[发明专利]有机金属化合物及利用其的薄膜

说明书

本发明的有机金属化合物及利用其的薄膜满足高挥发性、优异的化学和热稳定性，并且即使在低温下也具有显着提高的薄膜沉积速率。而且可以实现改善由于副产物引起的特性劣化，具有优异的阶梯覆盖率，具有高介电常数而在电气上具有等效氧化膜厚度(EOT)且在物理上不发生隧道效应的厚度的薄膜。

技术领域

本发明涉及一种有机金属化合物及利用其的薄膜，更具体而言，涉及满足高挥发性、优异的化学和热稳定性，并且即使在低温下也具有显着提高的薄膜沉积速率的有机金属化合物及利用其的薄膜。

背景技术

最近，为了制造纳米级集成器件，已经研究了如金属、半导体和氧化物等各种薄膜的应用。在形成这些各种薄膜的过程中，随着器件继续极微细化，新形式的器件不断问世，从而具有纳米级、复合形式的结构且在原子层水平能够调节厚度的薄膜沉积工艺的必要性和保形性(conformality)的重要性均在增加。目前，作为电子设备的核心的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)的栅极结构中使用的栅极氧化物基于氧化硅(silicon oxide)。然而，随着器件尺寸的纳米化，发生如漏电流增加和形成栅耗尽层等的问题，并且，为了解决这些问题，已经进行了利用具有高介电常数的新型氧化物的许多尝试。在各种高介电常数氧化物中，研究最多的材料是基于HfO₂的氮掺杂HfO_xN_y和作为硅酸盐材料的HfSi_xO_y等，虽然已应用这些材料来在提高电荷迁移率和可靠性方面取得了良好的成就，但在介电常数的增加、热稳定性及界面特性方面仍然存在问题。为了解决这些问题，研究侧重于利用原子层沉积法的高介电常数薄膜的沉积工艺和其特性、各种高介电常数材料的沉积工艺开发、新工艺方法的开发以及在纳米器件上的应用。

作为使用有机金属化学气相沉积法或原子层沉积法沉积金属薄膜或金属氧化物或金属氮化物的前体，最具代表性的是作为金属卤化物类化合物的金属五氯化物(Metalpentachloride，MCl₅(M＝V、Nb、Ta))。然而，这些金属五氯化物具有如下问题：1)作为在室温下具有低蒸气压的固态化合物，由于薄膜沉积速率低而难以应用于半导体批量生产过程；2)发生氯化物污染。

另一方面，作为用于沉积金属氧化物的具代表性的前体化合物，存在金属醇盐类化合物。尤其，由式M₂(OEt)₁₀(M＝Nb、Ta)表示的金属乙醇氧化物前体化合物是由于在室温下以高挥发性液体存在而最广泛用于通过MOCVD和ALD工艺沉积金属氧化膜。但是，这些金属醇盐化合物具有如下问题：1)热稳定性低，因此在沉积时的基质温度为300℃以上时由于前体的分解而阶梯覆盖率降低；2)碳污染增加。

并且，金属亚氨基/酰胺类化合物具有如下问题：1)可能的ALD工艺温度低于325℃；2)薄膜的结晶度低；3)沉积的薄膜中碳等的污染较多。另外，4)尤其，不仅在应用于50nm以下的DRAM工艺中还在应用于快闪记忆体(Flashmemory)领域的栅极和电容器介电材料的方面，存在漏电流较高的问题。

并且，近年来，作为半导体集成电路的布线膜，Cu布线膜的使用正在扩大。然而，在32nm节点以后的尖端装置的Cu布线膜形成过程中，难以通过当前的电镀法将Cu填埋于孔和沟槽中。这是因为在目前的情况下，通过PVD法形成作为Cu布线膜的基底层所需的阻挡金属膜，因此难以进行其微细化，无法获得令人满意的基底层。因此，目前要求对相对于阻挡金属膜具有大纵横(aspect)比的孔、沟槽等的高覆盖率、非常薄的膜及高阻隔性。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为了解决上述问题而研制的，本发明的目的在于提供满足高挥发性、优异的化学和热稳定性，并且即使在低温下也具有显着提高的薄膜沉积速率的有机金属化合物及利用其的薄膜。

用于解决问题的方案