[發明專利]有機金屬化合物、方法及使用方法

無效

• 申請號: 200910005991.1
• 申請日: 2009-01-24
• 公開（公告）號: CN101503429A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: D·M·湯普森;J·吉爾里;A·R·拉瓦;J·E·多明格斯
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: C07F17/02
• 分類號: C07F17/02;C07F15/00;C23C16/18;H01L21/48;H01L21/285
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉 健;韋欣華

發明領域

本發明涉及有機金屬化合物、制備有機金屬化合物的方法和由有機金屬前體化合物產生涂膜或涂層的方法。

發明背景

目前，對于多種應用，半導體工業正考慮使用多種不同金屬的薄膜。已經評估了作為形成這些薄膜的可能前體的很多有機金屬絡合物。工業中需要開發出新的化合物以及探索這些化合物作為用于膜沉積的前體的可能性。由于在薄膜中對于更高的一致性和共形性的需求不斷增加而從物理蒸氣沉積(PVD)到化學蒸氣沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)過程的工業運動，已經導致對于用于未來半導體材料的適當前體的需求。

已經評估了作為形成這些薄膜的可能前體的很多有機金屬絡合物。這些有機金屬絡合物包括例如羰基絡合物如Ru₃(CO)₁₂，二烯絡合物例如Ru(η³-C₆H₈)(CO)₃、Ru(η³-C₆H₈)(η⁶-C₆H₆)，β-二酮酸鹽絡合物例如Ru(DPM)₃、Ru(OD)₃，和二茂釕絡合物例如RuCp₂、Ru(EtCp)₂。

羰基和二烯絡合物往往會表現出低的熱穩定性，這使得他們的加工變得復雜。而β-二酮酸鹽在中等溫度是熱穩定的，其低的蒸氣壓及其在室溫的固態一起使得在膜沉積期間難以達到高的生長速度。

二茂釕絡合物已經作為用于Ru薄膜沉積的前體而引起了顯著注意。雖然二茂釕是固體，但是用乙基取代基對兩個環戊二烯基配體的官能化獲得了液體前體，所述液體前體具有母二茂釕的化學特征。遺憾的是，具有該前體的沉積物通常表現出長的培養時間和不佳的成核密度。

近些年，由于化學蒸氣沉積(CVD)技術的發展，通過有機金屬前體的離解而以高的縱橫比特征沉積出共形金屬層的能力已經引起了關注。在這樣的技術中，將包含金屬成分和有機成分的有機金屬前體引入到加工室中，并且離解以在基底上沉積出金屬成分，同時前體的有機部分則從室中排出。

對于通過CVD技術進行的金屬層的沉積，有少數幾種可市售獲得的有機金屬前體，例如釕前體。可利用的前體產生可能具有不可接受水平的污染物例如碳和氧，并且可能具有較不理想擴散抗性、低的熱穩定性和不良層特征的層。此外，在某些情況下，用于沉積金屬層的可利用前體產生具有高電阻率的層，并且在某些情況下，產生絕緣的層。

原子層沉積(ALD)被認為是用于沉積薄膜的優良技術。然而，有關ALD技術的挑戰是獲得合適的前體。ALD沉積方法涉及一定順序的步驟。這些步驟包括1)在基底表面上吸附前體；2)清除掉氣相中的過量前體分子；3)引入反應物以與基底表面上的前體反應；和4)清除掉過量反應物。

對于ALD方法，前體應當滿足嚴格要求。首先，在沉積條件下，ALD前體應當能夠經由物理或化學吸附而在基底表面上形成單層。其次，吸附的前體應當足夠穩定以防止在表面上發生導致高雜質水平的過早分解。再者，吸附的分子應當具有足夠的反應性以與反應物相互作用，從而于較低溫度下在表面上留下純相的所需材料。

與采用CVD一樣，對于通過ALD技術進行的金屬層的沉積，有少數幾種可市售獲得的有機金屬前體，例如釕前體。可利用的ALD前體可具有一個或多個以下缺點：1)低蒸氣壓，2)錯誤的沉積材料相，和3)膜中高碳摻入。

在開發用于通過化學蒸氣沉積或原子層沉積方法來形成薄膜的方法中，持續需要這樣的前體，其在室溫優選為液體，具有充分的蒸氣壓，具有適當的熱穩定性(即對于化學蒸氣沉積，將在加熱的基底上分解，但是在遞送期間不分解，對于原子層，將不發生熱分解，但是當暴露于共反應物時，將發生反應)，可以形成均勻薄膜，并且留下很少(如果有的話)的雜質(例如鹵化物、碳等)。因此，繼續需要開發出新的化合物并且探索其作為用于膜沉積的化學蒸氣或原子層沉積前體的可能性。因此，本領域中希望提供具有某些，優選所有上述特征的前體。

發明概述