[发明专利]用于化学汽相淀积的有机金属化合物及其制造方法,贵金属膜及贵金属化合物膜的化学汽相淀积法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及通过化学汽相淀积法制造贵金属膜或贵金属化合物膜的有机金属化合物。具体而言，本发明涉及制造钌和铱的贵金属和它们化合物膜的有机金属化合物。此外，还涉及使用这些有机金属化合物制造贵金属膜或贵金属化合物膜的方法。

相关工艺的描述

近年来，一直存在对高性能半导体器件的需要，对DRAM(动态RAM)，为将其容量从Mbit增加到Gbit进行了研究。随着这种趋势，迅速提出半导体器件的密集和高度集中的技术，为提高它们的容量，不仅尝试改进其结构，还改善用于这些器件的材料。

这些情况下，作为DRAM的膜电极材料引起人们注意的是贵金属或贵金属氧化物，其中，有钌或铱或它们的氧化物。原因是这些物质的低电阻率，当制造电极时具有优良的电性能。结果，这些材料开始成为未来膜电极用的重要材料之一而引起人们注意。具体说，上述DRAM中，例如考察这些用作电容器的蓄电电极的材料，认为主要贡献是将使其密集化。

一般采用化学汽相淀积法(以后称作CVD法)作为制造贵金属或贵金属膜的方法。这是由于根据CVD法，易制造均匀的膜，同时在分步覆盖(step coverage)(覆盖水平差异的能力)方面优良。另外，CVD法很可能是未来制造适用于将目前的线路和电子元件高度密集的膜电极的主要方法。

就钌而论，作为钌膜和钌化合物膜的原料，对使用下式所示的二(乙基环戊二烯基)钌进行了研究。二(乙基环戊二烯基)钌是在二(环戊二烯基)钌(通常称作二茂(络)钌)的两个环戊二烯环中各有一个氢原子被乙基取代的化合物。

                             式1

另一方面，研究了由下式所示的乙基环戊二烯基(1，5-环辛二烯)铱(ethylcyclopentadienyl(1，5-cyclooctadiene)iridium)作为铱膜的原料。乙基环戊二烯基(1，5-环辛二烯)铱是环戊二烯基(1，5-环辛二烯)铱中的环戊二烯环上的一个氢原子被乙基取代的化合物。

                             式2

这些有机贵金属化合物的熔点低，室温下为液体，因此易于加工。此外，这些化合物有高的蒸汽压，能以高效率制造膜。所以，认为这些有机贵金属化合物能够作为CVD的原料。

然而，上述二(乙基环戊二烯基)钌和乙基环戊二烯基(1，5-环辛二烯)铱具有作为CVD原料的优良性能，但在空气中的稳定性差，尤其会和氧反应，因此在空气中与氧发生反应，导致生成各种衍生物，例如氧化物、氢氧化物等作为杂质。因此，对这些有机氧化物，存在的问题是制造期间条件的很小差异都会对其纯度产生影响，并容易导致不同制造批料间的不均衡。如果使用这样的各批料纯度不同的原料制造膜，膜的性能也很可能随这些原料而变化。

另外，即使将全部制造过程设计成不与空气接触，这些化合物很可能在基材转移过程发生氧化，因为在制造膜时为加速成膜反应使用了氧气作为反应气体。

这种情况下，这些化合物的各种衍生物充当杂质，会对膜的纯度和电性能产生影响，认为较大影响是形态如表面粗糙度等。由于这些杂质对形态的影响是在纳米级别，似乎是很小的数值。然而，在目前要求密集化的DRAM领域，即使这样小的值也决定了能否用作电极。

在上述背景下获得本发明，本发明的目的是提供用于化学汽相淀积的有机金属化合物，这种化合物具有二(乙基环戊二烯基)钌和乙基环戊二烯基(1，5-环辛二烯)铱作为CVD原料所具备的优良性能，并且对氧的稳定性高。

发明概述

发明人对解决上述问题的有机金属化合物进行广泛研究。结果，发现下面就钌和铱的有机金属化合物是合适的，从而完成本发明。

首先，说明本申请涉及的有机钌化合物。本申请涉及的第一个发明涉及通过化学汽相淀积法制造钌膜或钌化合物膜的有机金属化合物这里，用于化学汽相淀积的有机金属化合物是下式表示的烷基环戊二烯基(环戊二烯基)钌：

                              式3其中，取代基R₁代表正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基中的任一烷基。

本发明涉及的有机钌化合物与常用的二(乙基环戊二烯基)钌相比，室温下的氧化稳定性高，在空气中不易被氧化。所以，本发明涉及的有机钌化合物不会由于部分氧化而被杂质污染，即使在制备时和在制备后引入CVD设备时与空气接触。这方面，可以说本发明涉及的有机钌化合物较过去能够更容易制造均匀的膜。