[发明专利]用于铜膜化学汽相沉积的新型有机亚铜前体

说明书

发明领域

本发明涉及用于高纯度铜膜化学汽相沉积的新型有机亚铜前体；以及使用该前体制备铜膜的方法。

发明背景

迄今为止，许多金属，如钨和铝已被广泛地用作许多电子器件如半导体的互连材料。然而，铝互连(电阻率：约2.7μΩ·cm)倾向于受到电迁移问题的影响，而钨却有着高电阻率的问题(电阻率：约5.4μΩ·cm)。因此，近来试图用具有高导电性的(电阻率：约1.67μΩ·cm)和抗电迁移的铜，来作为在高级器件如大规模半导体集成电路中的互连材料。

金属互连典型地是用金属有机前体化合物由化学汽相沉积(CVD)方法形成的，而在此之前，Cu膜是用各种有机铜(Ⅱ)前体，如Cu(Ⅱ)(hfac)₂制备的，其中的hfac是指六氟乙酰基丙酮酸盐。然而，使用Cu(Ⅱ)前体的CVD方法要求高的沉积温度，并且，所得到的Cu膜常常被各种杂质污染。

近来已有关于可用于低温选择性的CVD方法的有机铜(Ⅰ)前体化合物的报道。例如，Norman等人分别在美国专利5，085，731和Electrochemical and Solid-State Letters(电化学和固态通讯)，1(1)32-33(1998)中公开了在低温CVD方法中应用有机亚铜前体，如(hfac)Cu(Ⅰ)(VTMS)(VTMS：乙烯基三甲基甲硅烷)和(hfac)Cu(Ⅰ)(ATMS)(ATMS：烯丙基三甲基甲硅烷)在导电性基片表面选择性地沉积Cu膜。但是，上述CVD方法的产率很低，这是因为有机铜前体的低蒸汽压和低热稳定性。

美国专利5，098，516教导了Cu(Ⅰ)-烯烃前体，如(hfac)Cu(Ⅰ)·COD(COD：环辛二烯)和(hfac)Cu(Ⅰ)·NBD(NBD：降冰片烯(norbonadiene))在低温CVD方法中的应用。上述的Cu(Ⅰ)-烯烃前体是固态的，并且必须在低于它们的热分解温度下升华，例如，对于(hfac)Cu(Ⅰ)·COD，其热分解温度为约105℃。因此，公开于美国专利5，098，516中的CVD方法受到了在其大量生产体系中固态前体难以处理的影响。而且，该使用例如(hfac)Cu(Ⅰ)·COD的铜膜CVD方法要求高于150℃的相对高的基片温度，并且，所得到的铜膜常常质量低劣。

发明概述

由此，本发明的主要目的是提供一种有机铜(Ⅰ)前体，该前体能够有利地应用于低温CVD方法，用于大量生产不含污染物的铜膜。

根据本发明的第一方面，提供了一种通式(Ⅰ)的有机亚铜化合物其中：R₁，R₂和R₃各自独立地为C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、芳基或芳氧基，R₄和R₅各自独立地为氢、氟、C_nF_2n+1或C_nH_2n+1基团，n是1到6的整数，R₆是氢、氟或C_1-4烷基，并且m是1或2，当m是1时，代表C≡C，而当m是2时，C代表C=C。

按照本发明的另一方面，提供了一种在基片上沉积铜膜的方法，该方法包括蒸发通式(Ⅰ)的化合物，并将所得到的蒸汽与基片接触。

附图的简要说明

从以下参考附图所进行的描述中，本发明的上述和其他目的将变得明显，附图中：

图1描述了由TGA(热重力分析仪)和DSC(差示扫描量热仪)分析的本发明的有机亚铜前体((hfac)Cu(DMB))的热分解特征；

图2显示了由TGA和DSC分析的(hfac)Cu(VTMS)的热分解特征；

图3示出了本发明的有机亚铜前体((hfac)Cu(DMB))和(hfac)Cu(VTMS)由温度变化所决定的蒸汽压变化；

图4显示了在CVD方法中使用本发明的有机亚铜前体((hfac)Cu(DMB))，(hfac)Cu(VTMS)和(hfac)Cu(ATMS)时作为基片温度函数的铜膜沉积的速率；以及

图5显示了由本发明的前体((hfac)Cu(DMB))得到的铜膜的电阻率随基片温度的变化。

发明的详细描述