KR20070051331A - 표면활성제를 사용한 구리의 원자층 증착 - Google Patents
표면활성제를 사용한 구리의 원자층 증착 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070051331A KR20070051331A KR1020077006008A KR20077006008A KR20070051331A KR 20070051331 A KR20070051331 A KR 20070051331A KR 1020077006008 A KR1020077006008 A KR 1020077006008A KR 20077006008 A KR20077006008 A KR 20077006008A KR 20070051331 A KR20070051331 A KR 20070051331A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- copper
- group
- substrate
- alkyl
- independently selected
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 23
- 150000004699 copper complex Chemical class 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 12
- -1 4-pyridinyl Chemical group 0.000 claims description 10
- HBEDSQVIWPRPAY-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrobenzofuran Chemical compound C1=CC=C2OCCC2=C1 HBEDSQVIWPRPAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 7
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 125000002147 dimethylamino group Chemical group [H]C([H])([H])N(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 6
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 claims description 6
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DNXIASIHZYFFRO-UHFFFAOYSA-N pyrazoline Chemical compound C1CN=NC1 DNXIASIHZYFFRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N normal nonane Natural products CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003217 pyrazoles Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 125000006724 (C1-C5) alkyl ester group Chemical group 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VQYPKWOGIPDGPN-UHFFFAOYSA-N [C].[Ta] Chemical compound [C].[Ta] VQYPKWOGIPDGPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 2
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- AZOFWQDMTKZNMJ-UHFFFAOYSA-N copper 1-(dimethylamino)propan-1-olate Chemical compound [Cu++].CCC([O-])N(C)C.CCC([O-])N(C)C AZOFWQDMTKZNMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AYNKDSOCVPQIEG-UHFFFAOYSA-N copper 1-aminoethanolate Chemical group NC([O-])C.[Cu+2].NC([O-])C AYNKDSOCVPQIEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WILFNLHOTDCRAO-UHFFFAOYSA-N copper(1+);2-methylpropan-2-olate Chemical compound [Cu+].CC(C)(C)[O-] WILFNLHOTDCRAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UBHZUDXTHNMNLD-UHFFFAOYSA-N dimethylsilane Chemical compound C[SiH2]C UBHZUDXTHNMNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N ethylsilane Chemical compound CC[SiH3] KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 2
- PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N phenylsilane Chemical compound [SiH3]C1=CC=CC=C1 PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- HWEYZGSCHQNNEH-UHFFFAOYSA-N silicon tantalum Chemical compound [Si].[Ta] HWEYZGSCHQNNEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SNOOUWRIMMFWNE-UHFFFAOYSA-M sodium;6-[(3,4,5-trimethoxybenzoyl)amino]hexanoate Chemical compound [Na+].COC1=CC(C(=O)NCCCCCC([O-])=O)=CC(OC)=C1OC SNOOUWRIMMFWNE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical group [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- UUEVFMOUBSLVJW-UHFFFAOYSA-N oxo-[[1-[2-[2-[2-[4-(oxoazaniumylmethylidene)pyridin-1-yl]ethoxy]ethoxy]ethyl]pyridin-4-ylidene]methyl]azanium;dibromide Chemical compound [Br-].[Br-].C1=CC(=C[NH+]=O)C=CN1CCOCCOCCN1C=CC(=C[NH+]=O)C=C1 UUEVFMOUBSLVJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 17
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical class CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- AMKGKYQBASDDJB-UHFFFAOYSA-N 9$l^{2}-borabicyclo[3.3.1]nonane Chemical group C1CCC2CCCC1[B]2 AMKGKYQBASDDJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FEJUGLKDZJDVFY-UHFFFAOYSA-N 9-borabicyclo[3.3.1]nonane Substances C1CCC2CCCC1B2 FEJUGLKDZJDVFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- GUHKMHMGKKRFDT-UHFFFAOYSA-N 1785-64-4 Chemical compound C1CC(=C(F)C=2F)C(F)=C(F)C=2CCC2=C(F)C(F)=C1C(F)=C2F GUHKMHMGKKRFDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HUVAAOZUPLEYBH-UHFFFAOYSA-N 3,4,5-trimethyl-1h-pyrazole Chemical compound CC1=NNC(C)=C1C HUVAAOZUPLEYBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N Pyrazole Chemical compound C=1C=NNC=1 WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001944 continuous distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
-
- 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
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- 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
-
- 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
- C23C16/448—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- 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
-
- 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
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
- H01L21/28562—Selective deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 기판 상에 또는 다공성 고체 상에 또는 그 내에 원자층 증착 방법으로 구리 필름을 형성하기 위한 신규한 원자층 증착 방법에 관한 것이다.
원자층 증착, 구리 전구체, 구리 착물, 환원제
Description
본 발명은 기판 상에 또는 다공성 고체 상에 또는 그 내에 원자층 증착 방법으로 구리 필름을 형성하기 위한 신규한 원자층 증착 방법에 관한 것이다.
원자층 증착(ALD) 방법은, 문헌 [M. Ritala and M. Leskela in "Atomic Layer Deposition" in Handbook of Thin Film Materials, H. S. Nalwa, Editor, Academic Press, San Diego, 2001, Volume 1, Chapter 2]에 기술된 바와 같이, 얇은 필름의 생성에 유용하다. 이러한 필름, 특히 금속 및 금속 산화물 필름은 전자 회로 및 장치의 제조에 중요한 성분이다.
구리 필름을 증착하기 위한 ALD 방법에서, 구리 전구체 및 환원제가 반응 챔버 내로 교대로 도입된다. 구리 전구체가 반응 챔버에 도입되어 기판 상으로 흡착된 후, 과량의 (비흡착된) 전구체 증기가 챔버로부터 펌핑되거나 퍼징된다. 이 방법은 이후 기판 표면 상에서 구리 전구체와 반응하는 환원제의 도입으로 구리 금속 및 자유 형태의 리간드를 형성한다. 이 사이클은 필요한 경우 반복되어 원하는 필름 두께를 달성할 수 있다.
ALD 방법에 사용되는 금속 착물에 배위 결합하는 리간드는 분해와 관련하여 안정적이어야 하고 무금속 형태에서 착물로부터 탈착될 수 있어야 한다. 구리의 환원 후, 리간드는 유리되고, 형성되는 금속층 내로의 이의 혼입을 막기 위해 표면으로부터 제거되어야 한다.
전형적인 2단계 ALD 방법에 의한 금속 필름의 증착에서, 반응성은 전구체에 대해 고안되어 기판 표면으로의 자가 흡착 제한을 가능하게 한다. 금속 표면은 관능기가 없으므로 이의 반응성은 전구체에 따른 것이어야 한다. 최초 증착은 열로 유발되는 리간드의 손실과 같은 변환을 요구한다. 이러한 요건은 금속 전구체에 대한 상반되는 요건의 근원이다. 화합물은 증착 챔버로 전달되기에 충분히 안정적이어야 하지만, 기판 표면에서 변환되기에 충분히 반응성이어서 순수한 등각 금속 필름으로 쉽게 변환되는 기판 상의 비휘발성 착물의 단일층을 형성할 수 있어야 한다.
발명의 요약
본 발명의 한 측면은,
a. 기판을 표면활성제에 노출시켜서 기판 상에 표면활성기의 증착물을 형성하는 단계;
b. 기판 상의 표면활성기의 증착물을 구리 전구체에 노출시켜서 기판 상에 구리 착물의 증착물을 형성하는 단계: 및
c. 증착된 구리 착물을 환원제와 반응시켜서 기판 상에 구리 금속의 증착물을 형성하는 단계
를 포함하는 기판 상에 구리 필름을 증착하는 방법이다.
상세한 설명
본 출원인은 집적 회로에서 구리의 상호연결 형성에서 기층(seed layer)으로 사용하기 위한, 또는 장식적 또는 촉매 적용분야에서 사용하기 위한, 구리 필름의 생성에 적합한 원자층 증착(ALD) 방법을 발견하였다. 이 방법은 증착 챔버 내로 3가지 반응물인 표면활성제, 구리 전구체 및 환원제의 순차적인 도입을 포함한다. 표면활성제는 기판으로 화학흡착되어 표면활성기의 단일층 피막(coverage)을 형성할 수 있는 유기 분자이다. 이 기는 후속 단계에서 구리 착물에게 양자를 제공하여 구리 이온이 표면으로 화학흡착되도록 하는 약산이다. 이 방법은 휘발성이고 열적으로 안정적인 +1 또는 +2의 산화 상태의 구리 착물을 사용한다. 리간드는 적절한 온도 범위에서 휘발성이지만 이 온도 범위에서 분해되지 않는 구리 착물을 형성할 수 있는 것으로 선택된다. 오히려, 착물이 접촉시 화학흡착된 표면활성기와 반응한 후 적합한 환원제의 첨가시 금속으로 환원된다. 리간드는 구리 착물의 열적 분해 온도보다 낮은 온도에서 화학흡착된 표면활성기와 반응하도록 선택된다. 본 발명의 방법에서, 표면활성기의 부재 하에서 기판 표면으로 구리 전구체는 흡착되지 않는다. 또한, 리간드와 표면활성기는 이들이 구리 착물의 환원제로의 노출 시 분해 없이 탈착될 수 있도록 선택된다. 쉽게 입수가능한 환원제에 의한 이들 구리 착물의 구리 금속으로의 환원은 온화한 온도에서 훌륭하게 진행됨이 밝혀졌다.
본원에 기술된 방법은 증착 챔버로의 3가지 반응물인 표면활성제, 구리 전구체 및 환원제의 도입을 포함한다. 각각의 반응물의 도입 후 기판 표면에 흡착되지 않은 임의의 반응물을 제거하기 위한 퍼징 단계가 있을 수 있다. 그 다음에 반응물이 첨가된다. 온도, 압력, 반응물의 펄스의 길이 및 퍼징 시간과 같은 반응 조건의 선택은 개별 챔버 및 시스템 디자인 및 원하는 반응 속도에 의존할 수 있다.
본 발명에 기술된 방법에서, 표면활성기의 단일층이 구리 전구체의 도입 이전에 기판 표면 상에 형성된다. 표면활성제는 바람직하게는 기판으로 화학흡착되고, 접촉시 구리 전구체에 양자를 가하기에 충분히 산성인 이용가능한 양자를 갖는다. 이상적으로, 표면활성제는 기판 표면으로의 자가 흡착 제한을 나타내어 기판 상에 단일층을 형성할 수 있다. 다르게는, 흡착되는 반응물의 양을 챔버 내로 도입되는 반응물의 양에 의해 조절될 수 있다.
이러한 표면활성제의 첨가는 통상의 ALD 방법에서 사용되는 것보다 더 안정한 금속 전구체 및/또는 더 낮은 반응 온도의 사용을 가능케 한다. 화학흡착을 유발하는 구리 전구체의 열적 분해는 필요하지 않으며 피해야 한다. 구리 전구체의 선택적인 흡착이 야기될 수 있으며, 이는 금속 착물이 표면활성제가 흡착된 곳에서만 화학흡착되기 때문이다. 이 방법에서, 표면활성기로부터 유도되는 산은 금속 착물에 양자를 가하여 리간드 중 하나를 유리시켜서 표면 상에 덜 휘발성이거나 심지어 비휘발성인 착물을 발생시키는데 사용된다. 구리 전구체로부터 양자가 첨가된 리간드는 후속하는 퍼징 단계 동안 제거될 수 있다. 이 양자 첨가/리간드 유리 반응은 기판 표면 상에 이용가능한 양자가 있을 때에만 발생한다. 이들 양자가 소비되면 반응은 중단된다. 이들 반응 온도에서는 열적 분해가 없다. 표면활성기의 부재 하에서, 전구체의 증착은 없으며, 따라서 필름이 형성되지 않는다.
표면활성제의 선택은 그 위로 구리가 증착되는 기판 및 구리 전구체 자체에 따를 수 있다. 표면활성제는 구리 상의 리간드에 양자를 가할 수 있도록 선택된다. 본원에서, 12 이상의 pKa 값을 갖는 염기성 리간드가 구리 전구체 상에 사용된다. 이 선택은 표면활성기로서 약산의 사용을 가능케 한다. 금속 배리어-접착층 상의 구리 기층의 형성에 대해, 이민(HN=CR2) 및 방향족 질소 헤테로사이클, 예컨대 피라졸 및 치환된 피라졸, 예컨대 3,4,5-트리메틸피라졸이 휘발성, 금속 표면에 대한 친화도 및 산성의 바람직한 특성을 갖는다.
본 발명의 방법에서, 구리 전구체는 비스(아미노에타놀레이트)구리(II), 구리(I) 디알킬아미드, 비스(디메틸아미노프로파놀레이트)구리(II), (비스(트리메틸실릴)아미도)-구리(I), 구리(I) t-부톡사이드 및 하기 화학식 I 내지 V로 나타내는 구리 착물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
여기서,
R1 및 R4는 독립적으로 H, C1-C5 알킬 및 디메틸아미노로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R2 및 R3은 독립적으로 H, C1-C5 알킬, 페닐, 벤질 및 4-피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, 주어진 리간드의 R1 내지 R4에서의 총 탄소수가 4 내지 12이다.
여기서,
R5 및 R8은 디메틸아미노이고,
R6 및 R7은 독립적으로 H, C1-C5 알킬, 페닐, 벤질 및 4-피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, 주어진 리간드의 R5 내지 R8에서의 총 탄소수가 4 내지 14이거나, 또는
R5 및 R8은 독립적으로 H, C1-C5 알킬 및 디메틸아미노로 이루어진 군으로부 터 선택되고,
R6 및 R7은 H, C1-C5 알킬, 페닐, 벤질 및 4-피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, 주어진 리간드의 R5 내지 R8에서의 총 탄소수가 4 내지 14이다.
여기서,
R1, R2 및 R3은 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R4는 -(CH2)n- (여기서 n은 3, 4 또는 5임)이다.
여기서,
L은 C2-C15 올레핀, C2-C15 알카인, 니트릴, 방향족 헤테로사이클 및 포스핀으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1 및 R4는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R2, R3 및 R5는 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, 페닐 및 C1-C10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
여기서,
L은 C2-C15 올레핀, C2-C15 알카인, 니트릴, 방향족 헤테로사이클 및 포스핀의 군으로부터 선택되고,
R1 및 R4는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, 네오펜틸 및 C3-C5 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R2, R3 및 R5는 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, 페닐, C1-C10 알킬 및 C3-C5 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, 함께 취해진 (R1, R2) 및 (R3, R4) 중 하나 이상이 -(CR6R7)n-이고, 여기서 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, C1-C5 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고, n이 3, 4 또는 5이다.
환원제는 9-BBN(9-보라비시클로[3.3.1]노난), 디보란, BRxH3-X 형태의 보란(여기서, x = 0, 1 또는 2이고, R은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨), 디히드로벤조푸란, 피라졸린, 디실란, SiR'yH4-y 형태의 실란(여기서, y = 0, 1, 2 또는 3이고, R'은 독립적으로 페닐 및 C1-C1O 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨) 및 GeR"zH4-z 형태의 게르만(여기서, z = 0, 1 , 2 또는 3이고, R"은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 구리 증착 방법에 적합한 환원제는 9-BBN, 보란, 디보란, 디히드로벤조푸란, 피라졸린, 게르만, 디에틸실란, 디메틸실란, 에틸실란, 페닐실란, 실란 및 디실란을 포함한다. 디에틸실란 및 실란이 바람직하다.
본 발명의 증착 방법은 더 낮은 온도의 사용을 가능케 하고, 더 높은 품질로 더 균일한 필름을 생산하게 하여 당해 기술분야에 기술된 방법을 개선한다. 또한, 본 발명의 방법은 중간 산화 필름의 형성을 피하면서 구리 필름으로 더욱 직접적인 경로를 제공한다.
본 발명의 구리 증착 방법에서, 구리는 기판의 표면 상에, 또는 세공 상 또는 그 내에 증착될 수 있다. 적합한 기판으로는, 초대규모 직접 회로를 제조하기 위해 전자 산업에서 전형적으로 사용되는 기판을 포함하는, 전도성, 반전도성 및 절연 기판을 포함한다. 적합한 기판은 전형적으로 구리, 규소, 이산화규소, 낮은 k 값을 갖는 기판 또는 구리의 이동을 방지하기 위한 배리어층으로 코팅된 낮은 k 값을 갖는 기판을 포함한다. 적합한 배리어층은 탄탈, 탄탈 니트라이드, 티탄, 티탄 니트라이드, 탄탈 규소 니트라이드, 티탄 규소 니트라이드, 탄탈 탄소 니트라이드, 텅스텐 카르보니트라이드 및 니오브 니트라이드를 포함한다. "낮은 k 값"을 갖는 기판은 약 4 미만의 유전상수("k")를 갖는다. 적합한 낮은 k 값을 갖는 기판은 도핑된 산화물(예: FSG, HSQ, MSQ, HOSP), 유기물(예: SiLK, BCB, FLARE, PAE), 고도로 플루오르화된 물질(예: 파릴렌-F, a-CF 및 PTFE) 및 다공성 물질(예: 에어로겔 및 크세로겔)을 포함한다. 초대규모 직접 회로는 전형적으로 수백만개의 게이트 및 수억개의 개별 트랜지스터를 함유한다.
이 방법은 반복되어 더 두꺼운 구리층을 형성하거나 또는 핀홀을 제거할 수 있다.
구리 착물의 증착은 전형적으로 0℃ 내지 200℃에서 수행된다. 구리 착물의 환원은 전형적으로 유사한 온도, 0℃ 내지 200℃에서 수행된다.
본 발명의 방법에서, 증착된 구리 착물이 표면활성기 및 구리 전구체의 반응 생성물임에도, 초기에 표면활성된 기판 상에 증착되는 것은 구리 전구체 자체라기 보다는 구리 착물이다. 금속 구리 필름의 형성은 구리 착물이 환원제에 노출될 때까지 발생하지 않는다.
공격적인 환원제가 구리 착물을 급속하게 그리고 완전하게 환원시키는데 바람직하다. 바람직한 환원제는 휘발성이고 가열시 분해되지 않는다. 또한, 환원제는 충분한 환원능을 갖고 있어 기판 표면 상에 증착된 구리 착물과 접촉시 급속하게 반응할 수 있는 것이 바람직하다. 이들 환원제의 한 특징은 양자 공여체의 존재이다. 환원 반응물은 전자를 이동시켜서 착물의 구리 이온을 환원시킬 수 있어야 하며, 또한 양자를 이동시켜서 리간드에 양자를 가할 수 있어야 한다. 산화된 환원제 및 양자가 첨가된 리간드는 새로 형성된 구리 증착물의 표면에서 쉽게 제거될 수 있어야 한다.
구리 증착 방법의 한 실시태양에서, 표면활성제 및 구리 착물은 반응기에 첨가되어 기판 표면에 착물의 적합한 영향을 끼치게 한다. 이들 반응물 중 적어도 일부분이 기판(예: 코팅된 실리콘 웨이퍼) 상에 증착된 후, 기상의 증착되지 않은 물질은 챔버로부터 펌핑되거나 퍼징된 후, 환원제가 대략 50 내지 760 mTorr의 압력에서 챔버 내로 도입되어 흡착된 구리 착물을 환원시킨다. 기판은 환원 과정 동안 대략 0℃ 내지 200℃의 온도에서 유지된다. 구리 착물과 환원제의 적합한 조합으로, 이 환원 반응은 전형적으로 20분 내에 90% 이상 완료된다. 환원제 노출 시간은 1초 미만 내지 수 분일 수 있다.
표면활성기, 구리 전구체 상의 리간드 및 환원제는 이 환원 반응으로부터의 생성물이 환원 조건 하에서 기판 표면으로부터 쉽게 제거되도록 선택된다.
달리 언급되지 않는다면, 모든 유기 반응물은 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corporation; 미국 위스콘신주 밀워키)으로부터 입수가능한 것이다.
실시예 1
구리 필름의 증착
구리 전구체 (비닐트리메틸실릴)(N,N'-디에틸-2,4-펜탄디케티미네이토)구리(I)를 문헌의 절차에 따라 제조하였다(PCT7US2004/011734, 2004년 4월 16일 출원). 금 필름을 Ti/SiO2/Si 웨이퍼 상으로의 금의 증발에 의해 제조하였다. 웨이퍼를 0.6 cm x 0.6 cm 피스로 절단하였다. 금 층은 750 Å 두께였다. 사용 전에, 피스를 10-9 Torr에서 순수한 금 표면으로 스퍼터링 에칭시키고, 소기된 전달 용기 내의 연속 증류 질소 퍼지가 있는 배큠 애트모스피어즈(Vacuum Atmospheres) 건조 박스로 전달시켰다. 웨이퍼는 대기에 노출되지 않았다. 웨이퍼를 증착 반응 이전에 2 시간 동안 250℃에서 가열시켰다.
이하의 절차는 구리 필름을 증착시키는데 사용되었다. 웨이퍼를 헥산 중의 2,2,4,4-테트라메틸-펜타논 이민의 10μM 용액 접촉시켰다. 이 침액 과정은 전형적으로 밤새 진행되지만, 0.75 시간 정도로 짧거나 또는 수 일 정도로 길었다. 샘플을 헥산 용액에서 빼내고, 건조 박스 대기에서 건조시켰다. 웨이퍼 및 구리(I) 전구체 약 0.050 g을 함유하는 세라믹 보트를 증착 챔버 내로 적재하였다. 두 피 스 모두 100 내지 200 mTorr 압력에서 60℃로 가열시켰다. 헬륨 기체를 캐리어 기체로서 사용하여 이 압력을 유지하였다. 기체를 세라믹 보트, 그 다음에 웨이퍼 상으로 유동시켰다. 이 유동은 대략 2 시간 동안 유지시켰다. 잔류 전구체를 함유하는 보트를 실온으로 냉각시켰다. 그 다음에, 증착 챔버로의 도입 이전에 헬륨 유동이 디에틸실란을 통하도록 하면서, 디에틸실란을 유리 버블러로부터 증착 챔버 내로 도입시켰다. 1 내지 2 mL 부피의 디에틸실란을 이 방식으로 증착 챔버로 도입하였다. 그 다음에, 챔버를 소기시켜서 과량의 디에틸실란을 제거하였다. 웨이퍼를 건조 박스로 전달하였다. 이 과정을 22회 반복하였다. 희미한 구리 색상이 나타났다. ESCA 분석으로 얇은 구리 금속 필름의 증착을 확인하였다.
이 증착에서, 구리는 기판 상에만 증착되었다. 구리 필름은 60℃의 증착 챔버 벽 상에 나타나지 않았다. 110℃에서 구리는 기판 및 증착 챔버의 벽 상에 나타났는데, 이는 이 온도가 전구체의 열적 분해 온도보다 높기 때문이다.
Claims (19)
- a. 기판을 표면활성제에 노출시켜서 기판 상에 표면활성기의 증착물을 형성하는 단계;b. 기판 상의 표면활성기의 증착물을 구리 전구체에 노출시켜서 기판 상에 구리 착물의 증착물을 형성하는 단계: 및c. 증착된 구리 착물을 환원제와 반응시켜서 기판 상에 구리 금속의 증착물을 형성하는 단계를 포함하는 기판 상에 구리 필름을 증착하는 방법.
- 제1항에 있어서, 구리 전구체가 비스(아미노에타놀레이트)구리(II), 구리(I) 디알킬아미드, 비스(디메틸아미노프로파놀레이트)구리(II), (비스(트리메틸실릴)아미도)-구리(I) 및 구리(I) t-부톡사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 구리 전구체가 하기 화학식 II로 표시되는 구리 착물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.<화학식 II>여기서,R5 및 R8은 디메틸아미노이고,R6 및 R7은 독립적으로 H, C1-C5 알킬, 페닐, 벤질 및 4-피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, 주어진 리간드의 R5 내지 R8에서의 총 탄소수가 4 내지 14이거나, 또는R5 및 R8은 독립적으로 H, C1-C5 알킬 및 디메틸아미노로 이루어진 군으로부터 선택되고,R6 및 R7은 H, C1-C5 알킬, 페닐, 벤질 및 4-피리디닐로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, 주어진 리간드의 R5 내지 R8에서의 총 탄소수가 4 내지 14이다.
- 제1항에 있어서, 구리 전구체가 하기 화학식 V로 표시되는 구리 착물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.<화학식 V>여기서,L은 C2-C15 올레핀, C2-C15 알카인, 니트릴, 방향족 헤테로사이클 및 포스핀의 군으로부터 선택되고,R1 및 R4는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, 네오펜틸 및 C3-C5 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고,R2, R3 및 R5는 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, 페닐, C1-C10 알킬 및 C3-C5 알킬렌으로 이루어진 군으로부터 선택되며,단, 함께 취해진 (R1, R2) 및 (R3, R4) 중 하나 이상이 -(CR6R7)n-이고, 여기서 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, C1-C5 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고, n이 3, 4 또는 5이다.
- 제1항에 있어서, 표면활성제가 양자의 근원인 방법.
- 제8항에 있어서, 양자의 근원이 이민 및 방향족 질소 헤테로사이클로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 질소 헤테로사이클이 피라졸 및 치환된 피라졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 환원제가 9-보라비시클로[3.3.1]노난, 디보란, BRxH3-X 형태의 보란(여기서, x = 0, 1 또는 2이고, R은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨), 디히드로벤조푸란, 피라졸린, 디실란, SiR'yH4-y 형태의 실란(여기서, y = 0, 1, 2 또는 3이고, R'은 독립적으로 페닐 및 C1-C1O 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨) 및 GeR"zH4-z 형태의 게르만(여기서, z = 0, 1 , 2 또는 3이고, R"은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택됨)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제11항에 있어서, 환원제가 9-보라비시클로[3.3.1]노난, 보란, 디보란, 디히드로벤조푸란, 피라졸린, 게르만, 디에틸실란, 디메틸실란, 에틸실란, 페닐실란, 실란 및 디실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 기판이 구리, 규소, 이산화규소, 낮은 k 값을 갖는 기판 또는 구리의 이동을 방지하기 위한 배리어층으로 코팅된 낮은 k 값을 갖는 기판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제13항에 있어서, 배리어층이 탄탈, 탄탈 니트라이드, 티탄, 티탄 니트라이드, 탄탈 규소 니트라이드, 티탄 규소 니트라이드, 탄탈 탄소 니트라이드, 텅스텐 카르보니트라이드 및 니오브 니트라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 기판이 구리 착물의 증기에 노출되는 방법.
- 제1항에 있어서, 기판을 표면활성기에 노출시킨 후 그리고 기판 상의 표면활성기의 증착물을 구리 전구체에 노출시키기 전에 증착되지 않은 표면활성제를 제거하기 위한 퍼징 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 기판을 표면활성기에 노출시킨 후 그리고 기판 상의 표면활성기의 증착물을 구리 전구체에 노출시키기 전에 증착되지 않은 표면활성제를 제거하기 위한 소기 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 증착된 착물을 환원제의 증기에 노출시키기 전에 증착되지 않은 구리 착물을 제거하기 위한 퍼징 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 증착된 착물을 환원제의 증기에 노출시키기 전에 진공 또는 퍼징에 의해 증착되지 않은 구리 착물을 제거하기 위한 소기 단계를 추가로 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60178604P | 2004-08-16 | 2004-08-16 | |
US60/601,786 | 2004-08-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070051331A true KR20070051331A (ko) | 2007-05-17 |
Family
ID=35519919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020077006008A KR20070051331A (ko) | 2004-08-16 | 2005-08-16 | 표면활성제를 사용한 구리의 원자층 증착 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7604840B2 (ko) |
EP (1) | EP1791988A2 (ko) |
JP (1) | JP4943333B2 (ko) |
KR (1) | KR20070051331A (ko) |
IL (1) | IL181362A0 (ko) |
TW (1) | TW200611990A (ko) |
WO (1) | WO2006033731A2 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015099452A1 (ko) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 주식회사 유피케미칼 | 구리 금속 필름 및 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 반도체 소자용 구리 배선의 형성 방법 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008018861A1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Copper(i) complexes and processes for deposition of copper films by atomic layer deposition |
US7488435B2 (en) | 2006-08-07 | 2009-02-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Copper(I) complexes and processes for deposition of copper films by atomic layer deposition |
US20090130466A1 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Deposition Of Metal Films On Diffusion Layers By Atomic Layer Deposition And Organometallic Precursor Complexes Therefor |
JP2010209410A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Tokyo Electron Ltd | Cu膜の成膜方法および記憶媒体 |
WO2010132871A1 (en) | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Wayne State University | Thermally stable volatile film precursors |
WO2012027357A2 (en) | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Wayne State University | Thermally stable volatile precursors |
US9822446B2 (en) | 2010-08-24 | 2017-11-21 | Wayne State University | Thermally stable volatile precursors |
US20130330473A1 (en) * | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Wayne State University | Atomic Layer Deposition of Transition Metal Thin Films Using Boranes as the Reducing Agent |
US8907115B2 (en) | 2012-12-10 | 2014-12-09 | Wayne State University | Synthesis and characterization of first row transition metal complexes containing α-keto hydrazonate ligands as potential precursors for use in metal film deposition |
US9758866B2 (en) | 2013-02-13 | 2017-09-12 | Wayne State University | Synthesis and characterization of first row transition metal complexes containing α-imino alkoxides as precursors for deposition of metal films |
US9249505B2 (en) | 2013-06-28 | 2016-02-02 | Wayne State University | Bis(trimethylsilyl) six-membered ring systems and related compounds as reducing agents for forming layers on a substrate |
US9157149B2 (en) | 2013-06-28 | 2015-10-13 | Wayne State University | Bis(trimethylsilyl) six-membered ring systems and related compounds as reducing agents for forming layers on a substrate |
LU92795B1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-14 | Luxembourg Inst Science & Tech List | SIO2 thin film produced by atomic layer deposition at room temperature |
US10061368B2 (en) * | 2016-05-26 | 2018-08-28 | International Business Machines Corporation | Enhancing performance of one or more slower partitions of an integrated circuit to improve performance of the integrated circuit |
WO2018069130A1 (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | Basf Se | Process for the generation of metal-containing films |
WO2020011637A1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | Basf Se | Process for the generation of metal- or semimetal-containing films |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3900320A (en) * | 1971-09-30 | 1975-08-19 | Bell & Howell Co | Activation method for electroless plating |
US4171393A (en) * | 1977-06-20 | 1979-10-16 | Eastman Kodak Company | Electroless plating method requiring no reducing agent in the plating bath |
US4301196A (en) * | 1978-09-13 | 1981-11-17 | Kollmorgen Technologies Corp. | Electroless copper deposition process having faster plating rates |
US4956197A (en) * | 1986-10-27 | 1990-09-11 | International Business Machines Corporation | Plasma conditioning of a substrate for electroless plating |
US6759325B2 (en) * | 2000-05-15 | 2004-07-06 | Asm Microchemistry Oy | Sealing porous structures |
US6369256B1 (en) | 2000-06-09 | 2002-04-09 | National Research Council Of Canada | Self-reducible copper(II) source reagents for chemical vapor deposition of copper metal |
US6821891B2 (en) * | 2001-11-16 | 2004-11-23 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition of copper using a reducing gas and non-fluorinated copper precursors |
JP2005520053A (ja) * | 2002-01-18 | 2005-07-07 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 原子層堆積によって銅薄膜を堆積させるための揮発性銅(ii)錯体 |
US20040009665A1 (en) | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Applied Materials, Inc. | Deposition of copper films |
JP2006505127A (ja) * | 2002-10-29 | 2006-02-09 | エーエスエム インターナショナル エヌ.ヴェー. | 酸素架橋構造及び方法 |
-
2005
- 2005-08-16 US US11/204,823 patent/US7604840B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-08-16 JP JP2007528021A patent/JP4943333B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-08-16 KR KR1020077006008A patent/KR20070051331A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-08-16 EP EP05813286A patent/EP1791988A2/en not_active Withdrawn
- 2005-08-16 WO PCT/US2005/029439 patent/WO2006033731A2/en active Application Filing
- 2005-08-16 TW TW094127951A patent/TW200611990A/zh unknown
-
2007
- 2007-02-15 IL IL181362A patent/IL181362A0/en unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015099452A1 (ko) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 주식회사 유피케미칼 | 구리 금속 필름 및 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 반도체 소자용 구리 배선의 형성 방법 |
US10287681B2 (en) | 2013-12-24 | 2019-05-14 | Up Chemical Co., Ltd. | Copper metal film, method for preparing the same, and method for forming copper interconnect for semiconductor device using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008510076A (ja) | 2008-04-03 |
US7604840B2 (en) | 2009-10-20 |
TW200611990A (en) | 2006-04-16 |
JP4943333B2 (ja) | 2012-05-30 |
IL181362A0 (en) | 2007-07-04 |
WO2006033731A3 (en) | 2006-05-11 |
EP1791988A2 (en) | 2007-06-06 |
US20060134331A1 (en) | 2006-06-22 |
WO2006033731A2 (en) | 2006-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20070051331A (ko) | 표면활성제를 사용한 구리의 원자층 증착 | |
US7759508B2 (en) | Volatile copper(1) complexes and processes for deposition of copper films by atomic layer deposition | |
JP2021503547A (ja) | 金属表面上の金属酸化物のaldのための方法 | |
US7632351B2 (en) | Atomic layer deposition processes for the formation of ruthenium films, and ruthenium precursors useful in such processes | |
KR20080034030A (ko) | 표면활성제를 사용한 금속 함유 필름의 원자층 증착 | |
KR20140116852A (ko) | 니켈-함유 필름의 증착을 위한 니켈 알릴 아미디네이트 전구체 | |
KR101132444B1 (ko) | 원자층 증착에 의한 구리 필름의 증착용 휘발성 구리(i)착물 | |
US7619107B2 (en) | Copper (II) complexes for deposition of copper films by atomic layer deposition | |
TWI717159B (zh) | 化合物、氣相沉積前驅物與製備薄膜的方法 | |
KR101546319B1 (ko) | 텅스텐 함유 막을 증착시키기 위한 텅스텐 전구체 및 이를 포함하는 텅스텐 함유 필름 증착방법 | |
US7488435B2 (en) | Copper(I) complexes and processes for deposition of copper films by atomic layer deposition | |
WO2008018861A1 (en) | Copper(i) complexes and processes for deposition of copper films by atomic layer deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |