使用鎢化合物沉積含鎢膜的方法和用于沉積含鎢膜的包含鎢化合物的前體組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明公開內(nèi)容涉及使用鎢化合物沉積含鎢膜的方法和用于沉積含鎢膜的包含 所述鎢化合物的前體組合物。
【背景技術】
[0002] 在半導體器件的制造中，含鎢（W)膜已被用于各種用途。通常，含鎢膜通過化學氣 相沉積（CVD)法或原子層沉積（ALD)法形成。作為形成含鎢膜的材料，六氟化鎢（WF 6)已 被廣泛使用。
[0003] 然而，隨著按比例縮小的半導體器件的發(fā)展，必需使用不含氟的鎢材料形成含鎢 膜。作為不含氟的用于沉積的前體，已公知各種鎢化合物。然而，通常已知的不含氟的鎢化 合物具有沉積膜含有大量氮或氧的問題，并且因此膜可能具有不希望的膜特性。
[0004] 舉例來說，作為用于形成含鎢膜的有機金屬前體，鎢羰基化合物（W(CO)6)已被 通常公知。化合物中所含的羰基（CO)配體易解離，即使在低溫下也是如此。因此，雖然 這是有利的，因為金屬鎢膜可在不存在額外的反應氣體的情形下于低溫下通過熱解沉 積，但是鎢層的特性可能劣化，由于CO作為反應產(chǎn)物混合入熱沉積鎢層內(nèi)。因此，鎢層 的導電性可能降低[Bing Luo and Wayne L.Gladfelte(2009), "Chapter 7. Chemical Vapor Deposition of Metals:W, Al, Cu and Ru〃in Anthony C Jones and Michael L Hitchman (Eds. )''Chemical Vapour Deposition :Precursors〃，（Page 322), Royal Society of Chemistry]〇

【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明待解決的問題
[0005] 因此，本發(fā)明公開提供使用鎢化合物沉積含鎢膜的方法和用于沉積含鎢膜的包含 所述鎢化合物的前體組合物。
[0006] 然而，本發(fā)明公開待解決的問題不限于上述問題。雖然本文未描述，但是本領域技 術人員通過下面的描述可以清楚地理解本發(fā)明公開待解決的其他問題。 解決問題的方法
[0007] 在本發(fā)明公開的第一個方面，提供了使用鎢化合物沉積含鎢膜的方法，其包括：使 包含由以下化學式1所示的鎢化合物的氣體與襯底表面接觸：
[化學式1]
其中，在以上化學式1中， R1至R6的每一個獨立地包括H或C i 5烷基， L包括具有的碳數(shù)為0-5且包含1至3個氮或氧的非環(huán)狀或環(huán)狀中性配體。
[0008] 在本發(fā)明公開的第二個方面，提供了用于沉積含鎢膜的前體組合物，其包括：由以 上化學式1所示的鎢化合物。 本發(fā)明的效果
[0009] 根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式，可利用使用含有炔配體的鎢化合物沉積含鎢膜的 方法以及用于沉積含鎢膜的包含所述鎢化合物的前體組合物形成含鎢膜。根據(jù)本發(fā)明公 開的一些實施方式，可使用含有炔配體的鎢化合物通過化學氣相沉積（CVD)或原子層沉積 (ALD)形成含鎢膜，并且也可提供用于沉積膜的含有所述鎢化合物的組合物。特別地，根據(jù) 本發(fā)明公開的實施方式，可形成含有更少氮或氧雜質的含鎢膜。 附圖簡要說明
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明公開的制備實施例1制備的鎢化合物W(CO) (CH3CH2C = CCH2CH3) 3的熱重分析（TGA)曲線圖；
[0011] 圖2是根據(jù)本發(fā)明公開的制備實施例1制備的鎢化合物W(CO) (CH3CH2C E CCH2CH3) 3的差示掃描量熱（DSC)曲線圖；
[0012] 圖3A至圖3D提供了根據(jù)本發(fā)明公開的實施例1在襯底溫度為325°C下形成的含 媽膜的橫截面掃描電子顯微鏡（SEM)圖像；
[0013] 圖4A至圖4D提供了根據(jù)本發(fā)明公開的實施例1在襯底溫度為350°C下形成的含 媽膜的橫截面掃描電子顯微鏡（SEM)圖像；
[0014] 圖5提供了根據(jù)本發(fā)明公開的實施例2在襯底溫度為350°C下使用氫氣（H2)氣體 形成的含媽膜的Auger分析結果；
[0015] 圖6提供了根據(jù)本發(fā)明公開的實施例2在襯底溫度為350°C下使用氨（NH3)氣體 形成的含媽膜的Auger分析結果；以及
[0016] 圖7是根據(jù)本發(fā)明公開的實施例3在加入穩(wěn)定劑的情況下和不加穩(wěn)定劑的情況下 用于沉積含鎢膜的前體組合物的熱重分析（TGA)曲線圖。
【具體實施方式】
[0017] 下文中，將參照附圖詳細描述本發(fā)明公開的實施方式，使得本發(fā)明公開可由本領 域技術人員容易地實施。然而，應當注意的是，本發(fā)明公開不限于所述實施方式，而是可以 各種其他方式體現(xiàn)。在附圖中，為了簡單解釋起見，省略了與本描述內(nèi)容無關的部分，并且 在整個文件中相同的參考數(shù)字表示相同的部分。
[0018] 在整個文件中，術語"連接至"或"結合至"用于指一個元件連接或結合至另一個 元件，其包括元件"直接連接或結合至"另一個元件的情況和經(jīng)由又一元件使一個元件"電 連接或結合至"另一個元件的情況。
[0019] 在整個文件中，術語"上"用于指一個元件的相對于另一個元件的位置，其包括一 個元件與另一個元件相鄰的情況和任何其他元件存在于這兩個元件之間的情況。
[0020] 此外，除非上下文另外指示，否則在本文件中使用的術語"包含或包括"和/或"含 有或包括有"意指除了所述組分、步驟、操作和/或元件之外，不排除一個或更多個其他組 分、步驟、操作和/或存在或添加元件。
[0021] 在整個文件中，術語"約或大概"或"基本上"旨在具有與可允許的誤差指定的數(shù) 值或范圍接近的意義，并且旨在防止用于理解本發(fā)明公開內(nèi)容而公開的精確或絕對數(shù)值被 任何不合理的第三方非法或不公平地使用。
[0022] 在整個文件中，術語"的步驟"并不意味著是"用于…的步驟"。
[0023] 在整個文件中，馬庫什型描述中包括的術語"組合"意指選自由馬庫什型中所述的 組分、步驟、操作和/或元件所組成的組中的一個或更多個組分、步驟、操作和/或元件的混 合物或組合，并且因此意指所述公開內(nèi)容包括選自馬庫什組的一個或更多個組分、步驟、操 作和/或元件。
[0024] 在整個文件中，"A和/或B"格式的短語意指"A或B，或者A和B"。
[0025] 在本發(fā)明公開內(nèi)容的整個文件中，術語"烷基"可包括直鏈或支鏈的飽和或不飽和 的C1 i?；駽 i 5烷基，并且可包括例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸 基或其可能的異構體，但可不限于此。
[0026] 在本發(fā)明公開的整個文件中，術語"中性配體L"可包括非環(huán)的或環(huán)狀的化合物，各 自的碳數(shù)范圍為0-5個并且包含1-3個選自氮或氧的雜原子，并且可包括例如選自由具有 未共享電子對的原子或分子、C0、CS、NO、C0 2、CS2、NH3、H2O、胺、醚、烷基腈、異氰化物及其衍 生物組成的組的成員，但可不限于此。
[0027] 在本發(fā)明公開的整個文件中，術語"配位鍵"是指鍵，其中用于形成所述鍵的電子 形式上僅由所述鍵中所涉及的兩個原子中的一個貢獻。通常，配位化合物例如絡合物的中 心的中心金屬通過配位鍵鍵合至圍繞所述中心金屬的配體。
[0028] 在下文中，詳細描述本發(fā)明公開內(nèi)容的實施方式，但本發(fā)明公開內(nèi)容可不限于此。
[0029] 在本發(fā)明公開內(nèi)容的第一個方面，提供了使用鎢化合物沉積含鎢膜的方法，其包 括：使包含由以下化學式1所示的鎢化合物的氣體與襯底表面接觸：
[化學式1]
其中，在以上化學式1中， R1至R6的每一個獨立地包括H或C i 5烷基， L包括具有的碳數(shù)為0-5且包含1至3個氮或氧的非環(huán)狀或環(huán)狀中性配體。
[0030] 在本發(fā)明公開的實施方式中，C15烷基可包括選自由甲基、乙基、正丙基、異丙基、 正丁基氧基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、3-戊基及其 異構體所組成的組中的成員，但可不限于此。
[0031] 在本發(fā)明公開的實施方式中，L可包括選自由一氧化碳（CO)、一氧化氮（NO)和乙 腈（CH 3CN)所組成的組中的成員，但可不限于此。
[0032] 在本發(fā)明公開的實施方式中，鎢化合物可包括選自由W(CO) (HC = CH)3、W(CO) (CH3C = CCH3) 3、W(CO) (CH3CH2C = CCH2CH3) 3、W(CO) (CH3 (CH2) 2C = C (CH2) 2CH3) 3、W (CO) (HC = CCH3) W(CO) (HC = CCH2CH3) W(CO) (HC = C (CH2) 2CH3)3^ W(CO) (HC = C (CH2) 3CH3) W(CO) (HC = C (CH2)4CH3) W(CO) (CH3C = CCH2CH3) 3)3 ^ W(CO) (CH3C = C (CH2) 2CH3) W(CO) (CH3C = C (CH2)3CH3) W(CO) (CH3CH2C = C (CH2) 2CH3)3^ W(CO) (HC = CCH (CH3) 2) ff (CO) (HC 三 CC