−N−Sn−C−Cu−N−Sn−
C−]になり、以下で構造タイプ19、20、21、2
2、23、24としてそれぞれ示す。Y及びY’をゲル
マニウムで置換したものでも、類似の化合物の分類がも
たらされる。
く構造の両方で、Z及びZ’が酸素、窒素又は炭素であ
る場合のZ及びZ’の置換基は、構造タイプ1〜12で
示したようなこれらの元素の置換パターンを挙げること
ができる。スズ又はゲルマニウム上の置換基は、構造タ
イプ1〜12で、Si上の置換基のために示されている
ようなものでよい。構造タイプ1、2、3、8及び9の
合成先駆物質として示されている化合物のケイ素をスズ
で置換し、これらの化合物の合成工程と同じ合成工程を
行うことによって、構造タイプ19、20、21、2
2、23及び24の合成経路、及び類似のゲルマニウム
に基づく一連の構造タイプの合成経路が達成される。
Cu−O−B−O−Cu−O−B−O−]、[−Cu−
O−B−N−Cu−O−B−N−](Oはエーテル又は
アニオン性酸素のいずれかでよいので2つの分類が存在
する)、[−Cu−N−B−N−Cu−N−B−N
−]、[−Cu−O−B−C−Cu−O−B−C−]、
[−Cu−N−B−C−Cu−N−B−C−]になる。
これらは以下ではそれぞれ、構造タイプ13、14、1
5、16、17及び18として示す。Y及びY’がAl
である場合、類似の一連の構造タイプが得られる。アル
ミニウムに基づく構造タイプ及びホウ素に基づく構造タ
イプの両方のための酸素、窒素又は炭素(Z及びZ’)
上の置換基は、限定するわけではないが、構造タイプ1
〜12の酸素、窒素及び炭素のために示したようなもの
である。ホウ素又はアルミニウム上の置換基としては、
限定するわけではないが、ハロゲン(特にフッ素)、C
1〜C8のアルキル、及びフルオロアルキル、アリール及
びフルオロアリール、部分的にフッ素化した又はフッ素
化されていないアルコキシド又はシラノエート、アミド
を挙げることができる。
他の銅含有物のフィルム又は他の金属のフィルムの成長
のためのCVD及びALDプロセスは、任意の組み合わ
せの以下のプロセス条件で効果的に行うことができると
考えられる: (a)0〜500セルシウス度(℃)の温度範囲。 (b)1mTorr〜760Torr超の圧力範囲。 (c)マイクロ波でもたらした直接又は遠隔のプラズマ
の使用。 (d)化学量論的又は触媒的に加える以下の反応体の使
用:水素、アンモニア、水蒸気、酸素、亜酸化窒素、ヒ
ドラジン、アミン、アルコール、ホスフィン、シラン、
ボラン、アラン、又はこれらの金属先駆物質から金属含
有フィルムをもたらすことができる他の化学的に反応性
の化学種。 (e)銅合金又は銅を含む他の混合金属化合物、例えば
超伝導性YBaCu酸化物を成長させるための、(d)
で示したような反応体の気体と組み合わせた他の金属先
駆物質の蒸気。 (f)CVDプロセスの間に揮発性硫黄含有揮発性化合
物を加えて、金属硫化物を作ることができる。
述の化合物の任意のもの、例えばアルコール、エーテ
ル、アミン、アルケン、アルキン、アレーン、ホスフィ
ン、一酸化炭素、ニトリル、イソニトリル、シアネー
ト、又はイソシアネート、イミン、ジイミン、窒素含有
ヘテロ環も、銅CVDのための有益な先駆物質を作るこ
ともできる。
であるそれらの錯体でよい。
えばCu−N−Si−C−Cu−N−Si−C系では、
同じ又は同様な配位子から調製した銅錯体と化学的に相
溶性の、親オキソ性の金属、例えばマグネシウム、ジル
コニウム等の揮発性錯体を、調製できると考えられる。
そのような2種類の化合物の混合を使用するCVDは、
促進された信頼性及び改良された耐電気移動性を有する
ことが知られるCu/Mg又はCu/Zrのような銅合
金の堆積を可能にする。適当な配位子を選択すると、液
体配合物であるそのような混合物を調製することがで
き、これはCVD容器への直接液体注入輸送に特に適し
ている。
員環を作る選択された原子上の選択された置換基は、ス
ズを有する基も含み、それによってこの元素を銅CVD
フィルムに混ぜて、純粋な銅よりも耐電気移動性である
合金を与えることができる。
CH2−]錯体は、以下のようにして合成した。窒素ブ
ランケット条件において、15.1g(0.1mol)
のジメチルアミノクロロメチルジメチルシランを、20
0mlの乾燥テトラヒドロフラン中の2.4g(0.1
mol)のマグネシウムに加えた。混合物を室温におい
て1晩にわたって撹拌して、灰色の溶液を得た。1つの
ロットには8.5mlのジオキサンを加えて、30分間
にわたって撹拌し、そして得られた塩化マグネシウム/
ジオキサン沈殿物をろ過して除去した。ろ液を氷浴で摂
氏6℃まで冷却し、10gの塩化銅(I)(0.1mo
l)を1時間にわたって撹拌しながら加えた。混合物は
更に1時間にわたって6℃で撹拌し、その後で連続的に
撹拌しながら、室温まで暖まるようにした。この混合物
をろ過し、室温においてろ液から溶媒を除去し、オフホ
ワイトの固体を得た。この固体を、105℃の昇華装置
に配置し、0.001Torrの動的減圧下で昇華させ
て、錯体[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2S
iMe2CH2−]の無色の結晶昇華物を得た。 収量=5.0g 重陽子ベンゼン中での1H NMR:2.22ppmで
の信号(6H)、0.21ppmでの信号(6H)、−
0.33ppmでの信号(2H) 重陽子ベンゼン中での13C NMR:−8.2ppmで
の信号、−0.25ppmでの信号、40.1ppmで
の信号 純化された[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2
SiMe2CH2−]錯体のGCMS解析は、配位子カッ
プリングの生成物、すなわちMe2NSiMe2CH2C
H2Me2SiNMe2を主に示した。これは、GC注入
口での熱的な反応による。
iMe2CH2CuNMe2SiMe2CH2−]錯体の昇
華の間に120℃を超える過剰な熱を加えることが、銅
フィルム及び唯一の揮発性副生成物としての結合配位子
Me2NSiMe2CH2CH2Me2SiNMe2をもたら
すことが見出された。これは、GCMS及び1HNMR
の両方によって認識された。以下に示すように、CVD
条件において、銅含有フィルムの成長と同時に、[−C
uNMe2SiMe2CH2CuNMe2SiMe 2CH
2−]錯体の配位子の結合も観察した。
件で使用した: 先駆物質:[−CuNMe2SiMe2CH2CuNMe2
SiMe2CH2−] 基材:シリコンウェハー上にスパッタリングしたタンタ
ル 先駆物質輸送温度:75℃ 容器圧力:1.5Torr ウェハー温度:143℃ キャリアーガス流量:70sccm 希釈剤ガス流量:100sccm
走査によって測定した。プロセスの間のCVD容器のガ
スの質量分析は、CVDプロセスで金属銅を放出すると
きに、先駆物質[−CuNMe2SiMe2CH2CuN
Me2SiMe2CH2−]の配位子系のカップリングか
ら分子量188(親イオンの分子量232−(Me)2
Nの分子量44)のピークとして、NMe2SiMe2C
H2CH2SiMe2NMe2の存在を明らかにした。
メチルシランのケイ素に対してアルファ位のメチル基の
金属化(メタレーション)と、それに続く銅(+1)種
との反応である。必要に応じて、得られる反応混合物を
ろ過して、任意の副生成沈殿物を除去し、そして昇華さ
せて最終的な生成物をもたらす。場合によっては、粗反
応混合物から直接に、最終生成物を昇華させることがで
きる。
は、様々な方法で行うことができ、様々な種類の銅(+
1)反応体を、代わりの合成方法を行う反応のために選
択して、上述のタイプ[1]の錯体を得ることができ
る。例えば、[−CuNMe2SiMe2CH2CuNM
e2SiMe2CH2−]を調製する場合、初めにジメチ
ルアミノハロメチルジメチルシランを調製し、そしてこ
れを金属、限定するわけではないが、例えばマグネシウ
ム、リチウム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、
セシウム、ルビジウムと反応させることによって効果的
にジメチルアミノトリメチルシランを金属化させること
ができる。あるいは、ジメチルアミノハロメチルジメチ
ルシランを、有機金属化学種と反応させて、金属/ハロ
ゲンが金属化ジメチルアミノトリメチルシラン種をもた
らすようにすることができる。あるいは、ジメチルアミ
ノトリメチルシランを、有機金属試薬によって脱プロト
ン化することができる。あるいは、金属化ジメチルアミ
ノトリメチルシラン化学種を電気化学的にもたらすこと
ができる。そのような金属化ジメチルアミノトリメチル
シランに反応させる適当な銅(+1)源としては、限定
するわけではないが、ハロゲン化銅、銅アセテート、銅
トリフルオロアセテート、銅トリフラート、銅アルコキ
シド、銅アミド、有機金属銅、銅ヘキサフルオロホスフ
ェート、銅テトラフルオロボレート、又は他の適当な銅
(+1)化合物を挙げることとができる。最終的な生成
物は、昇華、蒸留、再結晶化、選択的可逆吸着、適当な
配位媒体を使用する選択的及び可逆付加物生成、有機金
属銅化合物生成物に対して穏やかなクロマトグラフ媒体
を使用するカラムクロマトグラフによって純化すること
ができる。
して、以下に示す合成に加えて、ジアルキルアミノトリ
アルキルシラン種も包含することができ、銅以外の金属
を使用して最終的な金属錯体を調製することもできる。
プ1の化合物を調製することもできる。
1リットルのテトラヒドロフランに溶解して、ここに1
リットルのテトラヒドロフラン中の1molのリチウム
メチルアミドをゆっくりと加えることができる。得られ
る混合物を1晩にわたって撹拌し、全ての揮発性成分を
減圧除去し、そして大気圧の窒素条件で分留して、メチ
ルアミノジメチルクロロシランを得ることができる。そ
の後、1/2molのメチルアミノジメチルクロロシラ
ンを、窒素雰囲気において1リットルのテトラヒドロフ
ランに溶解し、ここに、ヘキサン中のサスペンションの
リチウムジメチルアミドをゆっくりと加えることができ
る。得られる溶液を室温で1晩にわたって撹拌して、全
ての揮発性成分を減圧除去し、そして得られる混合物を
分留して、生成物ジメチルアミノメチルアミドジメチル
シランを得ることができる。
ミノジメチルシランを、窒素ブランケット条件で100
mlのテトラヒドロフラン中に懸濁させて、ヘキサン中
の1/10molのn−ブチルリチウム(n−BuL
i)を10分間にわたって加えることができる。得られ
る溶液を0℃まで冷却して、1/10molの塩化銅を
1時間にわたって加えることができる。得られる混合物
を1時間で室温まで暖まるようにし、そしてろ過した。
ろ液から溶媒を除去し、減圧下で加熱して、蒸留で生成
物[−CuNMe2SiMe2NMe−CuNMe2Si
Me2NMe]を取り出すことができる。
リットルのテトラヒドロフラン又は他の同様な溶媒に溶
解して、1時間にわたって撹拌しながら1molのリチ
ウムジメチルアミドをゆっくりと加え、そして1晩にわ
たって撹拌することができる。全ての揮発性成分を減圧
除去し、そして分留して、生成物ジメチルアミノジエチ
ルクロロシランを得ることができる。この生成物を、窒
素雰囲気においてテトラヒドロフラン又は同様な溶媒に
溶解することができる。1モルの水を100mlのテト
ラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解して、0℃で1時
間にわたってゆっくりと加えることができる。得られる
混合物をろ過し、ろ液を分留して生成物ジメチルアミノ
ジエチルシラノールを得ることができる。1当量のこの
生成物を、テトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し
て、1当量のn−ブチルリチウム溶液で処理することが
できる。混合物を0℃まで冷却し、1当量塩化銅を30
分間にわたって加えることができる。この混合物は室温
まで暖まるようにし、ろ過し、溶媒を除去し、そして得
られる混合物を減圧条件で加熱して、生成物[Cu−N
Me2−SiEt2−O−Cu−NMe2−SiEt2−O
−Cu]を取り出すことができる。
合成技術を使用して合成することができる。1当量のこ
の化合物をテトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解
し、1当量のマグネシウムと反応させ、1晩にわたって
撹拌することができる。1当量のジオキサンを加えて、
30分後に混合物をろ過することができる。この溶液を
冷却して0℃にし、塩化銅(I)又は他の適当な銅
(I)化合物を、1時間にわたってゆっくりと加えるこ
とができる。この混合物は、撹拌して1時間で室温なる
ようにすることができる。溶媒を減圧除去し、得られる
固体を減圧条件で加熱して、生成物を[−Cu−NMe
2−CH2−CH2−Cu−NMe2−CH2−CH2−]と
して蒸留で取り出すことができる。他の構造タイプ4の
化合物も、類似の合成方法を使用して調製することがで
きる。
ンは、標準の有機合成技術を使用して合成することがで
きる。1当量のこの化合物をテトラヒドロフラン又は同
様な溶媒に溶解し、−78℃まで冷却し、そして1当量
のn−BuLiを加えることができる。混合物が室温ま
で暖まるようにし、1晩にわたって撹拌することができ
る。この混合物に1当量の塩化銅(I)又は同様な銅
(I)反応体を1時間にわたってゆっくりと加え、混合
物を1時間室温で撹拌することができる。溶媒を減圧除
去し、得られる固体を減圧条件で加熱して、生成物を
[−Cu−NMe2−CMe2−NMe−Cu−NMe2
−CMe2−NMe−]として蒸留で取り出すことがで
きる。他の構造タイプ5の化合物も、類似の合成方法を
使用して調製することができる。
用して合成することができる。1当量のこの化合物をテ
トラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、0℃まで冷
却し、そして1当量の水素化ナトリウム又は同様な脱プ
ロトン化剤と反応させることができる。混合物が室温ま
で暖まるようにし、1晩にわたって撹拌することができ
る。この混合物に1当量の塩化銅(I)又は同様な銅
(I)反応体を1時間にわたってゆっくりと加え、混合
物を1時間室温で撹拌することができる。溶媒を減圧除
去し、得られる固体を減圧条件で加熱して、生成物を
[−Cu−NMe2−CH2−O−Cu−NMe2−CH2
−O−]として蒸留で取り出すことができる。他の構造
タイプ6の化合物も、類似の合成方法を使用して調製す
ることができる。
機合成技術を使用して合成することができる。1当量の
この化合物をテトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解
し、1当量のマグネシウムと反応させ、そして1晩にわ
たって撹拌することができる。1当量のジオキサンを加
え、そして30分後に、この混合物をろ過することがで
きる。この溶液を0℃まで冷却し、そして塩化銅(I)
又は他の適当な銅(I)化合物を、1時間にわたってゆ
っくりと加えることができる。この混合物を1時間室温
で撹拌することができる。混合物をろ過して、ろ液から
溶媒を減圧除去することができる。得られる固体を減圧
条件で加熱して、生成物を[−Cu−(CH3)3O−C
H2−CH2−Cu−(CH3)3O−CH2−CH2−]と
して蒸留で取り出すことができる。他の構造タイプ7の
化合物も、類似の合成方法を使用して調製することがで
きる。
成技術を使用して合成することができる。1当量のこの
化合物をテトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、
0℃まで冷却し、そして1当量のn−ブチルリチウム又
は同様な脱プロトン化剤と反応させることができる。こ
の混合物を室温まで暖まるようにし、そして1晩にわた
って撹拌することができる。この混合物に、1当量の塩
化銅(I)又は同様な銅(I)反応体を、1時間にわた
ってゆっくりと加え、そして混合物を1時間室温で撹拌
するようにすることができる。混合物をろ過し、ろ液か
ら溶媒を減圧除去し、得られる固体を減圧条件で加熱し
て、生成物を[−Cu−OMe−SiMe2−NMe−
Cu−OMe−SiMe2−NMe−]として蒸留で取
り出すことができる。他の構造タイプ8の化合物も、類
似の合成方法を使用して調製することができる。
使用して合成することができる。1当量のこの化合物を
テトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、0℃まで
冷却し、そして1当量の水素化ナトリウム又は同様な脱
プロトン化剤と反応させることができる。この混合物を
室温まで暖まるようにし、そして1晩にわたって撹拌す
ることができる。この混合物に、塩化銅(I)又は同様
な銅(I)反応体を、1時間にわたってゆっくりと加
え、そして混合物を1時間室温で撹拌するようにするこ
とができる。混合物をろ過し、ろ液から溶媒を減圧除去
し、得られる固体を減圧条件で加熱して、生成物を[−
Cu−OMe−SiMe2−O−Cu−OMe−SiM
e2−O−]として蒸留で取り出すことができる。他の
構造タイプ9の化合物も、類似の合成方法を使用して調
製することができる。
技術を使用して合成することができる。1当量のこの化
合物をテトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、1
当量のマグネシウムと反応させ、1晩にわたって撹拌す
ることができる。1当量のジオキサンを加えて、30分
後に混合物をろ過することができる。この溶液を0℃ま
で冷却し、塩化銅(I)又は他の適当な銅(I)化合物
を1時間にわたってゆっくりと加えることができる。こ
の混合物を1時間室温で撹拌することができる。混合物
をろ過し、ろ液から溶媒を減圧除去することができる。
得られる固体を減圧条件で加熱して、生成物を[−Cu
−Ot−Bu−CH2−CH2−Cu−Ot−Bu−CH
2−CH2−]として蒸留で取り出すことができる。他の
構造タイプ10の化合物も、類似の合成方法を使用して
調製することができる。
使用して合成することができる。1当量のこの化合物を
テトラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、0℃まで
冷却して、1当量のn−ブチルリチウム又は同様な脱プ
ロトン化剤と反応させることができる。この混合物が室
温まで暖まるようにし、1晩にわたって撹拌することが
できる。この混合物に、1当量の塩化銅(I)又は同様
な銅(I)反応体を、1時間にわたってゆっくりと加
え、混合物を1時間室温で撹拌することができる。混合
物をろ過し、ろ液から溶媒を減圧除去し、得られる固体
を減圧条件で加熱して、生成物を[−Cu−OMe−C
H2−NMe−Cu−OMe−CH2−NMe−]として
蒸留で取り出すことができる。他の構造タイプ11の化
合物も、類似の合成方法を使用して調製することができ
る。
して合成することができる。1当量のこの化合物をテト
ラヒドロフラン又は同様な溶媒に溶解し、0℃まで冷却
して、1当量の水素化ナトリウム又は同様な脱プロトン
化剤と反応させることができる。この混合物が室温まで
暖まるようにし、1晩にわたって撹拌することができ
る。この混合物に、1当量の塩化銅(I)又は同様な銅
(I)反応体を、1時間にわたってゆっくりと加え、そ
して混合物を1時間室温で撹拌することができる。混合
物をろ過し、ろ液から溶媒を減圧除去し、得られる固体
を減圧条件で加熱して、生成物を[−Cu−Ot−Bu
−CH2−O−Cu−Ot−Bu−CH2−O−]として
蒸留で取り出すことができる。他の構造タイプ12の化
合物も、類似の合成方法を使用して調製することができ
る。
使用して調製することができる。この化合物を、窒素雰
囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解し、そして1
当量の水素化ナトリウム又は他の適当な脱プロトン化剤
で処理することができる。この混合物を、1当量の塩化
銅又は他の適当な銅(I)源で処理することができる。
適当な反応時間の後で、この混合物をろ過し、ろ液から
溶媒を除去し、得られる材料を減圧条件で加熱して、生
成物[−Cu−OMe−BMe−O−Cu−OMe−B
Me−O−]を蒸留で取り出すことができる。他の構造
タイプ13の化合物も、類似の合成方法を使用して調製
することができる。
術を使用して調製することができる。この化合物を、窒
素雰囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解し、そし
て1当量の水素化ナトリウム又は他の適当な脱プロトン
化剤で処理することができる。この混合物を、1当量の
塩化銅又は他の適当な銅(I)源で処理することができ
る。適当な反応時間の後で、この混合物をろ過し、ろ液
から溶媒を除去し、得られる材料を減圧条件で加熱し
て、生成物[−Cu−OMe−BMe−NMe−Cu−
OMe−BMe−NMe−]を蒸留で取り出すことがで
きる。他の構造タイプ14の化合物も、類似の合成方法
を使用して調製することができる。
を使用して調製することができる。この化合物を、窒素
雰囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解し、そして
1当量の水素化ナトリウム又は他の適当な脱プロトン化
剤で処理することができる。この混合物を、1当量の塩
化銅又は他の適当な銅(I)源で処理することができ
る。適当な反応時間の後で、この混合物をろ過し、ろ液
から溶媒を除去し、得られる材料を減圧条件で加熱し
て、生成物[−Cu−O−BMe−NMe2−Cu−O
−BMe−NMe2−]を蒸留で取り出すことができ
る。他の構造タイプ15の化合物も、類似の合成方法を
使用して調製することができる。
技術を使用して調製することができる。この化合物を、
窒素雰囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解し、そ
して1当量の水素化ナトリウム又は他の適当な脱プロト
ン化剤で処理することができる。この混合物を、1当量
の塩化銅又は他の適当な銅(I)源で処理することがで
きる。適当な反応時間の後で、この混合物をろ過し、ろ
液から溶媒を除去し、得られる材料を減圧条件で加熱し
て、生成物[−Cu−NMe−BMe−NMe2−Cu
−NMe−BMe−NMe2−]を蒸留で取り出すこと
ができる。他の構造タイプ16の化合物も、類似の合成
方法を使用して調製することができる。
成技術を使用して調製することができる。この化合物
を、窒素雰囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解
し、そして1当量のマグネシウムで処理することができ
る。この混合物を1晩にわたって撹拌し、そして1当量
のジオキサンで処理し、ろ過することができる。このろ
液に、1当量の塩化銅又は他の適当な銅(I)源を加え
ることができる。適当な反応時間の後で、この混合物を
ろ過し、ろ液から溶媒を除去し、得られる材料を減圧条
件で加熱して、生成物[−Cu−OMe−BMe−CH
2−Cu−OMe−BMe−CH2−]を蒸留で取り出す
ことができる。他の構造タイプ17の化合物も、類似の
合成方法を使用して調製することができる。
成技術を使用して調製することができる。この化合物
を、窒素雰囲気でエーテル又は他の適当な溶媒に溶解
し、そして1当量のマグネシウムで処理することができ
る。この混合物を1晩にわたって撹拌し、その後で1当
量のジオキサンで処理し、ろ過することができる。この
ろ液に、1当量の塩化銅又は他の適当な銅(I)源を加
えることができる。適当な反応時間の後で、この混合物
をろ過し、ろ液から溶媒を除去し、得られる材料を減圧
条件で加熱して、生成物[−Cu−NMe2−BMe−
CH2−Cu−NMe2−BMe−CH2−]を蒸留で取
り出すことができる。他の構造タイプ18の化合物も、
類似の合成方法を使用して調製することができる。
々な置換基を有することができる第1、2及び3の群が
存在している。典型的な合成においては、配位子を構成
する置換された第1、2及び3の群を選択することによ
って錯体を設計し、合成して銅又は他の金属と錯化させ
て、適当な化合物を作る。しかしながら、これらの群の
中で2又はそれよりも多い異なる置換基のパターンを選
択して、2又はそれよりも多い異なる配位子を混合物と
してもたらすことが有利なこともある。これは、これら
の配位子が混合物として、銅又は他の金属と錯化して、
銅又は他の金属の化合物の混合物をもたらすためであ
る。最終的な生成物1分子当たりには、2つの配位子と
2つの銅中心とが存在しているので、配位子L1及びL
2が銅と錯化する配位子の混合物を構成する場合、3つ
の銅錯体の混合物、すなわちCu2(L1)2、Cu
2(L1)(L2)及びCu2(L2)2が作られる。同
様に、3つの異なる配位子の混合物は、Cu2(L
1)2、Cu2(L2)2、Cu2(L3)2、Cu2(L
1)(L2)、Cu2(L2)(L3)、及びCu2(L
1)(L3)として示される銅錯体の混合物をもたら
す。そのような混合物の利点は、ある種の環境において
はこれらを液体として扱えることであり、これは蒸気輸
送、特にCVD又はALDプロセスの直接液体注入プロ
セスで有利なことがある。
してきたが、本発明の全ての範囲は特許請求の範囲の記
載から明らかになる。
る。
9)
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’及びR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6)。
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’及びR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6); (c)前記新しい金属官能化表面を酸化又はヒドロキシ
ル化して、金属酸化物層を作ること、 (d)化学的に還元することができる所定の厚さに要求
される数の金属酸化物層を作るのに必要なようにして、
上述の工程(b)及び(c)を繰り返すこと、 (e)前記金属酸化物層を還元して、滑らかな金属フィ
ルムを作ること、及び (f)随意に工程(a)〜(e)を繰り返して、比較的
厚い金属フィルムを成長させること、を含む、原子層堆
積条件において、基材上に金属又は金属含有物のフィル
ムを作る方法。
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’及びR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6)。
結合した金属、例えば銅を含み、且つ炭素、窒素、ケイ
素及び/又は他の金属を含む一連の新しい8員環化合物
の群に関する。本発明の化合物の構造は、以下の[1]
で表される:
g、Au及びIrであり;X及びX’はN又はOでよ
く;Y及びY’は、Si、C、Sn、Ge又はBでよ
く;且つZ及びZ’は、C、N又はOでよい。R1、R
2、R3、R4、R5、R6、R1’、R2’、R
3’、R4’、R5’及びR6’によって示される置換
基は、それらが結合する環の原子に依存して様々であ
る。例えば,R1、R2、R1’及びR2’は、それぞ
れ独立に、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的
にフッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリ
ール、部分的にフッ素化したアリール、又はフルオロア
ルキル置換アリールでよい。また、R3、R4、R3’
及びR4’は、それぞれ独立に、アルキル、部分的にフ
ッ素化したアルキル、トリアルキルシロキシ、アリー
ル、アルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリ
ール、フルオロアルキル置換アリール、アルコキシ、又
はハロゲンでよい。また、R5、R6、R5’及びR
6’のそれぞれは、それぞれ独立に、H、アルキル、ア
ルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化したアルキ
ル、アリール、アルキル置換アリール、部分的にフッ素
化したアリール、フルオロアルキル置換アリール、ハロ
ゲン、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、トリ
アルキルシラノエート、トリアルキルシリルアミド、又
はアルコキシでよい。但し、X及びX’がそれぞれOで
ある場合、R2及びR2’の置換が存在せず、またZ及
びZ’がそれぞれOである場合、R5、R6、R5’及
びR6’の置換が存在しない。アルキル及びアルコキシ
の炭素数はそれぞれ1〜8であり;アルケニル及びアル
キニルの炭素数はそれぞれ2〜8であり;且つアリール
の炭素数は6である。
Claims (24)
- 【請求項1】 下記の構造によって表される化合物: 【化1】 (M及びM’は、それぞれ金属;X及びX’は、それぞ
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’又はR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6)。 - 【請求項2】 M及びM’がそれぞれCuである、請求
項1に記載の化合物。 - 【請求項3】 X及びX’がそれぞれNである、請求項
1に記載の化合物。 - 【請求項4】 Y及びY’がそれぞれSiである、請求
項3に記載の化合物。 - 【請求項5】 Z及びZ’がそれぞれCである、請求項
4に記載の化合物。 - 【請求項6】 下記の構造によって表される化合物: 【化2】 (M及びM’は、それぞれCu;X及びX’は、それぞ
れN;Y及びY’は、それぞれSi;Z及びZ’は、そ
れぞれC;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ
独立に、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、又はフルオロアル
キル置換アリール;R3、R4、R3’及びR4’は、
それぞれ独立に、C1〜C8のアルキル、部分的にフッ素
化したアルキル、トリアルキルシロキシ、アリール、ア
ルキル置換アリール、部分的にフッ素化したアリール、
フルオロアルキル置換アリール、アルコキシ、又はハロ
ゲン;且つR5、R6、R5’及びR6’のそれぞれ
は、独立に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、
部分的にフッ素化したアルキル、アリール、アルキル置
換アリール、部分的にフッ素化したアリール、フルオロ
アルキル置換アリール、ハロゲン、トリアルキルシリ
ル、トリアリールシリル、トリアルキルシラノエート、
又はアルコキシ;前記アルキル及びアルコキシドの炭素
数は1〜8;前記アルケニル及びアルキニルの炭素数は
2〜8;且つ前記アリールの炭素数は6)。 - 【請求項7】 R1、R2、R3、R4、R1’、R
2’、R3’及びR4’がそれぞれメチル;R5、R
6、R5’及びR6’がそれぞれHである、請求項6に
記載の化合物。 - 【請求項8】 R1、R2、R3、R4、R1’、R
2’、R3’及びR4’がそれぞれメチル;R5及びR
5’がそれぞれトリメチルシリル;且つR6及びR6’
がそれぞれHである、請求項6に記載の化合物。 - 【請求項9】 (a)金属基材、金属含有基材、メタロ
イド基材、又はメタロイド含有基材の表面を適当な反応
体と反応させて、ヒドロキシルOH又は酸化物酸素を有
する表面を与えること、 (b)下記の構造[1]の金属錯体を含む組成物の層
を、ヒドロキシルOH又は酸化物酸素を有する前記表面
に化学吸着させて、新しい金属官能化表面を作ること: 【化3】 (M及びM’は、それぞれ金属;X及びX’は、それぞ
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’又はR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6); (c)前記新しい金属官能化表面を酸化又はヒドロキシ
ル化して、金属酸化物層を作ること、 (d)化学的に還元することができる所定の厚さに要求
される数の金属酸化物層を作るのに必要なようにして、
上述の工程(b)及び(c)を繰り返すこと、 (e)前記金属酸化物層を還元して、滑らかな金属フィ
ルムを作ること、及び(f)随意に工程(a)〜(e)
を繰り返して、比較的厚い金属フィルムを成長させるこ
と、を含む、原子層堆積条件において、基材上に金属又
は金属含有物のフィルムを作る方法。 - 【請求項10】 前記基材がケイ素又はゲルマニウムで
ある、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 M及びM’が、Cu、Ag、Au及び
Irからなる群より選択される、請求項10に記載の方
法。 - 【請求項12】 M及びM’がそれぞれCuである、請
求項10に記載の方法。 - 【請求項13】 X及びX’がそれぞれNである、請求
項12に記載の方法。 - 【請求項14】 Y及びY’がそれぞれSiである、請
求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 Z及びZ’がそれぞれCである、請求
項14に記載の方法。 - 【請求項16】 1よりも多い層がある場合に、M及び
M’がそれぞれの層で異なる金属である、請求項10に
記載の方法。 - 【請求項17】 工程(b)で示した前記組成物が、金
属β−ジケトネート、金属アルコキシド、金属アミド、
金属ビス(アルコキシド)、金属ビス(β−ケトネー
ト)、金属ビス(β−ケトイミド)、金属(β−ジイミ
ド)、及び金属(アミジネート)からなる群より選択さ
れる他の金属先駆物質も含む、請求項10に記載の方
法。 - 【請求項18】 基材にフィルムを堆積させるのに十分
な化学気相堆積条件において、下記の構造で示される先
駆物質を反応させることを含む、金属又は金属含有物の
フィルムの製造方法: 【化4】 (M及びM’は、それぞれ金属;X及びX’は、それぞ
れN又はO;Y及びY’は、それぞれSi、C、Sn、
Ge、B、又はAl;Z及びZ’は、それぞれC、N又
はO;R1、R2、R1’及びR2’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的に
フッ素化したアルキル、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、トリアルキルシロキシ、トリアリールシ
ロキシ、トリアルキルシリル、又はトリアリールシリ
ル;R3、R4、R3’及びR4’は、それぞれ独立
に、H、アルキル、部分的にフッ素化したアルキル、ト
リアルキルシロキシ、アリール、アルキル置換アリー
ル、部分的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル
置換アリール、アルコキシ、トリアルキルシロキシ、ト
リアリールシロキシ、トリアルキルシリル、トリアリー
ルシリル、ビス(トリアルキルシリル)アミド、ビス
(トリアリールシリル)アミド、又はハロゲン;且つR
5、R6、R5’及びR6’は、それぞれ独立に、H、
アルキル、アルケニル、アルキニル、部分的にフッ素化
したアルキル、アリール、アルキル置換アリール、部分
的にフッ素化したアリール、フルオロアルキル置換アリ
ール、ハロゲン、トリアルキルシロキシ、トリアリール
シロキシ、トリアルキルシリル、トリアリールシリル、
トリアルキルシラノエート、又はアルコキシ;但し、X
及びX’がそれぞれOである場合、R2及びR2’の置
換が存在せず;また、Z及びZ’がそれぞれOである場
合、R5、R6、R5’又はR6’の置換が存在せず;
前記アルキル及びアルコキシドの炭素数は1〜8;前記
アルケニル及びアルキニルの炭素数は2〜8;且つ前記
アリールの炭素数は6)。 - 【請求項19】 M及びM’が、Cu、Ag、Au、O
s及びIrからなる群より選択される、請求項18に記
載の方法。 - 【請求項20】 M及びM’がそれぞれCuである、請
求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 X及びX’がそれぞれNである、請求
項20に記載の方法。 - 【請求項22】 Y及びY’がそれぞれSiである、請
求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 Z及びZ’がそれぞれCである、請求
項22に記載の方法。 - 【請求項24】 M及びM’がそれぞれ、Pt、Pd、
Rh、又はRuである、請求項18に記載の方法。
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