TWI481615B - 用於錳的原子層沉積之前驅物及方法 - Google Patents

Description

用於錳的原子層沉積之前驅物及方法

本發明大體而言係關於金屬元素薄膜沉積之方法及用於該等方法之金屬配位錯合物。更特定言之，本發明係關於原子層沉積製程中之錳的配位錯合物之使用。

基材表面之薄膜沉積係包括半導體處理、擴散阻障塗層及用於磁性讀/寫頭之電介體的各種工業中非常重要之製程。在半導體工業中，更特定言之，小型化需要薄膜沉積之原子能級控制以在高態樣結構上產生保角塗層。一種帶有原子層控制及保角沉積的薄膜沉積之方法係原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)，ALD採用連續的、自限制表面反應以形成精確厚度層，精確厚度層被控制在埃或單層能級下。大多數ALD製程係基於沉積二元化合物薄膜之二元反應次序。兩種表面反應之每一表面反應連續發生，且因為該等表面反應能夠自限制，所以薄膜可經由原子能級控制沉積而成。因為表面反應係連續的，所以兩種氣相反應物不接觸，且限制了可形成且沉積粒子之可能的氣相反應。在每一反應週期內，表面反應之自限制性質亦允許反應被驅使得以完成，導致連續的並且無針孔之薄膜。

ALD已被用以在基材表面上沉積金屬及金屬化合物。Al₂ O₃ 沉積係典型ALD製程之實例，Al₂ O₃ 沉積說 明ALD的連續且自限制反應之特徵。Al₂ O₃ ALD習知地利用三甲基鋁(TMA，通常被稱作反應「A」或「A」之前驅物)及H₂ O(通常被稱作反應「B」或「B」之前驅物)。在二元反應之步驟A中，羥基表面物種與氣相TMA反應以產生表面-鍵結之AlOAl(CH₃ )₂ 及氣相之CH₄ 。該反應係藉由表面上反應位置之數目而自限制。在二元反應之步驟B中，表面-鍵結化合物ALCH₃ 與氣相H₂ O反應以產生鍵結至表面之ALHO及在氣相中之CH₄ 。該反應係由表面-鍵結AlOAl(CH₃ )₂ 上可用反應位置之有限數目而自限制。在後續的A與B之循環，反應之間及反應循環之間淨化氣相反應產物及未反應氣相前驅物以基本上直線方式產生Al₂ O₃ 之生長，以獲取所需薄膜厚度。

雖然完全飽和單層經常係所需的，但是實際上該目標很難實現。進一步ALD發展之典型方法已係決定現行可用化學是否適用於ALD。用於ALD之先前技術製程已對於金屬氧化物及金屬氮化物薄膜之沉積係最有效的。儘管已經開發可有效用於沉積元素釕及其他後過渡金屬之一些製程，但是通常用於沉積純金屬之ALD製程尚未足夠成功地在商業上採用。需要具有商業利益之新的沉積化學，尤其在元素金屬薄膜領域。本發明藉由提供經具體設計且最佳化以利用原子層沉積製程之新穎化學解決該問題。事實上，在本發明之前，尚無商業上可接受的能夠產生錳薄膜之原子層沉積前驅物。據知，存在在線製程末端經由物理沉積方法沉積薄錳金屬薄膜之方 法。然而，已顯示通過此方式沉積之薄金屬薄膜遷移至SiO₂ 介面。此舉形成氧化錳，氧化錳作為阻障層並阻止銅擴散。

本發明之實施例提供在基材上產生元素錳薄膜之方法，該方法藉由利用金屬配位錯合物作為原材料，其中金屬配位錯合物係基於含有Mn(CO)₄ 核心之錳(I)及η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基。可利用包括電漿增強原子層沉積(plasma enhanced atomic layer deposition；PEALD)製程之原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)製程產生薄膜。

本發明一個態樣係關於金屬配位錯合物，金屬配位錯合物具有由XMn(CO)₄ 表示之化學式，其中X係脒或混合烯-醯胺配位基且金屬配位錯合物具有結構，該結構表示為：

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。在一個實施例中，R₁ 及R₃ 係相同的。在其他實施例中，R₂ 係拉電子基團或給電子基團。

在另一實施例中，提供藉由原子層沉積沉積錳金屬之方法，方法包含將基材之表面與氣相金屬配位錯合物接觸，氣相金屬配位錯合物由化學式XMn(CO)₄ 表示，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自烯丙基、混合烯-醯胺，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；及將鍵結金屬錯合物同還原氣體接觸，以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材之表面上產生元 素錳之第一層。本發明之一個實施例係相關於該方法，其中錳係在三個連續原子處鍵結至配位基，三個連續原子包含碳及/或氮。在一或更多個實施例中，金屬配位錯合物具有結構，該結構表示為： 或

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。在更多實施例中，R₁ 及R₃ 可係相同的，及/或R₂ 係拉電子基團或給電子基團。

本發明之第三態樣係關於藉由原子層沉積沉積錳金屬之方法，方法包含將基材之表面與氣相金屬配位錯合物接觸，氣相金屬配位錯合物具有化學式XMn(CO)₄ ，其中X係脒配位基，脒配位基具有結構，該結構表示為： 或

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；及將鍵結金屬錯合物與還原氣體接觸以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材之表面上產生元素錳之第一層。在某些實施例中R₁ 及R₃ 係相同的，R₂ 係拉電子基團，及/或R₂ 係給電子基團。該態樣亦可進一步包含在添加還原氣體之前用惰性氣體淨化過量未反應的氣相金屬錯合物。

在本文描述之方法的一或更多個實施例中，方法進一步包含將基材表面上的元素錳之第一層與氣相金屬配位錯合物接觸以使在金屬錯合物與元素金屬第一層之間發 生交換反應，從而部分地分離金屬錯合物並在表面上產生第二層，第二層包含藉由錳鍵結至第一元素錳層的部分分離金屬錯合物；及將第二層之鍵結金屬錯合物與還原氣體接觸，以使鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材表面上產生元素錳之第二層。

本發明之另一態樣係相關於在基材表面上形成錳金屬之方法，方法包含：在原子層沉積製程期間，曝露基材至氣相金屬配位錯合物，氣相金屬配位錯合物具有XMn(CO)₄ 之化學式，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；在原子層沉積製程期間，用還原氣體曝露具有鍵結金屬錯合物之基材，以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材之表面上產生元素錳之第一層；並連續地重複原子層沉積製程及處理。

本發明之又一態樣係關於在基材表面上形成錳之方法，包含以下步驟：(a)將基材安置於製程腔室內部；(b)流過氣相金屬配位錯合物，氣相金屬配位錯合物具有化學式XMn(CO)₄ ，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒，以使在表面上形成層，層 包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；(c)淨化製程腔室；(d)流過還原氣體以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材表面上產生元素錳之第一層；(e)淨化製程腔室；重複(a)至(e)之步驟。

在描述本發明之若干示例性實施例之前，應理解本發明不被限制在於下文描述之構造或製程步驟之細節。本發明能夠為其他的實施例且能夠以各種方式實踐或施行。同時應理解本發明之錯合物及配位基在本文中可利用結構式被圖示，結構式具有特定立體化學。該等圖式意欲僅作為實例，且不應將圖式視作將揭示結構限制至任何特定立體化學。當然，圖示結構意欲包含具有指示之化學式之所有該等錯合物及配位基。

貫穿該說明書對「一個實施例」、「某些實施例」、「一或更多個實施例」或「一實施例」之參考意謂結合實施例描述之特定特徵、結構、材料或特性被包括在本發明之至少一個實施例中。因此，諸如貫穿本說明書之不同位置出現的「在一或更多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」的表述並非必須代表本發明之相同實施例。此外，特定特徵、結構、材料或特點可在一或更多個實施例中以任何適合之方式結合。

如本文所使用之術語「金屬配位錯合物」與「金屬錯合物」及「配位錯合物」可互換使用，且術語「金屬配位錯合物」包括由鍵結至一或更多個配位基之中心金屬原子之構成之結構。如將在下文更詳細論述，本發明之金屬錯合物包含以η-3或η-2鍵結至金屬之配位基。

在本發明之一個實施例中，用於形成金屬配位錯合物之配位基可係結構上相關的化合物之三個基團中之一者的成分，由化學式XMn(CO)₄ 表示，其中X係η-3-鍵結單陰離子4電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4電子供體配位基選擇自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基。配位基之第一此基團係η-3烯丙基。舉例而言，配位基之第一基團可由化學式(I)表示：

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，及R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。在另一實施例中，R₁ 及R₃ 係相同取代基。

配位基之第二基團係脒，脒可係η-2或η-3。舉例而言，配位基之第二基團可由化學式(II a)表示： 或由化學式(II b)表示：

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。在另一實施例中，R₁ 及R₃ 係相同取代基。

配位基之第三基團係混合烯-醯胺。舉例而言，配位基之第三基團可由化學式(III)表示：

其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。在另一實施例中，R₁ 及R₃ 係相同取代基。

在以上全部配位基化學式(I)-(III)中，R基團取代基可經選擇以控制金屬配位錯合物之特點。R₁ 及R₃ 可經選擇以調諧前驅物之空間排列。空間排列應經選擇以使前驅物不會變成過於龐大且氣壓將下降至氣相沉積之不可用程度。另外，R₂ 可經選擇以調諧前驅物之電子。在一個實施例中，R₂ 經選擇作為拉電子基團。在另一實施例中，R₂ 經選擇作為給電子基團。

第1圖中展示前驅物同配位基之三個基團合成。Na、K或LiMn(CO)₄ 係與有機氯化物或溴化物反應。視所需配位基而定，有機氯化物或溴化物可係烯丙基、脒基或混合烯-醯胺。雖然對於金屬配位錯合物所顯示之包含脒基配位基的結構係η-3，但是配位基可能係鍵結至Mn原子之η-2。另外，有機氯化物或溴化物具有所需R替代基。在本發明之一或更多個實施例中，用於準備元素金屬薄膜之製程係ALD製程。

因此，本發明之一個態樣係相關於藉由原子層沉積沉積錳金屬之方法，方法包含以下步驟：將基材表面與氣相金屬配位錯合物接觸，氣相金屬配位錯合物具有化學式XMn(CO)₄ ，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；並將鍵結金屬錯合物與還原氣體接觸以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離 鍵結金屬錯合物並在基材表面上產生元素錳之第一層。在另一特定實施例中，錳在三個連續原子處鍵結至配位基，三個連續原子包含碳及/或氮。在又一特定實施例中，該方法利用金屬配位錯合物，金屬配位錯合物具有由化學式(I)、(II a)、(II b)或(III)表示之結構。

在第2圖所示之製程之說明性實例中，所用之金屬配位錯合物由化學式(I)表示。如圖所示，金屬配位錯合物係氣化的，金屬配位錯合物可視情況地同惰性載氣混合，並以氣相流入至沉積腔室內部之基材(未圖示)。基材含有表面，當羰基配位基從錯合物分離時，表面適合於經由金屬離子將金屬配位錯合物吸附至表面，從而曝露用於與表面鍵結之活性部位。在一個實施例中，所用基材係半導體晶圓。由於CO配位基與Mn金屬中心之相對較弱的相互作用，CO配位基分解，而烯丙基配位基需要還原氣得以從金屬中心移除。在該實例中用於吸附之表面可係裸金屬。表面曝露於金屬配位錯合物達足夠時間以准許在表面上之層中的錯合物之吸附。然後還原氣體流入沉積腔室以減少配位基內之一或更多個鍵結，從金屬中心釋放烯丙基配位基並在基材上留下元素金屬之原子層。在一個實施例中，所用還原氣體係氫氣。在另一實施例中，製程亦包括在添加還原氣體之前用惰性氣體淨化過量未反應的氣相金屬錯合物。在又一實施例中，氣相金屬錯合物係在與惰性氣體之混合物中。

在另一實施例中，在基材表面形成錳金屬之方法包含 以下步驟：在原子層沉積製程期間，將基材曝露至氣相金屬配位錯合物，氣相金屬配位錯合物由化學式XMn(CO)₄ 表示，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選擇自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；在原子層沉積製程期間，用還原氣體曝露具有鍵結金屬錯合物之基材，以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材之表面上產生元素錳之第一層；並連續地重複原子層沉積製程及處理。在又一實施例中，該製程利用金屬配位錯合物，金屬配位錯合物具有由化學式(I)及(II a)及(II b)及/或(III)表示之結構。

本發明之另一實施例係關於在基材表面上形成錳之方法，包含以下步驟：(a)將基材安置於處理腔室內部；(b)流過氣相金屬配位錯合物，氣相金屬配位錯合物具有XMn(CO)₄ 之化學式，其中X係η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，以使在表面上形成層，層包含藉由錳鍵結至表面之金屬配位錯合物；(c)淨化製程腔室；(d)流過還原氣體以使在鍵結金屬配位錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材表面上產生元素錳之第一層；(e)淨化製程腔室；重複(a)至(e)之步驟。

視情況地，元素金屬之第二原子層可藉由重複反應週期之製程在第一原子層上形成。自前驅還原反應剩餘之氫氣係利用惰性氣體從沉積腔室中清除，且氣相之金屬配位錯合物再次流入腔室與基材表面上之金屬薄膜接觸。交換反應發生在氣相之金屬配位錯合物與第一原子層的金屬上之氫原子之間。反應置換自氣相金屬配位錯合物的配位基之一者，並留下鍵結至第一原子層之金屬原子之金屬配位錯合物的金屬原子。反應時間、溫度和壓力經選擇以建立金屬-表面相互作用並在基材之表面形成一層。未反應的氣相金屬配位錯合物及釋放之配位基係利用嵌入氣體從沉積腔室清除。還原氣體流入沉積腔室以還原在金屬與任何剩餘一或更多個配位基之間的一或更多個鍵結，從而從金屬中心釋放剩餘一或更多個配位基並在元素金屬之第一原子層上產生元素金屬的第二原子層。

在一個實施例中，錳之第二層可藉由將基材表面上之元素錳之第一層與氣相金屬配位錯合物接觸而增加，以使在金屬錯合物與元素金屬之第一層之間發生交換反應，從而部分分離金屬錯合物並在表面上產生第二層，第二層包含部分分離之金屬錯合物，部分分離之金屬錯合物藉由錳鍵結至第一元素錳層；並將第二層之鍵結金屬錯合物與還原氣體接觸以使在鍵結金屬錯合物與還原氣體之間發生交換反應，從而分離鍵結金屬錯合物並在基材之表面上產生元素錳之第二層。

沉積週期之額外重複可用以構造所需厚度之元素金屬層。

在本發明之ALD沉積方法的替代性態樣中，基材有表面，表面經活化用於與金屬配位錯合物反應，以在基材上形成第一層。根據本發明之金屬配位錯合物經氣化並以氣相流入至沉積腔室內部之基材。在烯丙基、脒或混合烯-醯胺金屬配位錯合物與表面之間的反應可藉由交換反應發生，在交換反應中，表面上氫原子置換η-3鍵結單陰離子配位基，η-3鍵結單陰離子配位基係選自脒、混合烯-醯胺或η-2鍵結脒配位基，選自錯合物或鍵結至金屬的羰基配位基之一者。金屬原子變得鍵結至表面。反應時間、溫度和壓力經選擇以建立金屬-表面相互作用並在基材之表面達成層。第一層包含鍵結至表面並且與至少一個配位基配位之金屬。第一單層形成之後，利用惰性氣體從沉積腔室清除前驅物氣體、金屬配位錯合物及釋放之配位基，前驅物氣體包含未反應的η-3鍵結單陰離子4電子供體配位基，未反應的η-3鍵結單陰離子4電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基，或η-2鍵結脒配位基中係。還原氣然後流入沉積腔室以還原在金屬及配位錯合物之一或更多個配位基之間的剩餘一或更多個鍵結，從金屬中心釋放剩餘一或更多個配位基並在基材上留下元素金屬之原子層。

如在上文討論的吸附ALD製程中，元素金屬之第二原子層可視情況地藉由重複反應週期之製程在第一原子層 上形成。自前驅還原反應剩餘之氫氣係利用惰性氣體從沉積腔室中清除，且氣相之金屬配位錯合物再次流入腔室中與基材表面上之金屬薄膜接觸。交換反應發生在氣相之金屬配位錯合物與第一原子層之金屬的氫原子之間。該反應置換來自氣相金屬配位錯合物的配位基之一者，還原經置換之配位基並留下鍵結至第一原子層之金屬原子之金屬配位錯合物的金屬原子。反應時間、溫度和壓力經選擇以在基材之表面上達成均勻層。未反應的氣相金屬配位錯合物及釋放之配位基係利用惰性氣體從沉積腔室清除。還原氣然後流入沉積腔室以還原在金屬與任何剩餘配一或更多個位基之間的一或更多個鍵結，從金屬中心釋放剩餘一或更多個配位基並在元素金屬之第一原子層上產生元素金屬之第二均勻原子層。

沉積週期之額外重複可用以構造所需厚度之元素錳層。

用於元素薄層薄膜沉積之基材可係適合於在ALD或CVD製程中保角薄膜塗層之任何基材。該等基材包括矽、矽石或塗層矽、金屬、金屬氧化物及金屬氮化物。在本發明之一個態樣中，基材係半導體基材。

將基於選定之配位基之性質選擇用於ALD反應之反應條件，選定之配位基含有η-3鍵結單陰離子4-電子供體配位基，η-3鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基金屬配位錯合物。沉積可在大氣壓力下進行，但是更多通常在縮減壓 力下進行。金屬配位錯合物之蒸氣壓力應足夠低以實用於該等應用中。基材溫度應足夠高以保持在表面處的金屬原子之間的鍵結之完整性，並防止氣體反應物之熱分解。然而，基材溫度亦應足夠高以保持源材料(亦即，反應物)在為氣相，並提供用於表面反應之足夠活化能。適宜溫度取決於所用之特定金屬配位錯合物及壓力。供本發明之ALD沉積方法中使用之特定金屬配位錯合物之性質可使用本技術中已知之方法評價，允許選擇用於反應之適當溫度及壓力。大體而言，較低分子量及增加配位基圈(ligand sphere)之轉動熵之官能基團之存在產生在典型的排氣溫度及增加的蒸汽壓力下生成液體之熔點。

含有XMn(CO)₄ 核心及η-3-鍵結單陰離子4電子供體配位基之最佳化金屬配位錯合物可供本發明之沉積方法使用，η-3-鍵結單陰離子4電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，最佳化金屬配位錯合物將具有對於足夠蒸汽壓力、在選定之基材溫度下足夠熱穩定性及足夠反應性的所有要求，以在薄膜或冷凝中無非所要之雜質的情況下於基材表面上產生自限制的反應。足夠蒸氣壓力保證來源化合物之分子以足夠濃度存在於基材表面，以使完全自飽和反應能夠進行。足夠熱穩定性保證來源化合物不會受制於熱分解，熱分解在薄膜內產生雜質。

基於具有Mn(CO)₄ 核心及η-3鍵結單陰離子4電子供 體配位基的錳(I)的任何金屬配位錯合物皆可用於本發明之薄層薄膜沉積之方法中，η-3鍵結單陰離子4電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺及烯丙基或η-2鍵結脒配位基，任何金屬配位錯合物包括但不限於由化學式(I)、化學式(II a)、化學式(II b)、化學式(III)表示，並具有適當蒸汽壓力性質之錯合物。

雖然本發明已經參閱特定實施例進行描述，應理解該等實施例僅係本發明之原理及應用之說明性實施例。熟習該項技術者應明白，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可以對本發明之方法及設備進行各種修改及變動。因此，本發明意欲包括在隨附申請專利範圍及申請專利範圍之同等物之範疇內之修改及變動。

第1圖係圖示用於合成含有Mn(CO)₄ 核心之配位錯合物與η-3鍵結單陰離子4-電子供體配位基的可能方法之示意圖，η-3鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自脒、混合烯-醯胺、及烯丙基或η-2脒。

第2圖係根據本發明利用代表性金屬配位錯合物之ALD製程之說明。

Claims (20)

1. 一種金屬配位錯合物，該金屬配位錯合物具有一結構，該結構表示為： 其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。
2. 如請求項1所述之金屬配位錯合物，其中R₁ 及R₃ 係相同的。
3. 如請求項1所述之金屬配位錯合物，其中R₂ 係一拉電子基團。
4. 如請求項1所述之金屬配位錯合物，其中R₂ 係一給電子基團。
5. 一種經由原子層沉積沉積錳金屬之方法，該方法包含以下步驟： 將一基材之一表面與一氣相金屬配位錯合物接觸，該氣相金屬配位錯合物具有化學式XMn(CO)₄ ，其中X係一η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基，該η-3-鍵結單陰離子4-電子供體配位基選自烯丙基及烯-醯胺，以使在該表面上形成一層，該層包含藉由錳鍵結至該表面之該金屬配位錯合物；及將該鍵結金屬錯合物與一還原氣體接觸，以使在該鍵結金屬配位錯合物與該還原氣體之間發生一交換反應，從而分離該鍵結金屬錯合物並在該基材之該表面上產生元素錳之一第一層。
6. 如請求項5所述之方法，其中該錳係在三個連續原子處鍵結至該配位基，該三個原子包含碳、氮及碳及氮之組合。
7. 如請求項5所述之方法，其中該金屬配位錯合物具有一結構，該結構表示為： 或 其中R₁ 及R₃ 係各自獨立之氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素。
8. 如請求項7所述之方法，其中R₁ 及R₃ 係相同的。
9. 如請求項7所述之方法，其中R₂ 係一拉電子基團。
10. 如請求項7所述之方法，其中R₂ 係一給電子基團。
11. 如請求項7所述之方法，其中該基材係一半導體晶圓。
12. 如請求項5所述之方法，其中該還原氣係氫氣。
13. 如請求項5所述之方法，進一步包含以下步驟：在添加該還原氣體之前用一惰性氣體淨化過量未反應的氣相金屬錯合物。
14. 如請求項5所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： a.將該基材表面上之元素錳之該第一層與該氣相金屬配位錯合物接觸，以使在該金屬錯合物與元素金屬之該第一層之間發生一交換反應，從而部分地分離該金屬錯合物並在該表面上產生一第二層，該第二層包含藉由錳鍵結至該第一元素錳層之該部分分離之金屬錯合物；及b.將該第二層之該鍵結金屬錯合物與一還原氣接觸，以使在該鍵結金屬錯合物與該還原氣之間發生一交換反應，從而分離該鍵結金屬錯合物並在該基材之該表面上產生元素錳之一第二層。
15. 一種藉由原子層沉積沉積錳金屬之方法，該方法包含以下步驟：將一基材之一表面與一氣相金屬配位錯合物接觸，該氣相金屬配位錯合物具有化學式XMn(CO)₄ ，其中X係一脒配位基，該脒配位基具有一結構，該結構表示為： 或 其中R₁ 及R₃ 係各自獨立的氫、C_1-6 烷基、芳基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、炔基、氮或CF₃ ，且R₂ 係氫、C_1-6 烷基、醯基、醛、酮、C_2-4 烯基、氮、CF₃ 、氧或鹵素，以使在該表面上形成一層，該層包含藉由錳鍵結至該表面之該金屬配位錯合物；以及將該鍵結金屬錯合物與一還原氣接觸，以使在該鍵結金屬配位錯合物與該還原氣之間發生一交換反應，從而分離該鍵結金屬錯合物並在該基材之該表面上產生元素錳之一第一層。
16. 如請求項15所述之方法，其中R₁ 及R₃ 係相同的。
17. 如請求項15所述之方法，其中R₂ 係一拉電子基團。
18. 如請求項15所述之方法，其中R₂ 係一給電子基團。
19. 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：在添加該還原氣體之前用一惰性氣體淨化過量未反應的氣相金屬錯合物。
20. 如請求項15所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：a.將該基材表面上元素錳之該第一層與該氣相金屬配位錯合物接觸，以使在該金屬錯合物與元素金屬之該第一層之間發生一交換反應，從而部分地分離該金屬錯合物並在該表面上產生一第二層，該第二層包含藉由錳鍵結至該第一元素錳層之該部分分離金屬錯合物；及b.將該第二層之該鍵結金屬錯合物與一還原氣接觸，以使在該鍵結金屬錯合物與該還原氣之間發生一交換反應，從而分離該鍵結金屬錯合物並在該基材之該表面上產生元素錳之一第二層。