[发明专利]用于半导体领域的新型钴前体

说明书

技术领域

概括而言，本发明涉及半导体制造领域。更具体地，本发明涉及用于在基底上沉积含钴膜的前体。 

背景技术

硅化钴是可用于电子领域、特别是有关集成电路和微电子器件的制造的化合物。随着器件规模逐渐减小，因硅化钴良好的热和化学稳定性、低电阻率、宽的加工范围和与硅晶体晶格的小的不匹配(这使得硅化钴可以在硅上取向附生地生长)，对于硅化钴的关注日增。 

相较于其它沉积方法，例如，物理气相沉积(PVD)法，例如溅射、分子束取向附生和离子束植入，ALD(原子层沉积)和CVD(化学气相沉积)是沉积金属和金属硅化物膜的特别有用的技术。ALD和CVD还可用于在制造电子装置的设计中提供灵活性，包括减少提供合意产物所需的加工阶段的数的可能。 

众多金属的ALD和CVD因为缺乏合适的前体化合物而受阻。例如，常规钴有机金属前体，例如Co(acac)₂、Co(acac)₃(acac：乙酰基丙酮配体)、Co₂(CO)₈、Co(C₅H₅)₂(二茂钴)、Co(C₅H₅)(CO)₂和Co(CO)₃(NO)，未曾被证实具有用于形成装置质量的硅化钴膜的令人满意的性质。其它前体(例如Co(acac)₂和Co(acac)₃)的蒸气压低，并因此需要高温来制造足以支持CVD或ALD的蒸气流。含有羰基的分子有可能发生分解，特别是在暴露于光或热期间，这会导致非常有害的有毒CO分子释出。含膦的分子因为相同的原因而不合格。有机膦非常危险，而PF₃具有毒性且可能会导致不合意的磷污染及氟诱发的腐蚀/损害。这样的化学品可能会因此而受到严格的限制。例如，Co₂(CO)₈是挥发性的，并且可以在不添加还原剂的 情况下制造钴金属涂层，但因为过于热不安定，在储存期间内(甚至在真空下或在惰性气氛中)发生竞争性副反应和分解，以致于无法成为实用的CVD前体。类似地，当沉积在低于350℃进行或采用低于500标准立方厘米(sccm)的氢流进行时，Co(CO)₃(NO)可使得所得的钴和硅化钴层遭受无法接受的碳和氧的污染。二茂钴可用于沉积钴膜，但这样的膜会有严重的碳和氧污染问题，即使使用氢作为还原剂也是这样。 

因此，需要适于ALD和CVD应用的钴前体。 

发明概要

本文描述了用于沉积含钴膜的方法和前体。概括而言，所公开的前体化合物利用与钴偶合的戊二烯基或环戊二烯基配体来提高热稳定性。所述方法和组合物可用于多种沉积法中，并且所述组合物具有数个优点，例如，在室温下的热稳定性，和不存在有毒的磷化合物。此方法和组合物的其它方面将更详细地描述于下文。 

在一个实施方案中，用于在一个或多个基底上沉积含钴膜的方法包括将钴前体引入装有一个或多个基底的反应室中。所述钴前体具有下述通式： 

(R_yOP)_x(R_tCp)_zCoR’_u

其中 

-R_yOP是被取代或未被取代的戊二烯基(Op)配体，其中独立选择的y个R配体在戊二烯基配体上任何位置中； 

-R_tCp是被取代或未被取代的环戊二烯基(Cp)配体，其中独立选择的t个R配体在环戊二烯基配体上任何位置中； 

-R是配体，独立地选自由具有1至4个碳原子的烷基、氢基、烷基酰胺、烷氧基、烷基甲硅烷基酰胺、脒基(amidinate)、异腈和羰基组成的组，且其中各R可与另一个R相同或不同； 

-R’是配体，选自由具有偶数个π键的具有1至4个碳原子的烷基组成的组，且其中各R’可与另一个R’相同或不同； 

-y是0至7的整数，优选y＝2和各R是甲基； 

-x是0至1的整数； 

-t是0至5的整数，优选t＝1，和各R是甲基； 

-z是0至1的整数；和 

-u是1至2的整数。 

然后使所述钴前体沉积以在反应室中的基底上形成含钴膜。