JP5461390B2 - 半導体用途のための新規金属前駆体 - Google Patents
半導体用途のための新規金属前駆体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5461390B2 JP5461390B2 JP2010508956A JP2010508956A JP5461390B2 JP 5461390 B2 JP5461390 B2 JP 5461390B2 JP 2010508956 A JP2010508956 A JP 2010508956A JP 2010508956 A JP2010508956 A JP 2010508956A JP 5461390 B2 JP5461390 B2 JP 5461390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- precursor
- groups
- dimethylpentadienyl
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims description 78
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 40
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title description 3
- 239000010949 copper Chemical group 0.000 claims description 79
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 61
- -1 pentadienyl group Chemical group 0.000 claims description 52
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 28
- MGNZXYYWBUKAII-UHFFFAOYSA-N cyclohexa-1,3-diene Chemical compound C1CC=CC=C1 MGNZXYYWBUKAII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 25
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 19
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 19
- CWMFRHBXRUITQE-UHFFFAOYSA-N trimethylsilylacetylene Chemical group C[Si](C)(C)C#C CWMFRHBXRUITQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052802 copper Chemical group 0.000 claims description 17
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- ZDWYFWIBTZJGOR-UHFFFAOYSA-N bis(trimethylsilyl)acetylene Chemical group C[Si](C)(C)C#C[Si](C)(C)C ZDWYFWIBTZJGOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000004703 alkoxides Chemical group 0.000 claims description 14
- UVJHQYIOXKWHFD-UHFFFAOYSA-N cyclohexa-1,4-diene Chemical compound C1C=CCC=C1 UVJHQYIOXKWHFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 125000005103 alkyl silyl group Chemical group 0.000 claims description 12
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical group [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 7
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004332 silver Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000004665 trialkylsilyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000004169 (C1-C6) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- APKBMYYWGUUXNZ-UHFFFAOYSA-N 3,5-dimethylhexa-2,4-dienyl-dimethyl-(2-trimethylsilylethynyl)silane Chemical compound CC(=CC[Si](C)(C)C#C[Si](C)(C)C)C=C(C)C APKBMYYWGUUXNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TUTOKIOKAWTABR-UHFFFAOYSA-N dimethylalumane Chemical compound C[AlH]C TUTOKIOKAWTABR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYIRVGYSUZPNLF-UHFFFAOYSA-N n-(tert-butylamino)silyl-2-methylpropan-2-amine Chemical compound CC(C)(C)N[SiH2]NC(C)(C)C VYIRVGYSUZPNLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- VOSJXMPCFODQAR-UHFFFAOYSA-N trisilylamine group Chemical group [SiH3]N([SiH3])[SiH3] VOSJXMPCFODQAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OWKFQWAGPHVFRF-UHFFFAOYSA-N n-(diethylaminosilyl)-n-ethylethanamine Chemical compound CCN(CC)[SiH2]N(CC)CC OWKFQWAGPHVFRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical group C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N trisilane Chemical compound [SiH3][SiH2][SiH3] VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QKRQRFDCTQOEAB-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylpenta-1,3-dienylcyclobutadiene Chemical compound CC(=CC1=CC=C1)C=C(C)C QKRQRFDCTQOEAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 1
- PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N phenylsilane Chemical compound [SiH3]C1=CC=CC=C1 PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 claims 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 21
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N dimethylacetylene Natural products CC#CC XNMQEEKYCVKGBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- HWEQKSVYKBUIIK-UHFFFAOYSA-N cyclobuta-1,3-diene Chemical compound C1=CC=C1 HWEQKSVYKBUIIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- GCSJLQSCSDMKTP-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C=C GCSJLQSCSDMKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 11
- CVCQWLSMIOKNLE-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1-trimethylsilylethenyl)silane Chemical group C[Si](C)(C)C(=C)[Si](C)(C)C CVCQWLSMIOKNLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004729 acetoacetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000277 atomic layer chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- QYZLKGVUSQXAMU-UHFFFAOYSA-N penta-1,4-diene Chemical compound C=CCC=C QYZLKGVUSQXAMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BOGRNZQRTNVZCZ-AATRIKPKSA-N (3e)-3-methylpenta-1,3-diene Chemical compound C\C=C(/C)C=C BOGRNZQRTNVZCZ-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N (E)-1,3-pentadiene Chemical compound C\C=C\C=C PMJHHCWVYXUKFD-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- BOGRNZQRTNVZCZ-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-butadiene Natural products CC=C(C)C=C BOGRNZQRTNVZCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYXHVRARDIDEHS-UHFFFAOYSA-N 1,5-cyclooctadiene Chemical compound C1CC=CCCC=C1 VYXHVRARDIDEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004912 1,5-cyclooctadiene Substances 0.000 description 1
- IQSUNBLELDRPEY-UHFFFAOYSA-N 1-ethylcyclopenta-1,3-diene Chemical compound CCC1=CC=CC1 IQSUNBLELDRPEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWQKURVBJZAOSC-UHFFFAOYSA-N 1-propan-2-ylcyclopenta-1,3-diene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC1 MWQKURVBJZAOSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMSUNVGIWAFNBG-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylpenta-1,3-diene Chemical compound CC(C)=CC(C)=C CMSUNVGIWAFNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANKJYUSZUBOYDV-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylpenta-1,4-diene Chemical compound CC(=C)CC(C)=C ANKJYUSZUBOYDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFLOKYMVJXMYFI-UHFFFAOYSA-N 3-ethylpenta-1,3-diene Chemical compound CCC(=CC)C=C JFLOKYMVJXMYFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKQUUYYDRTYXAP-UHFFFAOYSA-N 3-methylpenta-1,4-diene Chemical compound C=CC(C)C=C IKQUUYYDRTYXAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZPWOSPYTALOGC-UHFFFAOYSA-N CC(=CC1=CC=CCC1)C=C(C)C Chemical compound CC(=CC1=CC=CCC1)C=C(C)C SZPWOSPYTALOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFFHBFLXKKNNJG-UHFFFAOYSA-N CC(=CC1=CCC=CC1)C=C(C)C Chemical compound CC(=CC1=CCC=CC1)C=C(C)C NFFHBFLXKKNNJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100242814 Caenorhabditis elegans parg-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000086 alane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 1
- NFWSQSCIDYBUOU-UHFFFAOYSA-N methylcyclopentadiene Chemical compound CC1=CC=CC1 NFWSQSCIDYBUOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- NCAKWMZPHTZJOT-UHFFFAOYSA-N n-[bis(diethylamino)silyl]-n-ethylethanamine Chemical group CCN(CC)[SiH](N(CC)CC)N(CC)CC NCAKWMZPHTZJOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N piperylene Natural products CC=CC=C PMJHHCWVYXUKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N trimethylphosphine Chemical compound CP(C)C YWWDBCBWQNCYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F17/00—Metallocenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
背景
発明の分野
この発明は、一般に半導体製造の分野に関する。より具体的には、本発明は基板上に金属膜を堆積させるための新規前駆体に関する。
発明の分野
この発明は、一般に半導体製造の分野に関する。より具体的には、本発明は基板上に金属膜を堆積させるための新規前駆体に関する。
発明の背景
ALDおよびCVDは、スパッタリング、分子線エピタキシー、およびイオンビーム打込みなどの物理気相堆積(PVD)のような他の堆積方法と比較して、金属膜の堆積のために特に有用な技術である。ALDおよびCVDは、所望される製品を提供するために要求される加工段階の数を減らせる可能性を含む、電子デバイス製造の設計に柔軟性を与えるためにも使用され得る。これらの技術は、共形堆積、銅、銀、金および他の材料の堆積についての選択的な堆積を可能にする。金属膜を形成するために適切なプロセスは、熱的に安定で、容易に気化し、反応性があり、きれいな分解性を持つような、厳しい条件を要する適切な前駆体の同定を必要とする。
ALDおよびCVDは、スパッタリング、分子線エピタキシー、およびイオンビーム打込みなどの物理気相堆積(PVD)のような他の堆積方法と比較して、金属膜の堆積のために特に有用な技術である。ALDおよびCVDは、所望される製品を提供するために要求される加工段階の数を減らせる可能性を含む、電子デバイス製造の設計に柔軟性を与えるためにも使用され得る。これらの技術は、共形堆積、銅、銀、金および他の材料の堆積についての選択的な堆積を可能にする。金属膜を形成するために適切なプロセスは、熱的に安定で、容易に気化し、反応性があり、きれいな分解性を持つような、厳しい条件を要する適切な前駆体の同定を必要とする。
デバイス形状が縮小し、かつデバイス集積度が増大するにつれて、高性能な相互接続材料についての需要が増大している。銅は、その低い比抵抗(Cuについて1.67μΩcm、Alについて2.65μΩcm)、高いエレクトロマイグレーション耐性および高い融点(Cuについて1083℃、Alについて660℃)故に、超大規模集積(ULSI)デバイスにおけるアルミニウムのCVDに対する代替物を提供する。また、その低い相互接続比抵抗は、より高速のデバイスを可能にし得る。
銅前駆体は、揮発性が高く、かつ低い堆積温度を示すが、熱および酸素に対して高度に感受性がある。後者の前駆体はむしろ安定であるが、高融点を有する固体として単離され、したがって高い堆積温度を要する。一部の有機金属前駆体を用いた場合、炭素または酸素のような不純物が熱CVDプロセスの間に取り込まれることがよくある。例えば、(η5-C 5H 5)Cu(PMe3)は、リンの取り込みをもたらす銅膜を生成する。加えて、リン含有分子は、それらの高い毒性ゆえに不適切である。有機リン類は非常に危険であって、PF3は危険であるばかりでなく、好ましくないリンの混入およびフッ素に起因する腐食/損傷を引き起し得る。このような化学種は、それ故に厳格な規制を受けるであろう。
既存の銅前駆体の例は(1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナート)CuL ((hfac)CuL)を含み、ここでLはルイス塩基である。それらは熱不均化反応によって銅を堆積させることができるので、これらのタイプの前駆体は今日に至るまで最も研究されている銅前駆体である。特に(1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナート)Cu(トリメチルビニルシラン)は、合理的な高い蒸気圧を持つ液体であるので大いに注目されてきている。(1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナート)CuLのような他の銅化合物(ここでLは1,5-シクロオクタジエン(CUD)、アルキンまたはトリアルキルホスフィン)は、固体または低い蒸気圧を持つ液体のいずれかである。(hfac)Cu(トリメチルビニルシラン) ((hfac)Cu(tmvs))が最も利用されている銅前駆体であるとはいえ、その安定性は、再現性のある銅膜の選択的な成長のためには十分ではない。また、研究は、超高真空条件下での(hfac)Cu(tmvs)の化学気相堆積反応は、堆積された膜の中に炭素およびフッ素の混入をもたらしたことを立証している。それ故に、高い揮発性および安定性を持ち、フッ素化配位子を含まない前駆体が、CVDによる銅の堆積のためにより望ましい。
フッ素化配位子を含まないアセトアセタート誘導体の銅化合物は、CVD前駆体としてかねてから使用されている。とはいえ、これらの化合物は揮発性であり、低い基板温度で銅膜を堆積させ得ることが報告された。検討されたアセトアセタート誘導体は、それらがフッ素化配位子を用いることなしに揮発性であり、かつ銅膜を200℃未満の温度で堆積させたので魅力的であることがわかった。しかしながら、これらの誘導体は高融点の固体であり、かつ選択的な銅の堆積が不可能である。他方で、Cu(I)アセトアセタート誘導体は、不均化反応によって比較的低い温度で銅膜を堆積させた。しかしながら、それらは固体もしくは低い蒸気圧の液体であるか、または極めて低い熱安定性を持つ(例えば、それらの分解温度は、それらの気化温度の2〜3度以内である)ので、CVD前駆体としての用途のために実用的であるのものは殆ど無い。
したがって、配位子を分解させることなく、かつ生成物に付随した毒性もなしに、金属膜を堆積させるための有機金属前駆体についての需要が存在する。
概要
金属膜を堆積させるための新規前駆体組成物がここに開示される。一般に、開示された組成物は、銅、金、銀などを含む前駆体化合物を利用する。より具体的には、開示された前駆体化合物は、熱安定性を増大させるために金属(例えば、銅、金、銀)と結合されたペンタジエニル配位子を利用する。さらに、銅、金、銀を堆積させるための方法が、金属膜を堆積させるための他の前駆体の使用とともに開示される。方法および組成物が種々の堆積プロセスにおいて使用され得る。開示された化合物は、室温での熱安定性のようないくつかの利点を持つ。さらに、開示された前駆体は有毒なリン化合物を含まない。該方法および組成物の他の側面は以下でより詳細に記述されるであろう。
金属膜を堆積させるための新規前駆体組成物がここに開示される。一般に、開示された組成物は、銅、金、銀などを含む前駆体化合物を利用する。より具体的には、開示された前駆体化合物は、熱安定性を増大させるために金属(例えば、銅、金、銀)と結合されたペンタジエニル配位子を利用する。さらに、銅、金、銀を堆積させるための方法が、金属膜を堆積させるための他の前駆体の使用とともに開示される。方法および組成物が種々の堆積プロセスにおいて使用され得る。開示された化合物は、室温での熱安定性のようないくつかの利点を持つ。さらに、開示された前駆体は有毒なリン化合物を含まない。該方法および組成物の他の側面は以下でより詳細に記述されるであろう。
一つの態様において、1つ又はそれ以上の基板上に金属膜を堆積させるための方法は、反応チャンバー中に1つ以上の基板を提供することを含む。該方法は、該反応チャンバー中に第1の前駆体を導入することをさらに含み、該第1の前駆体は式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、ここでMは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SMeEt、SMe(iPr)、SEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択される。OpおよびCp基は、水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み得る。添え字「x」は0〜１の範囲の整数であり、添え字「y」は0〜１の範囲の整数である。該方法は、1つ又はそれ以上の基板上に金属膜を堆積させるために、第1の前駆体を気化させることも含む。
一つの態様において、1つ又はそれ以上の基板上に金属膜を堆積させるための前駆体は、式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、ここで、Mは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SMeEt、SMe(iPr)、SEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択される。OpおよびCp基は、水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み得る。添え字xは１であり、添え字yは0から１までの範囲の整数である。
先述したものは、以下の詳細な記述がより良く理解されるように、本発明の特徴および技術的な利点を幾分広く概説している。本発明のさらなる特徴および利点は以下に記載され、本発明の請求項の要旨を形成するであろう。開示された概念および特定の態様は、本発明の同じ目的を実行する他の構成を変更または設計するための根拠として容易に利用され得ることが当業者に理解されるべきである。このような均等の構成が、添付された請求項に記載された本発明の精神および範囲から逸脱しないことも、当業者に理解されるべきである。
表記および命名
いくつかの用語は、特定の系の要素に言及するために以下の記載および請求項に渡って使用される。本文は、名称が異なるが機能が異ならない要素を区別することを意図したものではない。
いくつかの用語は、特定の系の要素に言及するために以下の記載および請求項に渡って使用される。本文は、名称が異なるが機能が異ならない要素を区別することを意図したものではない。
以下の議論、および請求項において、用語「含む」は、非制限的な方法で使用され、したがって「〜を含むが、これに限定されるわけではない」という意味に解釈されるべきである。また、「結合」とは、間接または直接いずれかの化学結合を指すことを意図している。したがって、第1の分子が第2の分子と結合する場合、その接続は直接結合によるか、または他の官能基もしくは結合を介した間接結合によるものであり得る。該結合は、限定されないが、共有、イオン性、静電性、双極子-双極子などのような任意の既知の化学結合であり得る。
ここで使用される用語「アルキル基」は、炭素および水素原子を専ら含有する飽和された官能基を指す。さらに、用語「アルキル基」は、直鎖、分岐鎖、または環状アルキル基を指す。直鎖アルキル基の例は、限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などを含む。分岐鎖アルキル基の例は、限定されないが、t-ブチルを含む。環状アルキル基の例は、限定されないが、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を含む。
ここで使用されるように、略語「Me」はメチル基を指し、略語「Et」はエチル基を指し、略語「Pr」はプロピル基を指し、略語「iPr」はイソプロピル基を指す。
好ましい態様の詳細な記述
一つの態様において、金属膜の堆積のための前駆体は、式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含む。ここで使用されるように、用語「有機金属」は、金属-炭素結合を含む化合物または分子を指し得る。Mは任意の適切な金属であり得る。特に、Mは、限定されないが、銅(Cu)、銀(Ag)または金(Au)のような任意の第11族金属元素を含み得る。他の適切な金属はルテニウムまたはタンタルを含む。Opは、置換されているかまたは無置換の、開いたペンタジエニル配位子である。さらに、Cpは、同じく置換されているかまたは無置換であり得るシクロペンタジエニル配位子である。添え字xはOp配位子の数を示す整数であり、1である。添え字yはCp配位子の数を示す整数であり、0から1までの範囲にある。
一つの態様において、金属膜の堆積のための前駆体は、式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含む。ここで使用されるように、用語「有機金属」は、金属-炭素結合を含む化合物または分子を指し得る。Mは任意の適切な金属であり得る。特に、Mは、限定されないが、銅(Cu)、銀(Ag)または金(Au)のような任意の第11族金属元素を含み得る。他の適切な金属はルテニウムまたはタンタルを含む。Opは、置換されているかまたは無置換の、開いたペンタジエニル配位子である。さらに、Cpは、同じく置換されているかまたは無置換であり得るシクロペンタジエニル配位子である。添え字xはOp配位子の数を示す整数であり、1である。添え字yはCp配位子の数を示す整数であり、0から1までの範囲にある。
R’置換基は、偶数個のπ電子を与える官能基であり得る。特に、R’はC1〜C12の直鎖または分岐鎖アルキル基であり得る。さらに、R’はトリアルキルシリル基、アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SiMe2、SiEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、またはその組み合わせを含み得る。有機金属化合物が1よりも多いR’基を含む態様において、Mと結合されている各々のR’は互いに同一または異なり得る。典型的な態様において、R’はビス(トリメチルシリル)アセチレンである。適切なR’基の他の例は、限定されないが、ブタジエン、ブタン、アセチレン、シクロヘキサジエン、トリメチルシリルアセチレン、シクロヘキサ-1,4-ジエン、プロピレン、エチレンなどを含む。
一つの態様によれば、Cp配位子は、式:
を持ち得る。
あるいは、Cp配位子は式CpR1-5で示され得る。R1-R5は、各々が独立に水素基、ハロゲン基(例えばCl、Brなど)、C1〜C4の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、またはその組み合わせであり得る。R1-5は互いに同一または異なり得る。適切なCp配位子の例は、限定されないが、メチルシクロペンタジエン、エチルシクロペンタジエン、イソプロピルシクロペンタジエン、およびその組み合わせを含む。少なくとも一つの態様において、式(1)で示されるCp配位子におけるR1-5の少なくとも4つは水素基である(すなわち、無置換である)。
一つの態様において、Op配位子は以下の式:
を持ち得る。
Op配位子は、代替的に式OpR1-7で示され得る。R1-R7は、各々が独立に水素基、ハロゲン基(例えば、Cl、Brなど)、C1〜C4の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、またはその組み合わせであり得る。R1-7は、互いに同一または異なり得る。Op配位子の例は、限定されないが、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,4ペンタジエン、2,4-ジメチル-1,3-ペンタジエン、2,4-ジメチル-1,4-ペンタジエン、3-エチル-1,3-ペンタジエン、1,5-ビスチリメトキシシリル-1,3-ペンタジエン、および1,5-ビストリメトキシシリル-1,4-ペンタジエンならびにその組み合わせを含む。少なくとも一つの態様において、式(2)で示されるOp配位子におけるR1-7の少なくとも5つは水素基である(すなわち、無置換)。
一つの態様において、前駆体は、式:
を持つ有機金属化合物であり得る。
この態様において、y=0である。すなわち、有機金属化合物は、1つの開いたペンタジエニル配位子およびR’配位子のみを含む。さらに、少なくとも一つの態様において、R1-7の少なくとも5つは水素基である。換言すれば、Op基はMR’官能基の他に2つの置換基を持つ。2つの置換基は、好ましくはメチルまたはエチル基である。少なくとも一つの態様において、前駆体は、(3)で示される式を持ち、ここでR’はビス(トリメチルシリル)アセチレンである。
一つの態様において、前駆体は、式:
を持つ有機金属化合物であり得る。
この態様において、x=0である。すなわち、有機金属化合物は、1つのシクロペンタジエニル配位子およびR’配位子のみを含む。さらに、少なくとも一つの態様において、R1-5の少なくとも4つは水素基である。すなわち、Cp基はMR’官能基の他に単一の置換基しか持たない。単一の置換基は、好ましくはメチルまたはエチル基である。少なくとも一つの態様において、前駆体は(4)で示される式を持ち、ここでR’はビス(トリメチルシリル)アセチレンである。
一般に、開示された金属前駆体は低融点を持つ。少なくとも一つの態様において、金属前駆体は室温(例えば、〜25℃)で液体である。特に、前駆体の態様はおよそ50℃未満、あるいはおよそ40℃未満、あるいはおよそ35℃未満の融点を持ち得る。
開示されたCu含有前駆体の例は、限定されないが、CuCp(エチレン)、Cu(MeCp)(エチレン)、 Cu(EtCp)(エチレン)、 Cu(iPrCp)(エチレン)、CuCp(プロピレン)、Cu(MeCp)(プロピレン)、 Cu(EtCp)(プロピレン)、Cu(iPrCp)(プロピレン)、CuCp(1-ブテン)、Cu(MeCp)(1-ブテン)、Cu(EtCp)(1-ブテン)、Cu(iPrCp)(2-ブテン)、CuCp(2-ブテン)、CuCp(2-ブテン)、 Cu(MeCp)(2-ブテン)、Cu(EtCp)(2-ブテン)、Cu(iPrCp)(2-ブテン)、CuCp(ブタジエン)、Cu(MeCp)(ブタジエン)、Cu(EtCp)(ブタジエン)、Cu(iPrCp)(ブタジエン)、CuCp(シクロブタジエン)、Cu(MeCp)(シクロブタジエン)、Cu(EtCp)(シクロブタジエン)、Cu(iPrCp)(シクロブタジエン)、CuCp(シクロヘキサ-1,3-エン)、Cu(MeCp) (シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Cu(EtCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Cu(iPrCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、CuCp(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Cu(MeCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Cu(EtCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Cu(iPrCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、CuCp(アセチレン)、Cu(MeCp)(アセチレン)、Cu(EtCp)(アセチレン)、Cu(iPrCp)(アセチレン)、CuCp(トリメチルシリルアセチレン)、Cu(MeCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Cu(EtCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Cu(iPrCp)(トリメチルシリルアセチレン)、CuCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Cu(MeCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Cu(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Cu(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、CuCp(エチレン)、Cu(MeCp)(エチレン)、Cu(EtCp)(エチレン)、Cu(iPrCp)(エチレン)、CuCp(トリメチルビニルシラン)、Cu(MeCp)(トリメチルビニルシラン)、Cu(EtCp)(トリメチルビニルシラン)、Cu(iPrCp)(トリメチルビニルシラン)、CuCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Cu(MeCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Cu(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Cu(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(エチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(プロピレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(1-ブチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(2-ブチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ブタジエン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロブタジエン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(アセチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(トリメチルシリルアセチレン)、Cu(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、またはその組み合わせを含む。
開示されたAg含有前駆体の例は、限定されないが、AgCp(エチレン)、Ag(MeCp)(エチレン)、Ag(EtCp)(エチレン)、Ag(iPrCp)(エチレン)、AgCp (プロピレン)、Ag(MeCp)(プロピレン)、Ag(EtCp)(プロピレン)、Ag(iPrCp)(プロピレン)、AgCp(1-ブテン)、Ag(MeCp)(1-ブテン)、Ag(EtCp)(1-ブテン)、Ag(iPrCp)(2-ブテン)、AgCp(2-ブテン)、Ag(MeCp)(2-ブテン)、Ag(EtCp)(2-ブテン)、Ag(iPrCp)(2-ブテン)、AgCp(ブタジエン)、Ag(MeCp)(ブタジエン)、Ag(EtCp)(ブタジエン)、Ag(iPrCp)(ブタジエン)、AgCp(シクロブタジエン)、Ag(MeCp)(シクロブタジエン)、Ag(EtCp)(シクロブタジエン)、Ag(iPrCp)(シクロブタジエン)、AgCp(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Ag(MeCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Ag(EtCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Ag(iPrCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、AgCp(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Ag(MeCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Ag(EtCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Ag(iPrCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、AgCp(アセチレン)、Ag(MeCp)(アセチレン)、Ag(EtCp)(アセチレン)、Ag(iPrCp)(アセチレン)、AgCp(トリメチルシリルアセチレン)、Ag(MeCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Ag(EtCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Ag(iPrCp)(トリメチルシリルアセチレン)、AgCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Ag(MeCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Ag(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Ag(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、AgCp(トリメチルビニルシラン)、Ag(MeCp)(トリメチルビニルシラン)、Ag(EtCp)(トリメチルビニルシラン)、Ag(iPrCp)(トリメチルビニルシラン)、AgCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Ag(MeCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Ag(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Ag(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(エチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(プロピレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(1-ブチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(2-ブチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ブタジエン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロブタジエン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,3-エン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,4-エン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(アセチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(トリメチルシリルアセチレン)、Ag(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、またはその組み合わせを含む。
開示されたAu含有前駆体の例は、限定されないが、AuCp(エチレン)、Au(MeCp)(エチレン)、Au(EtCp)(エチレン)、Au(iPrCp)(エチレン)、AuCp(プロピレン)、Au(MeCp)(プロピレン)、Au(EtCp)(プロピレン)、Au(iPrCp)(プロピレン)、AuCp(1-ブテン)、Au(MeCp)(1-ブテン)、Au(EtCp)(1-ブテン)、Au(iPrCp)(2-ブテン)、AuCp(2-ブテン)、Au(MeCp)(2-ブテン)、Au(EtCp)(2-ブテン)、Au(iPrCp)(2-ブテン)、AuCp(ブタジエン)、Au(MeCp)(ブタジエン)、Au(EtCp)(ブタジエン)、Au(iPrCp)(ブタジエン)、AuCp(シクロブタジエン)、Au(MeCp)(シクロブタジエン)、Au(EtCp)(シクロブタジエン)、Au(iPrCp)(シクロブタジエン)、AuCp(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Au(MeCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Au(EtCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、Au(iPrCp)(シクロヘキサ-1,3-ジエン)、AuCp(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Au(MeCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Au(EtCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、Au(iPrCp)(シクロヘキサ-1,4-ジエン)、AuCp(アセチレン)、Au(MeCp)(アセチレン)、Au(EtCp)(アセチレン)、Au(iPrCp)(アセチレン)、AuCp(トリメチルシリルアセチレン)、Au (MeCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Au(EtCp)(トリメチルシリルアセチレン)、Au(iPrCp)(トリメチルシリルアセチレン)、AuCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Au(MeCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Au(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Au(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、AuCp(トリメチルビニルシラン)、Au(MeCp)(トリメチルビニルシラン)、Au(EtCp)(トリメチルビニルシラン)、Au(iPrCp)(トリメチルビニルシラン)、AuCp(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、Au(MeCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Au(EtCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Au(iPrCp)(ビス(トリメチルシリル)エチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(エチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(プロピレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(1-ブチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(2-ブチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ブタジエン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロブタジエン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,3-エン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,4-エン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(アセチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(トリメチルシリルアセチレン)、Au(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、またはその組み合わせを含む。
開示された前駆体化合物は、当業者に既知の任意の堆積方法を用いて堆積され得る。適切な堆積方法の例は、限定されないが、通常のCVD、低圧化学気相堆積(LPCVD)、原子層堆積(ALD)、パルス化学気相堆積(P-CVD)、プラズマ強化原子層堆積(PE-ALD)、またはその組み合わせを含む。一つの態様において、第1の前駆体が反応チャンバーに導入され得る。反応チャンバーは限定されないが、冷壁型反応器、熱壁型反応器、単葉ウェーハ反応器、多葉ウェーハ反応器、または他のタイプの堆積装置のような、前駆体を反応させて層を形成するために適切な条件下で堆積方法が実行されるデバイス内の任意の格納容器またはチャンバーであり得る。第1の前駆体は、イナートガス(例えば、N2、He、Arなど)を前駆体中でバブリングさせ、イナートガスと前駆体との混合物を反応器に提供することによって、反応チャンバー中に導入され得る。
一般に、反応チャンバーは、金属層または金属膜が上に堆積される1つ以上の基板を収容する。1つ以上の基板は、半導体製造において使用される任意の適切な基板であり得る。適切な基板の例は、限定されないが、ケイ素基板、シリカ基板、ケイ窒化基板、ケイ酸窒基板、タングステン基板、またはその組み合わせを含む。さらに、タングステンまたは貴金属(例えば、プラチナ、パラジウム、ロジウムまたは金)を含む基板が使用され得る。
一つの態様において、基板上に金属膜を堆積させる方法は、反応チャンバー中に第2の前駆体を導入することをさらに含み得る。第2の前駆体は、11族金属以外の1つ以上の金属を含む金属前駆体であり得る。例えば第2の前駆体は、限定されないが、Mg、Ca、Zn、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、またはその組み合わせを含み得る。金属の他の例は、希土類金属およびランタノイドを含む。第2の前駆体は、ケイ素および/またはゲルマニウムを含み得る。特に、適切な第2の金属前駆体の例は、限定されないが、トリシリルアミン、シラン、ジシラン、トリシラン、ビス(三級ブチルアミノ)シラン (BTBAS)、ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)、またはその組み合わせを含む。
また、第2の金属前駆体は、式SiHx(NR1R2)4-xを持つアミノシランであり得る。添え字xは0〜４の整数である。R1およびR2は、各々が独立に水素基、または直鎖、分岐鎖もしくは環状いずれかのC1〜C6アルキル基であり得る。R1およびR2は互いに同一または異なり得る。一つの態様において、第2の金属前駆体はトリス(ジエチルアミノ)シラン (TriDMAS)である。
一つの代替的な態様において、第2の前駆体はアルミニウム源であり得る。適切なアルミニウム源の例は、限定されないが、トリメチルアルミニウム、水素化ジメチルアルミニウム、またはその組み合わせを含む。さらに、アルミニウム源は式AlR1 x(NR2R3)3-xを持つアミドアランであり得る。添え字xは、0〜3の整数である。R1、R2およびR3は、各々が独立に水素基、または直鎖、分岐鎖もしくは環状いずれかのC1〜C6炭素鎖であり得、かつ各々は互いに同一または異なり得る。
他の態様において、第2の前駆体は、MCl5および対応する付加物、M(NMe2)5、M(NEt2)4、M(NEt2)5またはその組み合わせを含む群より選択されたタンタルおよび/またはニオブ源であり得る。Mはタンタルまたはニオブのいずれかを表す。さらに、タンタルおよび/またはニオブ源は、式M(=NR1)(NR2R3)3を持つアミノ含有タンタルおよび/またはアミノ含有ニオブ源であり得る。R1、R2およびR3は、各々が独立に水素基、または直鎖、分岐鎖もしくは環状のC1〜C6アルキル基であり得る。一般に、反応チャンバー中に導入されるコバルト前駆体に対する第1の金属前駆体の重量比は、およそ100:1ないしおよそ1:100、あるいはおよそ50:1ないしおよそ1:50、あるいはおよそ1:1ないしおよそ10:1の範囲にあり得る。
複数の態様において、反応チャンバーはおよそ1 Paないしおよそ100,000 Pa、あるいはおよそ10 Paないしおよそ10,000 Pa、あるいはおよそ25 Paないしおよそ1000 Paの範囲に維持され得る。さらに、反応チャンバー内の温度はおよそ100℃ないしおよそ500℃、あるいはおよそ120℃ないしおよそ450℃、あるいはおよそ150℃ないしおよそ350℃の範囲にあり得る。さらに、金属膜の堆積は、水素源の存在下で実行され得る。したがって、水素源が反応チャンバー中に導入され得る。水素源は流体またはガスであり得る。適切な水素源の例は、限定されないが、H2、H2O、H2O2、N2、NH3、ヒドラジンおよびそのアルキルもしくはアリール誘導体、ジエチルシラン、トリシリルアミン、シラン、ジシラン、フェニルシランおよびSi-H結合を含む任意の分子、水素化ジメチルアルミニウム、H・、OH・、N・、NH・、NH2 ・のような水素含有ラジカル、またはその組み合わせを含む。さらなる態様において、イナートガスが反応チャンバー中に導入され得る。イナートガスは、限定されないが、He、Ar、Ne、またはその組み合わせを含む。還元性流体も反応チャンバーに導入され得る。適切な還元性流体の例は、限定されないが、一酸化炭素、Si2Cl6、またはその組み合わせを含む。
金属前駆体は逐次(ALDの場合)または同時(CVDの場合)に、反応チャンバー中に導入され得る。一つの態様において、第1および第2の前駆体が逐次または同時に反応チャンバー中にパルス送出(例えば、パルスCVD)され得る一方で、酸化性ガスまたは窒化性ガスが反応チャンバー中に連続的に導入される。コバルトおよび/または第1の金属前駆体の各々のパルスは、およそ0.01 sないしおよそ10 s、あるいはおよそ0.3 sないしおよそ3 s、あるいはおよそ0.5 sないしおよそ2 sの範囲にある時間の間持続し得る。他の態様において、反応流体、および/またはイナートガスも反応チャンバー中にパルス送出され得る。このような態様において、各ガスのパルスは、およそ0.01 sないしおよそ10 s、あるいはおよそ0.3 sないしおよそ3 s、あるいはおよそ0.5 sないしおよそ2 sの範囲にある時間の間持続し得る。
本発明の態様が図示され、記載されているが、本発明の精神および教唆から逸脱することなく、その変更が当業者によって為され得る。記載された態様およびここに与えられた例は単なる例示であって、限定を意図しない。ここに開示された本発明の多くの変形および変更が、本発明の範囲内で可能である。したがって、保護範囲は、先に提示された記載に限定されず、以下の請求項によってのみ限定され、その範囲は請求項の要旨の全ての均等物を包含する。
参考文献、特にこの出願の優先日の後の刊行日を持ち得る任意の参考文献の議論は、それが本発明に対する先行技術であるという自認ではない。全ての特許の開示、特許出願およびここで引用された刊行物は、それらがここで記載されたものに対する典型的、手続き的、または補完的な他の詳細事項の範囲で、それら全ての参照によってここに組み入れられる。
Claims (30)
1つ又はそれ以上の基板上に金属膜を堆積させるための方法であって、
a) 1つ又はそれ以上の基板を反応チャンバー内に設け、
b) 第1の前駆体を前記反応チャンバー内に導入し、前記第1の前駆体は一般式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、ここでMは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択され、OpおよびCpは各々が水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み、xは1であり、yは0から1までの範囲の整数である、
c) 前記1つ又はそれ以上の基板上に前記金属膜を堆積させるために前記第1の前駆体を気化させることを含む方法。
a) 1つ又はそれ以上の基板を反応チャンバー内に設け、
b) 第1の前駆体を前記反応チャンバー内に導入し、前記第1の前駆体は一般式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、ここでMは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択され、OpおよびCpは各々が水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み、xは1であり、yは0から1までの範囲の整数である、
c) 前記1つ又はそれ以上の基板上に前記金属膜を堆積させるために前記第1の前駆体を気化させることを含む方法。
第2の前駆体を前記反応チャンバーに導入することをさらに含む請求項１の方法。
前記第2の前駆体が、Mg、Ca、Zn、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、ランタノイド、希土類金属、またはその組み合わせを含む請求項２の方法。
前記第2の前駆体が、トリシリルアミン、シラン、ジシラン、トリシラン、ビス(三級ブチルアミノ)シラン (BTBAS)、ビス(ジエチルアミノ)シラン (BDEAS)、式SiHx(NR1R2)4-xを持つアミノシラン(ここでxは0から4までの整数であり、R1およびR2は各々が独立に水素原子またはC1〜C6アルキル基であり、かつR1およびR2は互いに同一または異なり得る)、またはその組み合わせを含む請求項２の方法。
前記第2の前駆体がアルミニウム源である請求項２の方法。
前記アルミニウム源がトリメチルアルミニウム、水素化ジメチルアルミニウム、式AlR1 x(NR2R3)3-xを持つ化合物(ここでxは0から3までの整数であり、R1、R2およびR3は各々が独立に水素基またはC1〜C6アルキル基であり、かつR1、R2およびR3は互いに同一または異なる)、またはその組み合わせを含む請求項５の方法。
前記第2の前駆体がタンタル源またはニオブ源を含む請求項２の方法。
前記タンタル源またはニオブ源が、以下の一般式MCl5、M(NMe2)5、M(NEt2)4、M(NEt2)5、M(=NR1)(NR2R3)3 （ここでR1、R2およびR3は各々が独立に水素基またはC1〜C6アルキル基であり、かつR1、R2およびR3は互いに同一または異なり、Mはタンタルまたはニオブである）を持つ1以上の化合物を含む請求項７の方法。
前記第1の前駆体および前記第2の前駆体を前記反応チャンバー内に同時に導入する請求項２の方法。
前記第1の前駆体および前記第2の前駆体を前記反応チャンバー内に逐次導入する請求項２の方法。
前記第1の金属前駆体および第2の金属前駆体を前記反応チャンバー内に間欠的に導入する請求項２の方法。
Mが金、銀、または銅である請求項１の方法。
前記第1の前駆体が室温で液体である請求項１の方法。
前記第1の前駆体が、式:
を持ち、ここでR1-7の少なくとも5つは水素基であり、R1-7の2つはメチル基またはエチル基を含む請求項１の方法。
前記第1の前駆体が、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(エチレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(プロピレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(1-ブチレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(2-ブチレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ブタジエン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロブタジエン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,3-エン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(シクロヘキサジ-1,4-エン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(アセチレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(トリメチルシリルアセチレン)、M(2,4-ジメチルペンタジエニル)(ビス(トリメチルシリル)アセチレン)、またはその組み合わせを含み、ここでMがAu、AgまたはCuである請求項１の方法。
水素源、還元性流体、不活性ガスのいずれか、またはその組み合わせを前記反応チャンバー内に導入することをさらに含む請求項１の方法。
前記水素源が、H2、H2O、H2O2、N2、NH3、ヒドラジンおよびそのアルキルもしくはアリール誘導体、ジエチルシラン、トリシリルアミン、シラン、ジシラン、フェニルシラン、水素化ジメチルアルミニウム、H・ラジカル、OH・ラジカル、NH・ラジカル、NH2 ・ラジカル、またはその組み合わせを含む請求項１６の方法。
前記還元性流体が、一酸化炭素、Si2Cl6、またはその組み合わせを含む請求項１６の方法。
前記1つ又はそれ以上の基板が、ケイ素、シリカ、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、タングステン、またはその組み合わせを含む請求項１の方法。
前記反応チャンバーが、(c)において150℃ないし350℃の範囲の温度である請求項１の方法。
前記反応チャンバーが、(c)において1 Paないし1,000 Paの範囲の圧力である請求項１の方法。
基板上に金属膜を堆積させるための前駆体であって、
一般式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、
ここでMは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択され、OpおよびCpは各々が、水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み、xは1であり、yは0から1までの範囲の整数である前駆体。
一般式(Op)x(Cp)yMR’ 2-x-yを持つ有機金属化合物を含み、
ここでMは第11族金属元素であり、Opは開いたペンタジエニル基であり、Cpはシクロペンタジエニル基であり、R’はC1〜C12アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SMe2、SEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、およびその組み合わせからなる群より選択され、OpおよびCpは各々が、水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、およびその組み合わせからなる群より選択される官能基を含み、xは1であり、yは0から1までの範囲の整数である前駆体。
Mが銅、金、または銀である請求項２２の前駆体。
x=1、かつy=0である請求項２２の前駆体。
Opが式OpR1-7を持ち、R1-R7が各々独立に水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、またはその組み合わせであり、かつR1-7は互いに同一または異なる請求項２２の前駆体。
Cpが式CpR1-5を持ち、ここでR1-R5は各々独立に水素基、ハロゲン基、C1〜C4アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、カルボニル基、またはその組み合わせであり、かつR1-5が互いに同一または異なる請求項２２の前駆体。
R’がビス(トリメチルシリル)アセチレンである請求項２２の前駆体。
R’が、トリアルキルシリル基、アルキル基、アルキルアミド基、アルコキシド基、アルキルシリル基、アルキルシリルアミド基、アミジナート基、CO、SiMe、SiEt2、SiPr2、SiMeEt、SiMe(iPr)、SiEt(iPr)、OMe2、OEt2、テトラヒドロフラン(THF)、またはその組合せを含む請求項２２の前駆体。
R’が、ブタジエン、ブタン、アセチレン、シクロヘキサジエン、トリメチルシリルアセチレン、シクロヘキサ-1,4-ジエン、プロピレン、またはエチレンを含む請求項２２の前駆体。
前記有機金属化合物が35℃未満の融点を持つ請求項２２の前駆体。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US93927107P | 2007-05-21 | 2007-05-21 | |
| US60/939,271 | 2007-05-21 | ||
| US12/124,360 | 2008-05-21 | ||
| US12/124,360 US7951711B2 (en) | 2007-05-21 | 2008-05-21 | Metal precursors for semiconductor applications |
| PCT/IB2008/052011 WO2008142652A1 (en) | 2007-05-21 | 2008-05-21 | New metal precursors for semiconductor applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010528182A JP2010528182A (ja) | 2010-08-19 |
| JP5461390B2 true JP5461390B2 (ja) | 2014-04-02 |
Family
ID=39739275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010508956A Active JP5461390B2 (ja) | 2007-05-21 | 2008-05-21 | 半導体用途のための新規金属前駆体 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US7951711B2 (ja) |
| JP (1) | JP5461390B2 (ja) |
| KR (1) | KR101502185B1 (ja) |
| CN (1) | CN101680086B (ja) |
| TW (1) | TW200907090A (ja) |
| WO (1) | WO2008142652A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI426154B (zh) * | 2007-05-21 | 2014-02-11 | Air Liquide | 供半導體應用之新穎鈷前驅物 |
| US8343881B2 (en) | 2010-06-04 | 2013-01-01 | Applied Materials, Inc. | Silicon dioxide layer deposited with BDEAS |
| WO2013043501A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Applied Materials, Inc. | Metal-aluminum alloy films from metal amidinate precursors and aluminum precursors |
| KR101366630B1 (ko) * | 2012-02-22 | 2014-03-17 | (주)디엔에프 | 산화아연계 박막 증착용 전구체, 그 제조방법 및 이를 이용한 산화아연계 박막 증착방법 |
| US8859045B2 (en) | 2012-07-23 | 2014-10-14 | Applied Materials, Inc. | Method for producing nickel-containing films |
| US9194040B2 (en) | 2012-07-25 | 2015-11-24 | Applied Materials, Inc. | Methods for producing nickel-containing films |
| US9435038B2 (en) * | 2014-08-29 | 2016-09-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion implant assisted metal etching |
| US10011903B2 (en) * | 2015-12-31 | 2018-07-03 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Manganese-containing film forming compositions, their synthesis, and use in film deposition |
| KR20180038823A (ko) | 2016-10-07 | 2018-04-17 | 삼성전자주식회사 | 유기 금속 전구체, 이를 이용한 막 형성 방법 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법 |
| CN112204168A (zh) * | 2018-06-13 | 2021-01-08 | 巴斯夫欧洲公司 | 产生包含金属或半金属的膜的方法 |
| WO2022170266A1 (en) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | Applied Materials, Inc. | Mosfet gate engineering with dipole films |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3185718A (en) * | 1957-12-09 | 1965-05-25 | Ethyl Corp | Preparation of cyclopentadienyl coordination compounds of groups viii and ib metals |
| JPH0627327B2 (ja) * | 1987-06-30 | 1994-04-13 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | Ｉｂ族金属の付着方法 |
| US4880670A (en) | 1988-06-22 | 1989-11-14 | Georgia Tech Research Corporation | Chemical vapor deposition of Group IB metals |
| US5130172A (en) * | 1988-10-21 | 1992-07-14 | The Regents Of The University Of California | Low temperature organometallic deposition of metals |
| US5098516A (en) | 1990-12-31 | 1992-03-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Processes for the chemical vapor deposition of copper and etching of copper |
| US5213844A (en) * | 1992-01-31 | 1993-05-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Volatile CVD precursors based on copper alkoxides and mixed Group IIA-copper alkoxides |
| US5352488A (en) * | 1993-05-14 | 1994-10-04 | Syracuse University | Chemical vapor deposition process employing metal pentadienyl complexes |
| US5441766A (en) | 1994-08-25 | 1995-08-15 | Korea Institute Of Science And Technology | Method for the production of highly pure copper thin films by chemical vapor deposition |
| JP3384228B2 (ja) * | 1996-03-01 | 2003-03-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 金属錯体及び金属薄膜形成方法 |
| US5767301A (en) | 1997-01-21 | 1998-06-16 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Precursor with (alkyloxy)(alkyl)-silylolefin ligand to deposit copper |
| JP2001011103A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-16 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 配位重合による重合体の製造方法及びそのためのマスク化モノマー |
| EP1266054B1 (en) * | 2000-03-07 | 2006-12-20 | Asm International N.V. | Graded thin films |
| JP4759126B2 (ja) * | 2000-10-11 | 2011-08-31 | 田中貴金属工業株式会社 | 化学気相蒸着用の有機金属化合物及び化学気相蒸着用の有機金属化合物の製造方法並びに貴金属薄膜及び貴金属化合物薄膜の化学気相蒸着方法 |
| US20020089063A1 (en) * | 2001-01-08 | 2002-07-11 | Ahn Kie Y. | Copper dual damascene interconnect technology |
| KR20030043380A (ko) * | 2001-11-28 | 2003-06-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 제조방법 |
| US20040129212A1 (en) * | 2002-05-20 | 2004-07-08 | Gadgil Pradad N. | Apparatus and method for delivery of reactive chemical precursors to the surface to be treated |
| US7264846B2 (en) | 2002-06-04 | 2007-09-04 | Applied Materials, Inc. | Ruthenium layer formation for copper film deposition |
| US7847344B2 (en) * | 2002-07-08 | 2010-12-07 | Micron Technology, Inc. | Memory utilizing oxide-nitride nanolaminates |
| US6838125B2 (en) * | 2002-07-10 | 2005-01-04 | Applied Materials, Inc. | Method of film deposition using activated precursor gases |
| JP4581119B2 (ja) * | 2003-09-17 | 2010-11-17 | 株式会社トリケミカル研究所 | ＮｉＳｉ膜形成材料およびＮｉＳｉ膜形成方法 |
| US20050120475A1 (en) | 2003-12-05 | 2005-06-09 | Englefield Derek J. | Sill assembly for shower installations |
| US7220671B2 (en) * | 2005-03-31 | 2007-05-22 | Intel Corporation | Organometallic precursors for the chemical phase deposition of metal films in interconnect applications |
| WO2006125293A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Antibe Therapeutics Inc. | Derivatives of 4- or 5-aminosalicylic acid |
| JP2009539237A (ja) | 2006-06-02 | 2009-11-12 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 新規なチタン、ジルコニウムおよびハフニウム前駆体をベースとするｈｉｇｈ−ｋ誘電体フィルムを形成する方法および半導体製造におけるそれらの使用 |
| US7435484B2 (en) * | 2006-09-01 | 2008-10-14 | Asm Japan K.K. | Ruthenium thin film-formed structure |
-
2008
- 2008-05-21 CN CN2008800168804A patent/CN101680086B/zh active Active
- 2008-05-21 WO PCT/IB2008/052011 patent/WO2008142652A1/en active Application Filing
- 2008-05-21 JP JP2010508956A patent/JP5461390B2/ja active Active
- 2008-05-21 KR KR1020097024180A patent/KR101502185B1/ko active IP Right Grant
- 2008-05-21 US US12/124,360 patent/US7951711B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-05-21 TW TW097118819A patent/TW200907090A/zh unknown
-
2011
- 2011-04-26 US US13/094,421 patent/US8329583B2/en active Active
-
2012
- 2012-11-08 US US13/672,339 patent/US20130065395A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7951711B2 (en) | 2011-05-31 |
| WO2008142652A1 (en) | 2008-11-27 |
| KR101502185B1 (ko) | 2015-03-12 |
| CN101680086B (zh) | 2012-05-23 |
| TW200907090A (en) | 2009-02-16 |
| JP2010528182A (ja) | 2010-08-19 |
| US20080311746A1 (en) | 2008-12-18 |
| KR20100017170A (ko) | 2010-02-16 |
| CN101680086A (zh) | 2010-03-24 |
| US20110207324A1 (en) | 2011-08-25 |
| US20130065395A1 (en) | 2013-03-14 |
| US8329583B2 (en) | 2012-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5461390B2 (ja) | 半導体用途のための新規金属前駆体 | |
| US8372473B2 (en) | Cobalt precursors for semiconductor applications | |
| US9418890B2 (en) | Method for tuning a deposition rate during an atomic layer deposition process | |
| EP1676849B1 (en) | Volatile metal beta-ketoiminate complexes | |
| JP5746034B2 (ja) | 薄膜堆積のためのニオブおよびバナジウムの有機金属前駆体 | |
| JP2018150312A (ja) | 有機アミノシラン前駆体およびこれを含む膜の堆積方法 | |
| KR101584390B1 (ko) | 전이 금속 함유 필름의 침착을 위한 헤테로렙틱 시클로펜타디에닐 전이 금속 전구체 | |
| US8758867B2 (en) | Neutral ligand containing precursors and methods for deposition of a metal containing film | |
| WO2013015947A2 (en) | Heteroleptic (allyl)(pyrroles-2-aldiminate) metal-containing precursors, their synthesis and vapor deposition thereof to deposit metal-containing films | |
| US20130337192A1 (en) | Bis-pyrroles-2-aldiminate manganese precursors for deposition of manganese containing films | |
| JP2005247832A (ja) | 一価銅錯体 | |
| Abesinghe Arachchige | Thermal Atomic Layer Deposition Of Titanium Nitride Films: Synthesis And Characterization Of Novel Titanium Precursors | |
| EP1792907A1 (en) | Volatile metal beta-ketoiminate complexes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110406 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121221 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130415 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131217 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5461390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |