[發明專利]具有開放配體的用于含釕膜沉積的前體

無效

• 申請號: 200710139827.0
• 申請日: 2007-08-02
• 公開（公告）號: CN101122010A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: J·伽蒂諾;C·迪薩拉
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: C23C16/06
• 分類號: C23C16/06;C23C16/44
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

技術領域

本發明涉及用于含釕膜沉積的釕前體，其可用在半導體制造中。

背景技術

釕是用于下一代DRAM器件的電容器電極的、以及用于銅層和低-k介電層之間的阻擋和/或晶種層的最有前景的材料之一。現在，在電容器單元中使用高介電常數(高k)材料，例如氧化鋁(Al₂O₃)、五氧化二鉭(Ta₂O₅)、氧化鉿和相關材料，或鈦酸鍶鋇(BST)，該方法使用高達600℃的溫度。在這種溫度下，發生多晶硅、硅或鋁的氧化，從而導致電容損耗。釕和氧化釕都具有高的抗氧化性和高的電導率，并可以用作電容器電極和防止氧擴散的有效阻擋層。釕也被用作氧化鑭的柵極金屬。此外，其容易通過臭氧或通過使用氧的等離子技術干蝕刻，而鉑和其它貴金屬化合物不行。釕也可以被用作阻擋層和晶種層，以將低-k材料層與電化學沉積的銅分離。

許多不同前體已經被建議用于釕或氧化釕層沉積：通常使用純凈或溶解在溶劑(例如四氫呋喃)中的二(乙基環戊二烯基)合釕[Ru(EtCp)₂]作為前體：其在室溫下是液體，在75℃具有0.1Torr蒸氣壓。通常使用氧作反應物，通過在300℃至400℃的CVD，近期通過原子層沉積(ALD)，使用這種前體沉積Ru或RuO₂膜。

熔點大約200℃的二茂釕(RuCp₂)也是在與Ru(EtCp)₂相同的溫度范圍內，使用相同的反應物，通過CVD或ALD沉積Ru或RuO₂時常用的前體之一。

在室溫下是液體并在200℃具有1Torr蒸氣壓的三(2，4-辛二酮根)合釕[Ru(OD)₃]也被用作在大約300℃溫度范圍內的CVD沉積的前體。

US-A-2004/0241321公開了“三明治型”前體，即釕原子被兩個這些Op配體圍繞在中間。

US-B-6,605,735公開了“半三明治”前體，其中釕原子被一個Op配體和一個環型(例如環戊二烯基)配體圍繞在中間(該分子無論結構如何，都具有18個電子，8個來自Ru，5×2個來自Op或Cp，并因此是穩定的)。

對本領域技術人員而言，當在基材上沉積Ru或RuO₂層或膜時，具有一些問題：

(a)這種層/膜與基材的粘合性差；

(b)在該基材上的膜沉積物中存在雜質：沉積層中碳之類雜質的存在增大了膜的電阻率。有時在沉積層中存在其它雜質，例如氧、氫和/或氟，這取決于前體組成。

(c)由于這些前體(它們有時是固體)的蒸氣壓低，Ru前體產物的輸送可能不容易，這也引起問題。

(d)Ru(EtCp)₂的培育時間：使用Ru(dmpd)(EtCp)可以降低這種培育時間。有時需要在Ru沉積之前濺射沉積晶種層，以避免在使用Ru(EtCp)₂時在生長初期的這種培育時間。

(e)一些前體具有非常低的揮發性，這降低了該方法的沉積速度。

通常在由氮化物或純金屬(例如Ta或TaN)制成的氧敏感表面上沉積釕膜。因此不希望使用氧作為共反應物，因為其引起下方層的部分氧化。

發明內容

根據本發明，使用用于含釕膜沉積的釕前體解決了這些(和其它)問題，該釕前體選自：Ru(XOp)(XCp)、Ru(XOp)₂、Ru(烯丙基)₃、RuX(烯丙基)₂、RuX₂(烯丙基)₂、Ru(CO)_x(脒根)_Y(Ru(CO)_x(amidinate)_Y)、Ru(二酮根)₂X₂(Ru(diketonate)₂X₂)、Ru(二酮根)₂(脒根)₂(Ru(diketonate)₂(amidinate)₂)、它們的衍生物及其任何混合物。