[发明专利]通过原子层沉积形成含钌的膜的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利要求2008年5月30日提交的、No.61/057,505的美国临时申请的权利，通过引用将其以全文并入本文。

技术领域

本发明涉及通过原子层沉积(ALD)，也称作原子层外延，形成含钌的膜的方法。

背景技术

ALD是基于表面反应的自限制、顺序性的独特膜生长技术，其可以提供原子层控制和将由例如钛基前体提供的材料的保形薄膜沉积到在各种组成的基材上。在ALD中，在反应过程中分离各前体。使第一前体经过所述基材上方，在基材上产生单层。从反应室泵送出任何过量的未反应前体。然后，使第二前体经过所述基材上方并与所述第一前体反应，在基材表面上的第一形成层的上方形成膜的第二单层。重复这个循环，以便产生所需厚度的膜。ALD方法在纳米技术和半导体器件(例如电容器电极、门电极、粘附扩散阻挡体和集成电路)的制造中具有各种应用。

Chung，Sung-Hoon等人报道了采用三羰基-1，3-环己二烯基钌，通过ALD技术所得的钌膜。“Eletrical and Structural Properties ofRuthenium Film Grown by Atomic Layer Deposition usingLiquid-Phase Ru(CO)₃(C₆H₈)Precursor，Mater.Res.Soc.Symp.Proc.2007.第990卷。

Tatsuy，S.等人的日本专利No.2006-57112报道了使用钌前体，例如(2，3二甲基-1，3丁二烯)三羰基钌、(1，3-丁二烯)三羰基钌、(1，3-环己二烯)三羰基钌、(1，4-环己二烯)三羰基钌和(1，5-环辛二烯)三羰基钌，通过化学气相沉积形成金属膜。

Visokay，M.的美国专利No.6,380,080报道了通过化学气相沉积从式为(二烯)Ru(CO)₃的液态钌配合物制备钌金属膜的方法。

目前用于ALD的前体没有提供实现制备下一代器件例如半导体的新方法所要求的性能。例如，需要改进的热稳定性、更高的挥发性或提高的沉积速率。

发明概述

现提供了通过原子层沉积形成含钌的膜的方法。该方法包含将至少一种前体运送到基材，该至少一种前体在结构上对应于式I：

(L)Ru(CO)₃

(式I)

其中：

L选自线型或支链的C₂-C₆烯基以及线型或支链的C_1-6烷基；并且其中L任选地被一种或多种取代基取代，所述取代基独立地选自C₂-C₆烯基、C_1-6烷基、烷氧基和NR¹R²；其中R¹和R²独立地是烷基或氢。

根据下文的详细描述，将清楚其它实施方案，包括上文总结的实施方案的特定方面。

附图简述

图1是热重分析(TGA)数据的图示，其显示了重量％损失与(1)(η⁴-丁-1，3-二烯)三羰基钌，(2)(η⁴-2，3-二甲基丁-1，3-二烯)三羰基钌和(3)(环己-1，3-二烯基)Ru(CO)₃的温度的关系曲线。

图2是热稳定研究后的(环己二烯基)三羰基钌(左侧)和(η⁴-2，3-二甲基丁-1，3-二烯)三羰基钌(右侧)的图片。

发明详述

在本发明的各个方面，提供了利用钌基前体形成金属或金属氧化物膜的ALD方法。在特定的实施方案中，沉积了金属膜。

A.定义

本文所用的术语“前体”是指有机金属分子、配合物和/或化合物。

在一个实施方案中，可将前体溶于适合的烃或胺的溶剂中。适合的烃溶剂包括但不限于：脂肪族烃，例如己烷、庚烷和壬烷；芳香族烃，例如甲苯和二甲苯；脂肪族和环状醚，例如二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚和四甘醇二甲醚。适合的胺溶剂的实例包括但不限于辛胺和N，N-二甲基十二烷基胺。例如，可以将前体溶于甲苯中形成0.05-1M的溶液。