JP2010504424A - ルテニウム含有膜の堆積方法 - Google Patents
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Abstract
(Rn−chd)Ru(CO)3
の化学式を持つルテニウム含有前駆体の使用方法であって、(ここで
−(Rn−chd)は、n個の置換基Rで置換され、任意のRがchd配位子の任意の位置に存在する1つのシクロヘキサジエン(chd)配位子を表し、
−nは1〜8(1≦n≦8)の整数であって、chd配位子上の置換基の数を表し、
−chd配位子上の8つの利用できる位置のうちいずれかに配置されるRに関してRはC1−C4の直鎖または分枝アルキル、アルキルアミド、アルコキシド、アルキルシリルアミド、アミド化物、カルボニルおよび/またはフルオロアルキルからなる群から選択されるが、二重結合に関係しないchd環内のC位置への置換に関してRは酸素Oでもよい)
基板上にRu含有膜を堆積するための使用方法にも関する。
Description
ルテニウム(Ru)は、次の時代に多くの応用のために工業的半導体製造プロセスへの導入が期待されている。チップ製造のために新たな材料の使用に向かうこの動きは、産業に課された継続的なスケーリング動向によって生み出される問題を解決する必要がある。次世代に関しては、RuはFeRAMおよびDRAM応用のための電極キャパシタの最良の候補と考えられている。Ruは、高融点、低比抵抗、高酸化耐性および十分な仕事関数のような要求特性を有し、これをCMOSトランジスタのの可能性のあるゲート電極材料にしている。Ruは、イリジウムおよびプラチナと比較してその低い比抵抗、ならびにドライエッチングが容易なことに起因する利点を持つ。加えて、RuO2は高い導電性を持つので、強誘電体膜(PZT、SBT、BLT、他)から生じうる酸素拡散による酸化ルテニウムの生成は、より絶縁性であることが知られている他の金属酸化物よりも、電子特性への影響が小さい。
室温で液体状態であり、より好ましくは0℃を上回る温度で液体状態であって、溶媒の添加無しに純液体として調製することができ、前駆体とともに使用した共反応物に依存した純ルテニウム膜およびルテニウム含有膜の堆積を可能にし、結果として生じる膜が検出可能なインキュベーション時間無しで堆積され、そのために純ルテニウム堆積および他のルテニウム含有膜(例としてRuO2)の堆積のためのALDレジームを得ることができるルテニウム前駆体を提供することが目的である。
a)リアクター内に少なくとも1つの基板を設ける工程と、
b)前記リアクター内に、
(Rn−chd)Ru(CO)3
の化学式を持った少なくとも1つのルテニウム含有前駆体を導入する工程と(ここで、
−(Rn−chd)は、n個の置換基Rで置換され、任意のRがchd配位子の任意の位置に存在する1つのシクロヘキサジエン(chd)配位子を表し、
−nは1〜8(1≦n≦8)の整数であって、chd配位子上の置換基の数を表し、
−chd配位子上の8つの利用できる位置のうちいずれかに配置されるRに関してRはC1−C4の直鎖または分枝アルキル、アルキルアミド、アルコキシド、アルキルシリルアミド、アミド化物、カルボニルおよび/またはフルオロアルキルからなる群から選択されるが、二重結合に関係しないchd環内のC位置への置換に関してRは酸素Oでもよく、、
−chd配位子上の未置換位はH分子で占有されている)、
−c)前記少なくとも1つのルテニウム含有前駆体を100℃を上回る温度条件下で分解する工程と、
−d)前記少なくとも1つの基板上に前記ルテニウム含有膜を堆積する工程と
を含む方法が提供される。
(Rn−chd)Ru(CO)3
の化学式を持つルテニウム含有前駆体の使用方法であって、(ここで、
−(Rn−chd)は、n個の置換基Rで置換され、任意のRがchd配位子の任意の位置に存在する1つのシクロヘキサジエン(chd)配位子を表し、
−nは1〜8(1≦n≦8)の整数であって、chd配位子上の置換基の数を表し、
−chd配位子上の8つの利用できる位置のうちいずれかに配置されるRに関してRはC1−C4の直鎖または分枝アルキル、アルキルアミド、アルコキシド、アルキルシリルアミド、アミド化物、カルボニルおよび/またはフルオロアルキルからなる群から選択されるが、二重結合に関係しないchd環内のC位置への置換に関してRは酸素Oでもよい)
基板上にRu含有膜を堆積するための使用方法にも関する。
ここで開示された前駆体は、通常、室温で液体であって、それらの融点は20℃を下回ることを意味する(製造工場での設定温度)。それらは0℃を下回る温度で液体であることがより好ましい。
純ルテニウム膜を、Ru(CO)3(1−メチル−1,4−シクロヘキサジエン)を使用して250℃を超える温度から堆積させた。液体前駆体をバブラー内に保存し、バブリング法によって高温壁リアクターに供給した。不活性ガス(この場合はヘリウム)をキャリアガスとして、ならびに希釈の目的で使用した。試験は共反応物として水素とともに、および水素無しでなされた。
先述の実験条件においてなされた堆積を、SiO2およびTaNのような異なる基板上で60分に及ぶ継続時間で実施した。膜を先述したのと同じ理由で酸化シリコン基板上に堆積した。ルテニウムは図6で例示したようなバックエンド・オブ・ライン用途における同時のバリア層かつグルー層として、または窒化物材料上の電極層として使用される。
この前駆体Ru(CO)3(1−メチル−1,4−シクロヘキサジエン)などは、適当な共反応物を使用した低温(150〜250℃)でのルテニウムおよび酸化ルテニウム膜の原子層堆積に好適である。共反応物が分子水素および原子状水素、ならびにアンモニアおよび関連するラジカルNH2、NH、およびオキシダントの場合にはALDが可能であることがわかっている。
酸化ルテニウム膜を、ルテニウム前駆体および酸素含有流体を成膜炉内で反応させることによって堆積した。この特定の場合、酸素含有流体は酸素であった。
Claims (16)
- 基板上へのルテニウム含有膜の堆積方法であって、
a)リアクター内に少なくとも1つの基板を設ける工程と、
b)前記リアクター内に、
(Rn−chd)Ru(CO)3
の化学式を持った少なくとも1つのルテニウム含有前駆体を導入する工程と(ここで、
(Rn−chd)はn個の置換基Rで置換され、任意のRがchd配位子の任意の位置に存在する1つのシクロヘキサジエン(chd)配位子を表し、
−nは1〜8(1≦n≦8)の整数であって、chd配位子上の置換基の数を表し、
−chd配位子上の8つの利用できる位置のうちいずれかに配置されるRに関してRはC1−C4の直鎖または分枝アルキル、アルキルアミド、アルコキシド、アルキルシリルアミド、アミド化物、カルボニルおよび/またはフルオロアルキルからなる群から選択されるが、二重結合に関係しないchd環内のC位置への置換に関してRは酸素Oでもよく、
−chd配位子の未置換位はH分子で占有されている)、
−c)前記少なくとも1つのルテニウム含有前駆体を100℃を上回る温度条件下で分解する工程と、
−d)前記基板上に前記金属含有膜を堆積する工程と
を含む方法。 - 請求項1による方法であって、n=1であり、RはC1−C4アルキルであって、好ましくはRはメチルまたはエチルである方法。
- 請求項1または2による方法であって、少なくとも1つの置換基Rが二重C結合を持つ配位子の炭素原子上に位置する方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項による方法であって、ルテニウム前駆体の化学式が1−メチルシクロヘキサ 1,4−ジエンである方法。
- 請求項1による方法であって、nが1より大きく、RがC1−C4アルキルであり、好ましくはメチルおよび/またはエチルである方法。
- 請求項5による方法であって、二重結合を持たないchd配位子の炭素上に少なくとも1つのRが存在する方法。
- 請求項1ないし6のいずれか1項による方法であって、温度条件が100〜500℃、好ましくは150〜350℃の範囲から選択される方法。
- 請求項1ないし7のいずれか1項による方法であって、リアクター内の圧力が1〜105Pa、好ましくは25〜103Paに維持される方法。
- 請求項1ないし8のいずれか1項による方法であって、さらに少なくとも1つの還元流体をリアクター内に供給する工程を含み、前記還元流体は好ましくはH2、NH3、SiH4、Si2H6、Si3H8、水素含有流体、水素ラジカルおよびそれらの混合物からなる群より選択される方法。
- 請求項1ないし9のいずれか1項による方法であって、さらに少なくとも1つの酸素含有流体をリアクター内に供給する工程を含み、好ましくはO2、O3、H2O、H2O2、O・またはOH・のような酸素含有ラジカルおよびそれらの混合物からなる群より選択される方法。
- 以下の化学式
(Rn−chd)Ru(CO)3
を持つルテニウム含有前駆体の使用方法であって(ここで、
−(Rn−chd)は、n個の置換基Rで置換され、任意のRがchd配位子の任意の位置に存在する1つのシクロヘキサジエン(chd)配位子を表し、
−nは1〜8(1≦n≦8)の整数であって、chd配位子上の置換基の数を表し、
−chd配位子上の8つの利用できる位置のうちいずれかに配置されるRに関してRはC1−C4の直鎖または分枝アルキル、アルキルアミド、アルコキシド、アルキルシリルアミド、アミド化物、カルボニルおよび/またはフルオロアルキルからなる群から選択されるが、二重結合に関係しないchd環内のC位置への置換に関してRは酸素Oでもよい)
基板上にRu含有膜を堆積するための使用方法。 - 請求項11による使用方法であって、n=1であり、RはC1−C4アルキルであって、好ましくはRはメチルまたはエチルである使用方法。
- 請求項11ないし12による使用方法であって、少なくとも1つの置換基Rが二重C結合を持つ配位子の炭素原子上に位置する使用方法。
- 請求項11ないし13のいずれか1項による使用方法であって、ルテニウム前駆体の化学式が1−メチルシクロヘキサ 1,4−ジエンである使用方法。
- 請求項11による使用方法であって、nが1より大きく、RがC1−C4アルキルであり、好ましくはメチルおよび/またはエチルである使用方法。
- 請求項15による使用方法であって、二重結合に関係しないchd配位子の炭素上に少なくとも1つのRが存在する使用方法。
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