[发明专利]用于原子层沉积和类似方法的吡唑钌前驱体

说明书

所公开和要求保护的主题涉及吡唑钌前驱体及其衍生物以及它们在ALD或类似ALD方法中的用途，以及在这样的方法中生长的膜。

领域

所公开和要求保护的主题涉及含金属前驱体，其用于原子层沉积(ALD)和类似ALD方法中以在至少一个基底上选择性生长含金属的膜。特别是，所公开和要求保护的主题涉及适用于ALD和类似ALD方法的吡唑钌前驱体及其衍生物。

相关技术

薄膜(且特别是含金属薄膜)具有多种重要应用，诸如在纳米技术和半导体器件的制造中。这类应用的实例包括高折射率光学涂层、防腐蚀涂层、光催化自动清洁玻璃涂层、生物兼容性涂层，场效应晶体管(FET)中的介电电容器层和栅极介电绝缘膜、电容器电极、栅极电极、粘合剂扩散屏障和集成电路。金属薄膜和介电薄膜也用于微电子应用中，诸如用于动态随机存取内存(DRAM)应用的高κ介电氧化物和用于红外侦测器和非挥发性铁电随机存取内存(NV-FeRAM)的铁电钙钛矿。

各种前驱体可用于形成含金属薄膜且可采用多种沉积技术。这类技术包括反应性溅镀、离子辅助沉积、溶胶-凝胶沉积、化学气相沉积(CVD)(也称为金属有机CVD或MOCVD)和原子层沉积(ALD)(也称为原子层外延)。越来越多地使用CVD和ALD方法，因为它们具有增强的组成控制、高的膜均质性和有效控制掺杂的优势。

常规CVD为一种化学方法，其中使用前驱体以在基底表面上形成薄膜。在典型的CVD方法中，在低压或环境压反应室中，使前驱体通过基底(例如，晶圆)的表面上方。前驱体在基底表面上反应和/或分解，从而产生所沉积材料的薄膜。通过流过反应室的气体去除挥发性副产物。可能难以控制所沉积膜的厚度，因为这取决于许多参数，诸如温度、压力、气流体积和均质性、化学消耗效应和时间的协调。

ALD也为用于沉积薄膜的方法。它是一种基于表面反应的自限制、连续、独特的膜生长技术，可以提供精确的厚度控制，并将由前驱体提供的材料的保形薄膜沉积到不同组成的基底表面上。在ALD中，前驱体在反应期间分离。使第一前驱体通过基底表面上方，从而在基底表面上产生单层。将任何过量未反应的前驱体泵送出反应室。然后使第二前驱体通过基底表面上方且与第一前驱体反应，从而在基底表面上的第一次形成的单层膜上方形成第二个单层膜。重复这循环以产生具有所需厚度的膜。

对于常规的化学气相沉积(CVD)方法，经由气相将前驱体和共反应物引入沉积室中以在基底上沉积厚膜。另一方面，原子层沉积(ALD)或类似ALD方法，将前驱体和共反应物依次引入沉积室中，因此允许表面受控的逐层沉积和重要地自限制表面反应以实现薄膜的原子水平的生长。ALD沉积方法成功的关键是采用前驱体以设计由一系列离散的、自限制吸附和反应步骤组成的反应方案。ALD方法的一大优势是相比于CVD，为具有高纵横比(诸如＞8)的基底提供高得多的保形性。

然而，微电子组件(诸如半导体器件)的尺寸的不断减小存在多个技术挑战且会增加对改进的薄膜技术的需求。特别是，微电子组件可包括在基底上或基底中需要填充例如以形成导电路径或形成互连的特征。填充这类特征，尤其是在越来越小的微电子组件中可具有挑战性，因为特征可能变得越来越薄或越来越窄。因此，例如经由ALD完全填充特征将在特征的厚度接近零时需要无限长的循环时间。此外，一旦特征的厚度变得比前驱体分子的尺寸更窄，便不能完全填充该特征。结果，在进行ALD时，空心缝可保留在特征的中部中。这类空心缝存在于特征内是不期望的，因为其会引起器件的故障。因此，存在对薄膜沉积方法的发展的显著关注，特别是ALD方法，其可在一或多个基底上选择性地生长膜并实现在基底上或基底中的特征的改进的填充，包括以基本上填充特征而不具有任何空隙的方式沉积含金属膜的。