[发明专利]用于沉积含锰膜的二-吡咯-2-醛亚胺化锰前体

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月3日提交的美国临时申请号为61/409,841和2010年11月5日提交的美国临时申请号为61/410,582的权益，将其全部内容引入本文供参考。

技术领域

公开了二(吡咯-2-醛亚胺化)锰配合物和制备此配合物的方法。还公开了通过原子层沉积(ALD)或者化学气相沉积(CVD)使用所述配合物沉积含锰的膜的方法。

背景技术

在超大规模集成电路(ULSI)中用于32nm和更大技术节点的Cu互联结构的性能和可靠性已经受到了相当大的关注。先进的技术节点需要小于5nm的均匀阻隔厚度，并且具有良好的扩散阻隔特性和对于Cu具有优良的粘合性。化学-机械抛光的铜表面和介电覆盖材料之间较弱的粘合性会导致Cu的快速电迁移和早期的接线故障。然而，传统的物理气相沉积(PVD)方法主要由于不良的阶段覆盖而遭遇了很多困难。

为了克服这些问题，建议使用Cu-Mn合金的自形成的的MnSi_xO_y扩散阻隔层来增强Cu和介电绝缘体之间的界面，且不增加Cu的电阻率。锰仅仅渗透进入硅酸盐内达到少许纳米以制成共形的非结晶硅酸锰层。发现MnO_x和MnSi_xO_y相是对于Cu、O₂和水蒸气的扩散而言非常好的阻隔。

作为周期表第七列的元素，含锰膜的沉积由于锰源的低热稳定性而面临挑战性。因此，很少的热稳定和挥发性的锰前体能用于CVD或者ALD工艺。

例如，二(2，2，6，6-四甲基庚二酮化)锰(Mn(tmhd)₂)(Nilsen，固体薄膜(Thin Solid Films)444(2003)44-51；Nilsen，薄膜，468(2004)65-74)和二环戊二烯基锰(MnCp₂，Mn(Me4Cp)₂)(Burton，固体薄膜，517(2009)5658-5665；Holme，固态离子(Solid State Ions)，179(2008)1540-1544；Neishi，Mater.Res.Soc.Symp.Proc.第1156卷)已经成功地用于通过CVD或ALD沉积MnO_x。

二脒化锰也已经用于沉积含锰的膜(MnSi_xO_y)(Gordon，2008年高级金属化会议；Gordon，J.Electrochem.Soc，第157卷，第6号，pp.D341-D345(2010))。

已经制备了二(2-吡咯醛)亚乙基二亚胺化锰或者亚苯基二亚胺化锰。然而，在此合成中使用Mn₃(Mes)₆(Mes＝2，4，6-三甲基苯基)作为原料，并且可能产生二聚物前体(在相同分子中具有两种化合物)，例如在乙二胺的情况下(NH₂CH₂CH₂NH₂)(Pui，Aurel；Cecal，Alexandru；Drochioiu，Gabi；Pui，Mihaela.Revue roumaine de Chimie(2003)，48(6)，439-443；Franceschi，Federico；Guillemot，Geoffroy；Solari，Euro；Floriani，Carlo；Re，Nazzareno；Birkedal，Henrik；Pattison，Philip.化学-欧洲期刊(Chemistry-A European Journal)，(2001)，7(7)，1468-1478)。

已经考虑二(吡咯-2-醛亚胺化)金属前体(金属＝Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Pt)用于沉积纯金属膜。

为了新型的集成电路设备，正在寻找其它的热稳定的锰源和引入这些材料的方法。

发明内容

本发明公开了一种用于在基质上沉积含锰的膜的方法。提供了反应器，其具有置于其中的至少一种基质。将至少一种含锰前体的蒸气引入反应器中。所述含锰前体具有下式：