TW201833128A - 用於ald及cvd薄膜沉積之釕前驅物及其用法 - Google Patents
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Abstract
茲描述金屬配位錯合物,所述金屬配位錯合物包含金屬原子配位至至少一個二氮雜丁二烯配體,所述二氮雜丁二烯配體具有由下式代表之結構:
Description
本揭示內容的實施例與用於薄膜沉積的釕前驅物有關。詳言之,本揭示內容的實施例指向含有二氮雜丁二烯配體(diazabutadiene ligand)的釕前驅物及使用所述釕前驅物的方法。
半導體處理工業繼續尋求更大的產出率,同時增加沉積在具有較大表面積之基板上之層的均勻性。該等相同因素與新型材料結合亦在基板的每單位面積上提供更高的電路整合。隨著電路整合增加,也提高了與層厚度相關之更大均勻性及製程控制的需求。因此,已開發各種技術來以有成本效益的方式於基板上沉積層,同時保持對層之特性的控制。
化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)為用於將層沉積在基板上之最常見的沉積製程之一。CVD為通量依賴性沉積技術,需要精確控制引入處理腔室內之基板溫度及前驅物,以產生均勻厚度之期望層。這些需求隨著基板尺寸的增加變得更為重要,從而需要更複雜的腔室設計及氣體流動技術來維持足夠均勻性。
表現出極好的階梯覆蓋率之CVD的變型為循環沉積或原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)。循環沉積是基於原子層磊晶(atomic layer epitaxy; ALE)並使用化學吸附技術,以在連續循環內於基板表面上輸送前驅物分子。循環將基板表面暴露於第一前驅物、淨化氣體、第二前驅物及淨化氣體。第一前驅物與第二前驅物反應,以形成產物化合物作為基板表面上之膜。重複所述循環以形成具有期望厚度之層。
先進微電子元件的先進複雜性對目前使用的沉積技術提出了嚴格的要求。不幸的是,具有穩固的熱穩定性,高反應性和適於發生膜生長的蒸氣壓等所需性質的可用化學前驅物數量有限。此外,通常能滿足這些要求的前驅物仍面臨具有較差的長期穩定性的問題,並導致含有高濃度污染物(例如氧、氮及/或對目標膜應用通常有害的鹵化物)的薄膜。
釕和釕系薄膜具有吸引力的材料和導電特性。已就從半導體和微電子元件的前端部分到後端部分的應用提出並測試這些膜。處理釕前驅物通常涉及使用氧氣或氧化共同試劑。氧氣和氧化共同試劑的使用可能與元件堆疊中的其它相鄰膜不相容。因此,本案所屬技術領域中有需要可在沒有氧化共同試劑的情況下反應形成釕金屬和釕系薄膜之釕前驅物和共同試劑。
本揭示內容的一或多個實施例導向金屬配位錯合物,該金屬配位錯合物包含金屬原子,所述金屬原子配位至至少一個二氮雜丁二烯配體(diazabutadiene ligand),該二氮雜丁二烯配體具有由下式代表之結構:其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基。
本揭示內容的額外實施例導向處理方法,所述處理方法包含:將基板依序暴露於第一反應性氣體及第二反應性氣體,以形成含釕膜,該第一反應性氣體包含含釕化合物。含釕化合物具有代表式[RN=CH(R')(R')HC=NR]2
Ru(L)0-2
或[RN=CH(R')(R')HC=NR]3
Ru,其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基,且L為中性施予配體(neutral donor ligand)。
本揭示內容的進一步實施例導向處理方法,所述處理方法包含:將基板暴露於第一反應性氣體及第二反應性氣體,以形成含釕膜。第一反應性氣體具有代表式其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基,且L為中性施予配體,至少一個R'基不是氫原子。
本揭示內容的實施例提供了用於沉積含釕膜之前驅物及製程。多個實施例的製程使用了氣相沉積技術,如原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)來提供釕膜。
如本文所使用,「基板表面」指的是於上面進行膜處理之基板的任何部分或形成於基板上之材料表面的部分。舉例而言,取決於應用,於上面可進行處理之基板表面可包括:諸如矽、氧化矽、氮化矽、經摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石等材料,及任何其它材料(諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金及其它導電材料)。基板可包括,但不限於,半導體晶圓。可將基板暴露於預處理製程,以研磨、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火、UV硬化、電子束硬化及/或烘烤基板表面。除了在基板本身的表面上直接進行膜處理之外,在本發明中,也可在形成於基板上的下方層(underlayer)上進行本文所揭示的任何膜處理步驟(如下文更詳細地揭示),且術語「基板表面」欲包括前後文所指的此類下方層。因此,舉例而言,當膜/層或部分膜/層已被沉積至基板表面上,新沉積之膜/層的暴露表面便成為基板表面。基板可具有各種維度,如200 mm或300 mm直徑的晶圓,也可為矩形面板或正方形面板。在某些實施例中,基板包含剛性離散材料(rigid discrete material)。
如本文所使用,「原子層沉積」或「循環沉積」指的是依序暴露兩種或更多種反應性化合物,以於基板表面上沉積材料層。如在本說明書及隨附申請專利範圍中所使用,術語「反應性化合物」、「反應性氣體」、「反應性物種」、「前驅物」、「製程氣體」等可互換使用,以意指具有能夠在表面反應中(如,化學吸附、氧化、還原)與基板表面反應或與基板表面上之材料反應之物種的物質。可使基板或基板之部分依序暴露於兩種或更多種反應性化合物,該等反應性化合物經引入處理腔室之反應區內。在時域ALD製程(time-domain ALD process)中,對各反應性化合物之暴露由時間延遲分開,以允許各化合物黏附於基板表面上及/或在基板表面上反應。在空間ALD製程(spatial ALD process)中,可使基板表面之不同部分,或基板表面上之材料,同時暴露於兩種或更多種反應性化合物,使得基板上之任何給定的點(given point)實質上不同時暴露於超過一種反應性化合物。如在本說明書及隨附申請專利範圍中所使用,如熟習此項技術者將理解,用於此方面之術語「實質上」意指存在以下可能性:基板之小部分可能由於擴散而同時暴露於多種反應性氣體,且同時暴露是非故意的。
在時域ALD製程的一個態樣中,第一反應性氣體(即,第一前驅物或化合物A)經脈衝輸送至反應區內,繼之以第一時間延遲。下一步,第二前驅物或化合物B經脈衝輸送至反應區內,繼之以第二延遲。在各時間延遲期間,可將淨化氣體(如氬氣)引入處理腔室內,以淨化反應區或自反應區移除任何殘留反應性化合物或副產物。或者,可在整個沉積製程期間連續不斷地流動淨化氣體,使得在介於反應性化合物的脈衝之間的時間延遲期間只有淨化氣體流動。或者,可脈衝輸送反應性化合物,直到在基板表面上形成期望的膜或膜厚度。在任一情況中,脈衝輸送化合物A、淨化氣體、化合物B及淨化氣體之ALD製程為循環。循環可從化合物A或化合物B開始,並持續循環的各別順序,直到達成具有期望厚度之膜。
在空間ALD製程之態樣中,可將第一反應性氣體及第二反應性氣體(例如,氫自由基)同時輸送至反應區,但藉由惰性氣體幕(inert gas curtain)及/或真空幕(vacuum curtain)分隔。可相對於氣體輸送設備移動基板,以便將基板上之任何給定的點(given point)暴露於第一反應性氣體及第二反應性氣體。
本揭示內容的一或多個實施例涉及具有二氮雜丁二烯配體(diazabutadiene ligand)的一類釕化合物,用於CVD及ALD製程。二氮雜丁二烯配體可由式(I)代表(I) 其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為氫或C1-C10烷基或芳基。
當如架構(II)所描繪般結合至金屬中心時,二氮雜丁二烯配體可採用數種共振形式。(II)
在某些實施例中,錯合物可具有式:[RN=CH(R`)(R`)HC=NR]2
Ru(L)0-2
或[RN=CH(R`)(R`)HC=NR]3
Ru,其中每個金屬中心含有2或3個二氮雜丁二烯配體。錯合物可如二聚體般存在,所述二聚體有一或多個配體橋接在金屬中心之間。L典型地為中性的二電子施予配體。若L為螫合配體(chelating ligand),則其可為4電子施予體(donor)。L可為配位的溶劑分子。舉例而言,L可為CO、NR3
、PR3
、DME、醚(ether)、THF、TMEDA。可以式(III)和(IV)圖解代表性實例。(III)(IV)
某些實施例的前驅物可藉由ALD或CVD製程反應,以形成薄膜。合適的反應物包括,但不限於,H2
、NH3
、聯氨、聯氨衍生物及其它共同反應物,以製成金屬或Mx
Ny
膜。合適的反應物也可包括,但不限於,O2
、O3
、水及其它氧系共同反應物,以製成金屬或Mx
Oy
膜。也可使用共同反應物的電漿處理或以電漿處理作為後處理。
圖式描繪根據本揭示內容之一或多個實施例之用於在基板上形成含釕層之方法。方法100大體上開始於102,其中提供具有表面之基板且將該基板安置到處理腔室內,其中將於所述表面上形成含釕層。如本文所使用,「基板表面」指的是上面可形成層的任何基板表面。基板表面可具有形成在該基板表面中之一或多個特徵、形成在該基板表面上之一或多個層,及所述一或多個特徵與一或多個層之組合。可在沉積含釕層之前預處理基板(或基板表面),例如,藉由研磨、蝕刻、還原、氧化、鹵化、羥基化、退火、烘烤等方式。
基板可為能夠使材料沉積於該基板上之任何基板,如矽基板、III-V族化合物基板、矽鍺(SiGe)基板、磊晶基板、絕緣體上矽(silicon-on-insulator; SOI)基板、顯示器基板(如,液晶顯示器(LCD)基板、電漿顯示器基板、電致發光(electro luminescence; EL)燈顯示器基板)、太陽能陣列、太陽能面板、發光二極體(light emitting diode; LED)基板、半導體晶圓等。在某些實施例中,可將一或多個額外的層設置於基板上,以使得含釕層可至少部分地形成於該一或多個額外的層上。舉例而言,在某些實施例中,可將包含金屬、氮化物、氧化物等或前述各者之組合的層設置於基板上,且可使含釕層形成於此層或此等層上。
在某些實施例中,在開始循環沉積製程以於基板上形成含釕層(如下文在104處所討論)之前,可將基板暴露至可任選的浸泡製程103,如103處之虛線所示。在一或多個實施例中,在基板104上沉積含釕層的方法不包括浸泡製程。
在104,於基板上形成含釕層。可經由諸如原子層沉積(ALD)等循環沉積製程形成含釕層。在某些實施例中,經由循環沉積製程形成含釕層大體上可包含:使基板依序暴露於兩種或更多種製程氣體。在時域ALD實施例中,對各製程氣體之暴露由時間延遲/暫停所分隔,以允許製程氣體之組分黏附於基板表面及/或在基板表面上反應。替代地或在組合中,在某些實施例中,可在將基板暴露於製程氣體之前及/或之後進行淨化,其中可用惰性氣體來進行淨化。舉例而言,可將第一製程氣體提供至製程腔室,隨後以惰性氣體淨化。接著,可將第二製程氣體提供至製程腔室,隨後以惰性氣體淨化。在某些實施例中,可將惰性氣體持續提供至製程腔室,且可使第一製程氣體按劑量投配進入製程腔室內或以脈衝方式進入製程腔室內,接著使第二製程氣體按劑量投配進入製程腔室內或以脈衝方式進入製程腔室內。在這樣的實施例中,在第一製程氣體及第二製程氣體之按劑量投配之間可出現延遲或暫停,以允許連續流動之惰性氣體在製程氣體之按劑量投配之間淨化製程腔室。
在空間ALD實施例中,對各製程氣體之暴露同時出現至基板的不同部分,使得基板的一部分暴露至第一反應性氣體,同時基板的不同部分暴露至第二反應性氣體(若僅使用兩種反應性氣體的話)。可相對於氣體輸送系統移動基板,使得基板上的各點依序地暴露於第一反應性氣體及第二反應性氣體兩者。在上文對於時域ALD製程及空間ALD製程兩者所描述之任何實施例中,可重複順序直到在基板表面上形成期望的層厚度。
如本文所使用,「脈衝」或「劑量」欲代表間歇地或非連續地引入製程腔室內之源氣體的量。取決於脈衝的持續時間,特定化合物在各脈衝內的量可隨著時間推移而變化。特定製程氣體可包括單一化合物或兩種或更多種化合物之混合/組合,例如,如下文描述之製程氣體。
各脈衝/劑量之持續時間為可變的,且可經調整以適應,例如,處理腔室之體積容量以及耦接至處理腔室之真空系統的容量。此外,製程氣體之劑量時間(dose time)可根據製程氣體的流速、製程氣體的溫度、控制閥的類型、所使用之製程腔室的類型以及製程氣體之組分吸附至基板表面上的能力而變化。亦可基於正在形成之層的類型及正在形成之元件的幾何形貌來變化劑量時間。劑量時間應足夠長,以提供足以吸附/化學吸附至基板的實質上整體表面上的一定體積的化合物,並在所述整體表面上形成製程氣體組分之層。
在步驟104形成含釕層的製程可始於將基板暴露於第一反應性氣體。在某些實施例中,第一反應性氣體可包含釕前驅物(亦可稱為含釕氣體等),且向基板暴露達第一時間段,如106處所示。
本揭示內容的某些實施例涉及金屬配位錯合物,所述金屬配位錯合物包含配位至至少一個二氮雜丁二烯配體(diazabutadiene ligand)的金屬原子,所述二氮雜丁二烯配體具有由下式代表之結構:其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基。
在某些實施例中,金屬配位化合物具有代表式:[RN=CH(R')(R')HC=NR]2
Ru(L)0-2
或[RN=CH(R')(R')HC=NR]3
Ru,其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基,且L為一中性施予配體(neutral donor ligand)。
在某些實施例中,金屬原子可包含釕。在某些實施例中,金屬原子可選自由Ru、W、Rh、Os、Ir、Ni、Co、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc及前述者之組合物所組成之群組。
發明人已驚訝地發現,具有連接至主鏈碳(backbone carbon)中之至少一者的非氫基團,有助於熱穩定金屬錯化物。在某些實施例中,R'基中的至少一個不是氫。在一或多個實施例中,R'基中的至少一個包含烷基,該烷基具有4或5個碳原子。
金屬配位錯合物可為單體或二聚體。在某些實施例中,金屬配位錯合物為二聚體,所述二聚體具有配體聯結兩個金屬原子(如,Ru)。
在某些實施例中,錯合物可包括至少一個中性施予配體(neutral donor ligand)。在某些實施例中,中性施予配體可包含溶劑分子(solvent molecule)。某些實施例的中性施予配體可包含NR''3
、PR''3
、二甲醚(dimethyl ether; DME)、四氫呋喃(tetrahydrofuran; THF)、四甲基乙二胺(tetramethylethylenediamine; TMEDA)、CO、乙腈(acetonitrile)、吡啶、氨、乙二胺、及/或三苯基膦(triphenylphosphine)中之一或多者,其中各個R''獨立地為H、C1-C6烷基或芳基。
可以一或多個脈衝提供或連續提供含釕製程氣體。含釕氣體的流速可為任何合適的流速,包括,但不限於,約1至約5000 sccm的範圍內之流速,或約2至約4000 sccm的範圍內之流速,或約3至約3000 sccm的範圍內之流速,或約5至約2000 sccm的範圍內之流速。可在任何合適的壓力下提供含釕前驅物,包括,但不限於,約5毫托至約25托的範圍內之壓力,或約100毫托至約20托的範圍內之壓力,或約5托至約20托的範圍內之壓力,或約50毫托至約2000毫托的範圍內之壓力,或約100毫托至約1000毫托的範圍內之壓力,或約200毫托至約500毫托的範圍內之壓力。
將基板暴露於含釕氣體之時間段可為允許釕前驅物在基板表面頂上形成足夠成核層所必需的任何合適的時間量。舉例而言,可將製程氣體流入製程腔室達約0.1秒至約90秒的時間段。在某些時域ALD製程中,可使基板表面暴露於含釕氣體達以下的時間:在約0.1秒至約90秒之範圍內,或在約0.5秒至約60秒之範圍內,或在約1秒至約30秒之範圍內,或在約2秒至約25秒之範圍內,或在約3秒至約20秒之範圍內,或在約4秒至約15秒之範圍內,或在約5秒至約10秒之範圍內。
在某些實施例中,可在與含釕氣體相同的時間額外提供惰性氣體至製程腔室。可將含釕氣體與惰性氣體混合(例如,作為稀釋氣體),或惰性氣體可單獨存在且可脈衝或恆定流動惰性氣體。在某些實施例中,惰性氣體可在約1 sccm至約10000 sccm之範圍內的恆定流量下流入處理腔室。惰性氣體可為任何惰性氣體,舉例而言,如氬、氦、氖、前述氣體之組合等。在一或多個實施例中,含釕氣體在流入製程腔室之前與氬混合。
可在沉積期間控制基板的溫度,例如,藉由設定基板支撐件或基座的溫度。在某些實施例中,可將基板保持在約300ºC至約475ºC之範圍內的溫度下,或在約350ºC至約450ºC之範圍內的溫度下。在一或多個實施例中,可將基板保持在以下溫度下:小於約475ºC,或小於約450ºC,或小於約425ºC,或小於約400ºC,或小於約375ºC。
除前述內容外,可在將基板暴露於含釕製程氣體的同時調節額外的製程參數。舉例而言,在某些實施例中,可將製程腔室維持在約0.3托至約90托的壓力下。
下一步,在108處,可使用惰性氣體淨化製程腔室(尤其在時域ALD中)。(在空間ALD製程中可能不需要此操作,因為存在分隔反應性氣體之氣幕)。惰性氣體可為任何惰性氣體,舉例而言,如氬、氦、氖等。在某些實施例中,惰性氣體可與在106處將基板暴露於第一製程氣體期間提供至製程腔室之惰性氣體相同,或者可與在106處將基板暴露於第一製程氣體期間提供至製程腔室之惰性氣體不同。在惰性氣體相同的實施例中,可藉由以下方式進行淨化:使第一製程氣體自製程腔室轉移、允許惰性氣體流經製程腔室、淨化任何過量的第一製程氣體組分或反應副產物之製程腔室。在某些實施例中,可以上述結合第一製程氣體使用之相同流速提供惰性氣體,或在某些實施例中,可升高或降低流速。舉例而言,在某些實施例中,可在約0至約10000 sccm的流速下將惰性氣體提供至製程腔室,以淨化製程腔室。在空間ALD中,可在反應氣體的流動之間維持淨化氣體幕,且可能不需要淨化製程腔室。然而,在某些實施例中,可以惰性氣體淨化製程腔室。
惰性氣體之流動可促進自製程腔室移除任何過量的第一製程氣體組分及/或過量的反應副產物,以防止第一製程氣體與第二製程氣體之不當氣相反應。舉例而言,惰性氣體之流動可自製程腔室移除過量的含釕氣體,從而防止釕前驅物與後續反應性氣體之間的反應。
下一步,在110,可將基板暴露於第二製程氣體達第二時間段。第二製程氣體在基板表面上與含釕化合物反應,以產生經沉積的膜。第二製程氣體可影響所產生的釕膜。舉例而言,當第二製程氣體為H2
時,可沉積釕膜,但當第二反應性氣體為矽烷或二矽烷時,可沉積矽化釕膜。
在某些實施例中,第二反應性氣體包含H2
、NH3
、聯氨、聯氨衍生物或前述者之電漿中之一或多者。在某些實施例中,第二反應性氣體經選擇以在基板上沉積金屬膜(如,釕膜)或金屬氮化物(如,Rux
Ny
)。
在某些實施例中,第二反應性氣體包含O2
、O3
、H2
O、NO2
、N2
O或前述者之電漿中之一或多者。在一或多個實施例中,第二反應性氣體經選擇以沉積金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物膜。
在某些實施例中,第二反應性氣體包含化合物,所述化合物經選擇以形成金屬矽化物、金屬碳化物、金屬碳氮化物、金屬碳氧化物(oxycarbide)、金屬碳氮氧化物(oxycarbonitride),或包括O、N、C、Si或B中之一或多者的金屬膜。
在某些實施例中,第二反應性氣體包含氫,且所得的形成膜為釕膜。可以大於含釕氣體濃度之流速將氫氣體供應至基板表面。在一或多個實施例中,H2
的流速大於含釕氣體的流速之約1倍,或含釕氣體的流速之約100倍,或在含釕氣體的流速之約3000至5000倍的範圍內。在時域ALD中,氫氣可經供應達以下的時間:在約1秒至約30秒之範圍內,或在約5秒至約20秒之範圍內,或在約10秒至約15秒之範圍內。可在以下壓力下供應氫氣:在約1托至約30托之範圍內,或在約5托至約25托之範圍內,或在約10托至約20托之範圍內,或高達約50托。可將基板溫度維持在任何合適的溫度下。在一或多個實施例中,可將基板維持在低於約475ºC的溫度下,或在大約與含釕膜沉積期間之基板的溫度相同的溫度下。
在某些實施例中,第二反應性氣體包含氫自由基。可藉由任何合適的手段產生氫自由基,包括使氫氣暴露於「熱絲(hot-wire)」。如在本說明書及隨附申請專利範圍中所使用,術語「熱絲」意指可經加熱至足以在繞元件流動之氣體中產生自由基之溫度的任何元件。此亦稱為加熱元件。
第二反應性氣體 (如,氫)在通過熱絲或加熱元件的同時變得自由基化。舉例而言,通過熱釕絲的H2
可導致產生H*
。這些氫自由基比基態(ground state)氫原子更具反應性。
下一步,在112,可使用惰性氣體淨化製程腔室。惰性氣體可為任何惰性氣體,例如氬、氦、氖等。在某些實施例中,惰性氣體可與在先前製程步驟期間提供至製程腔室之惰性氣體相同或者不同。在惰性氣體相同的實施例中,可藉由以下方式進行淨化:使第二製程氣體自製程腔室轉移、允許惰性氣體流經製程腔室、淨化具有任何過量的第二製程氣體組分或反應副產物之製程腔室。在某些實施例中,可以上述結合第二製程氣體使用之相同流速提供惰性氣體,或在某些實施例中,可升高或降低流速。舉例而言,在某些實施例中,可在約0至約10,000 sccm的流速下將惰性氣體提供至製程腔室,以淨化製程腔室。
儘管圖式所示之處理方法的通用實施例包括僅兩個脈衝之反應性氣體,但應理解,此僅為示例性的且可使用反應性氣體之額外脈衝。舉例而言,可藉由含有如五氯化釕之前驅物氣體的第一脈衝、具有還原劑之第二脈衝,繼之以淨化及用於氮化之第三脈衝,來生長某些實施例之氮化物膜。可重複整個脈衝或重複部分脈衝。舉例而言,可重複全部三個脈衝或可僅重複兩個。此可就各循環來變化。
下一步,在114,可測定含釕層是否已達到預定厚度。若尚未達到預定厚度,則方法100可回到104,以繼續形成含釕層直到達到預定或期望厚度。一旦已達到預定厚度,則方法100可結束或進行至116,以視情況做進一步處理(如,釕膜的主體沉積(bulk deposition))。在某些實施例中,主體沉積製程可為CVD製程。在完成沉積含釕層至期望厚度後,方法100大體結束且基板可進行任何進一步處理。舉例而言,在某些實施例中,可進行CVD製程以主體沉積含釕層至目標厚度。舉例而言,在某些實施例中,可透過釕前驅物與氫自由基的ALD或CVD反應來沉積含釕層,以形成約10至約10,000 Å的總體層厚度,或在某些實施例中,約10至約1000 Å的總體層厚度,或在某些實施例中,約500至約5,000 Å的總體層厚度。
合適的共同反應物可包括,但不限於,氫、氨、聯氨、聯氨衍生物、氧、臭氧、水、過氧化物、前述共同反應物的組合及電漿。在某些實施例中,共同反應物可包含NH3
、聯氨、聯氨衍生物、NO2
、前述共同反應物的組合、前述共同反應物的電漿及/或氮電漿中之一或多者,以沉積金屬氮化物膜(如,Rux
Ny
)。在某些實施例中,共同反應物可包含O2
、O3
、H2
O2
、水、前述者之電漿及/或前述者之組合物中之一或多者,以沉積金屬氧化物膜(如,Rux
Oy
)。在某些實施例中,共同反應物可包含H2
、聯氨、前述者之組合物、前述者之電漿、氬電漿、氮電漿、氦電漿、Ar/N2
電漿、Ar/He電漿、N2
/He電漿及/或Ar/N2
/He電漿中之一或多者,以沉積金屬膜(如,Ru)。
本揭示內容的某些實施例涉及釕前驅物和沉積含釕膜的方法。某些實施例的含釕膜包含釕金屬、氧化釕、氮化釕、碳化釕、硼化釕、氮氧化釕、碳氧化釕、硼氧化釕(ruthenium oxyboride)、碳氮化釕、碳硼化釕(ruthenium borocarbide)、碳氮氧化釕(ruthenium oxycarbonitride)、氮硼氧化釕(ruthenium oxyboronitride)及/或氮碳硼氧化釕(ruthenium oxyborocarbonitride)中之一或多者。熟習此項技術者將理解,所沉積之膜,在原子基礎上,可具有非化學計量之量的金屬、氧、氮、碳及/或硼原子。硼原子及/或碳原子可從金屬前驅物或反應物被併入。
在某些實施例中,含釕膜可包含大於或等於約95原子百分比的釕。在一或多個實施例中,C、N、O及鹵素原子的和小於或等於含釕膜之約5原子百分比。
儘管在本文已參考特定實施例描述本揭示內容,但應理解,該等實施例僅說明本揭示內容之原理及應用。對熟習此項技術者將顯而易見的是,可在不脫離本揭示內容之精神及範疇的情況下對本揭示內容之方法及設備進行各種修飾及變化。因此,本揭示內容意欲包括在隨附申請專利範圍及申請專利範圍之等效物之範疇內的修改及變化。
100‧‧‧方法
102~116‧‧‧步驟
因此,可詳細理解本揭示內容之上述特徵之方式,即可參照實施例更具體描述上文簡要概述之本揭示內容,其中一些實施例圖示於附加圖式中。然而,應注意,附加圖式僅圖示本揭示內容之典型實施例,且因此不欲視為本揭示內容的範疇之限制,因為本揭示內容可允許其它等效實施例。
圖式描繪了根據本文描述的一個實施例,使用雙脈衝循環沉積技術(two pulse cyclical deposition technique)形成釕層之示例性製程序列。
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Claims (20)
- 一種金屬配位錯合物,包含:一金屬原子,該金屬原子配位至至少一個二氮雜丁二烯配體(diazabutadiene ligand),該二氮雜丁二烯配體具有由下式代表之結構:其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基。
- 如請求項1所述之金屬配位錯合物,其中該金屬原子包含釕。
- 如請求項2所述之金屬配位錯合物,其中該等R'基中之至少一個不是氫。
- 如請求項3所述之金屬配位錯合物,其中該等R'基中之至少一個包含一烷基,該烷基具有4或5個碳原子。
- 如請求項2所述之金屬配位錯合物,其中該錯合物係二聚體。
- 如請求項2所述之金屬配位錯合物,進一步包含:至少一個中性施予配體(neutral donor ligand)。
- 如請求項6所述之金屬配位錯合物,其中該中性施予配體包含CO。
- 一種處理方法,包含:將一基板依序暴露於一第一反應性氣體及一第二反應性氣體,以形成一含釕膜,該第一反應性氣體包含一含釕化合物,該含釕化合物具有代表式:[RN=CH(R')(R')HC=NR]2 Ru(L)0-2 或[RN=CH(R')(R')HC=NR]3 Ru,其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基,且L為一中性施予配體(neutral donor ligand)。
- 如請求項8所述之方法,其中該等R'基中之至少一個不是氫。
- 如請求項8所述之方法,其中該中性施予配體包含CO、NR''3 、PR''3 、二甲醚(dimethyl ether; DME)、四氫呋喃(tetrahydrofuran; THF)或四甲基乙二胺(tetramethylethylenediamine; TMEDA)中之一或多者,其中各個R''獨立地為H、C1-C6烷基或芳基。
- 如請求項8所述之方法,其中該第二反應性氣體包含H2 、NH3 、聯氨、聯氨衍生物或前述者之電漿中之一或多者。
- 如請求項8所述之方法,其中該第二反應性氣體包含O2 、O3 、H2 O、NO2 、N2 O或前述者之電漿中之一或多者。
- 如請求項8所述之方法,其中該第二反應性氣體包含一含矽化合物,且該含釕膜包含矽化釕(RuSix )。
- 如請求項8所述之方法,其中該含釕膜包含大於或等於約95原子百分比的釕。
- 如請求項8所述之方法,其中C、N、O及鹵素原子的和係小於或等於該含釕膜之約5原子百分比。
- 一種處理方法,包含:將一基板暴露於一第一反應性氣體及一第二反應性氣體,以形成一含釕膜,該第一反應性氣體具有一代表式其中各個R獨立地為C1-C13烷基或芳基,且各個R'獨立地為H、C1-C10烷基或芳基,且L為一中性施予配體(neutral donor ligand),至少一個R'基不是氫原子。
- 如請求項16所述之方法,其中該基板係依序暴露於該第一反應性氣體及該第二反應性氣體。
- 如請求項16所述之方法,其中該基板係同步暴露於該第一反應性氣體及該第二反應性氣體。
- 如請求項16所述之方法,其中該中性施予配體包含CO、NR''3 、PR''3 、二甲醚(dimethyl ether; DME)、四氫呋喃(tetrahydrofuran; THF)或四甲基乙二胺 (tetramethylethylenediamine; TMEDA)中之一或多者,其中各個R''獨立地為H、C1-C6烷基或芳基。
- 如請求項8所述之方法,其中該第二反應性氣體包含H2 、NH3 、聯氨、聯氨衍生物、O2 、O3 、H2 O、NO2 、N2 O或前述者之電漿中之一或多者。
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