[发明专利]用于钴的化学气相沉积的卤炔基六羰基二钴前驱物

说明书

本发明涉及桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物及其超高纯度形式、制造方法以及在气相沉积方法中使用这些桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物的方法。本发明的一个方面涉及式Co₂(CO)₆(R³C≡CR⁴)的超高纯度桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物，其中R³和R⁴为不同的有机部分并且R⁴比R³更具负电性或更具吸电子性。

技术领域

本发明涉及高纯度、低电阻率的气相沉积的钴材料以及用于在衬底上形成这种高纯度、低电阻率的钴的前驱物和方法。通过前驱物和方法所沉积的钴材料可用于制造半导体产品、平板显示器和太阳能电池板。

背景技术

发现钴在半导体制造中的用途不断增加。例如，随着特征和线宽尺寸减小，在微电子装置中二硅化钴已逐渐取代硅化钛。目前也在考虑将钴作为铜线上的导电帽或作为铜线和接触点的阻挡层/粘附层衬垫的一部分、作为封装材料、作为用于无电镀和电镀方法的种子材料、以及在集成电路的线路和互连件中作为铜的替代材料。钴另外由于其用于数据存储应用的磁特性及其用于自旋电子学应用的潜力而引起关注。

互连件是集成电路的基干，提供电源和接地以及时脉和其它信号的分配。局部互连件包含连接栅极与晶体管的线，中间互连件提供集成电路的功能区块内的线路，全域互连件分配时脉和其它信号并提供用于整个集成电路的电源和接地。互连件日益成为决定集成电路的系统性能和功耗的主要因素。

在将铜用作金属化材料的集成电路装置的制造中，已研发钴衬垫和后段工程(BEOL)互连帽用于保护铜互连件。最近，由于与电子迁移有关的问题，所以已提出更换铜互连件。尽管各种钴前驱物已应用于这种互连件制造，但是气相沉积的钴薄膜一直受到过量残留碳和氧杂质的困扰，其继而引起这种薄膜展现相对较低的导电性(电阻率50微欧-厘米)。

不断需要形成集成电路的互连件和其它金属化特征的高纯度、低电阻率的气相沉积的钴膜和其它沉积的钴结构。

使用多种桥联烷基炔基六羰基二钴前驱物，如丁基乙炔六羰基二钴(CCTBA)用于钴薄膜的气相沉积伴随的问题在于其粘度和相对较低的蒸气压。CCTBA在0.8托(106.7 Pa)下的沸点为52℃，且在25℃下呈红色液体状存在，使得其需要额外加热以用于将蒸气递送至沉积方法。然而，这种额外加热会促进桥联烷基炔基六羰基二钴前驱物分解。此外，桥联烷基炔基六羰基二钴前驱物的一部分在气相沉积方法期间相对稳定且因此可在沉积的钴膜中留下残余杂质(如碳)，所述杂质增加了膜的电阻率。

本发明的目标为解决上述问题中的至少一个或与现有技术有关的另一个问题。

发明内容

根据第一方面，本发明提供用于钴膜的气相沉积方法的前驱物或前驱物组合物，所述前驱物或前驱物组合物包含：式Co₂(CO)₆(R³C≡CR⁴)的桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物，其中R³和R⁴为不同有机部分并且R⁴相对于R³为吸电子有机部分。

低前驱物挥发性和沉积的钴膜的高电阻率的问题可通过使用规定的桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物来解决，其中所述二钴前驱物用在炔的一侧上具有高电负性基团的不对称炔衍生物官能化。与CCTBA相比，所述桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物可具有低粘度并且可在室温下用于鼓泡器中以提供具有低电阻率并且所并入杂质(如碳)的量较少的气相沉积钴膜。

R³和R⁴中的至少一个包含一或多个卤素原子，即为经卤基取代的有机部分。桥联不对称卤炔基六羰基二钴前驱物可任选地具有以下结构：其中R³和R⁴中的一个包含一或多个卤素原子且另一个不含卤素原子。