專利名稱：用于銅互連的氮化鈷層及它們的形成方法
用于銅互連的氮化鈷層及它們的形成方法
相關(guān)申請本申請按照35U. S. C. Sll9(e)要求2007年4月9日提交 的共同待審美國申請No. 60/922, 485的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該申請以 其全文并入本文。本申請按照35 U.S.C. § 119(e)要求2007年10月5日提 交的共同待審美國申請No. 60/998， 023的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該申請 以其全文并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于微電子的銅互連和沉積含金屬層的方法。
銅替代鋁作為微電子器件例如微處理器和存儲器的布線所 選用的材料。 一般通過電鍍法將銅置于絕緣體例如二氧化硅的孔洞和 溝槽內(nèi)。然后拋去器件表面的多余銅。用絕緣材料封蓋其中刻蝕有孔 洞和溝槽的結(jié)構(gòu)以便開始下一級(level)布線。為了使細銅線經(jīng)受得住拋磨處理，銅必須強有力地附著于 絕緣體。在制造的剩余部分和器件使用中還必須維持附著。在目前使 用的技術(shù)中，使用濺射氮化鉭(TaN)和鉭金屬(Ta)的雙層結(jié)構(gòu)來提供這 種附著。TaN提供了對絕緣體的強有力附著，而Ta強有力地附著至銅 的濺射籽晶層，另外的銅電鍍到該層上。Ta還防止氧和水侵蝕銅線。半導體例如硅中存在銅導致了可阻礙半導體中形成的晶體 管正常工作的缺陷。銅還提高通過置于銅線之間的絕緣體例如二氧化 硅的電流泄露。因此，銅布線的使用需要包圍銅線的有效擴散阻擋層， 以保持銅限定在其合適的位置。在目前的技術(shù)中，濺射的TaN充當擴 散阻擋層。銅還具有沿電子在電路中流動的方向移動的傾向。如果在
6銅互連中形成足夠大的空隙，則該電遷移過程可導致提高的電阻或甚 至開路。大多數(shù)這種不希望的移動沿銅的表面發(fā)生。可通過用抑制電
遷移的材料包圍銅互連來維持長的壽命。鉭金屬(Ta)在目前使用的銅 互連的底部和側(cè)部起到這種作用。銅布線的頂部(未連接到上級的那 些部分)典型地被氮化硅或碳化硅覆蓋，盡管這些材料在降低銅的電 遷移方面不如Ta有效。如國際半導體技術(shù)藍圖(ITRS)每年所公布的，在將來的微 電子器件、工業(yè)設計中，需要基于較薄的阻擋層、附著層和籽晶層的 較窄布線。ITRS預測，目前使用的濺射Cu/TaN/Ta將不能夠滿足這些 預計需要。濺射涂層的不良保形性意味著在接近孔洞和溝槽的頂部需 要比必要層更厚，以便在這些結(jié)構(gòu)的下部提供足夠的厚度。在要件 (feature)頂部附近產(chǎn)生的"突出物(overhang)"使得電鍍的銅難以 填充孔洞和溝槽而不留下空隙，這提高了電阻并且加劇了電遷移誘發(fā) 的不穩(wěn)定性。已建議將鈷(Co)金屬作為互連中Ta附著層的替代。Co膜 可為氣相沉積(CVD或ALD)的，比濺射的Ta具有更好的保形性。然 而，當將銅氣相沉積到鈷表面上時，銅傾向于聚結(jié)成多個分離的核， 從而形成具有低電導率的相對粗糙的膜。還建議將釕(Ru)金屬作為互連中Ta附著層的替代。Ru膜 可為氣相沉積(CVD或ALD)的，比濺射的Ta具有更好的保形性。當 將銅氣相沉積到Ru上時，在合適的條件下制備時銅層可為平滑且高度 導電的。然而，Ru是昂貴的金屬，并且對于大規(guī)?；ミB應用Ru不可 按足夠的量獲得。另外，Ru不是氧的良好擴散阻擋體。因此，目前的互連技術(shù)缺乏其上可以沉積平滑且高度導電 的銅層的保形、廉價的附著層和氧擴散阻擋層。
概述公開了這樣的材料和技術(shù)，該材料和技術(shù)確保銅和周圍材料之間的牢固附著，提供阻擋層以防止銅從布線擴散出以及氧或水擴 散到布線內(nèi)，并且保持銅線不受它們所承載的電流損害。描述了保形、廉價的氮化鈷(CoJ)層，可以將平滑且高度 導電的銅層沉積到其上。CoxN的組成典型地為約x-l至約x=10，可例 如為約3至6。在一個實施方案中，x為約4，對應于化合物Cca。不 要求x是整數(shù)。可以通過包括物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)方 法的任何方便的方法沉積COxN層。可在提供保形涂層的沉積條件下進 行CVD。在一個實施方案中，通過CVD由脒基(amidinate)鈷的蒸 氣、氮源例如氨和還原性源例如氫氣來沉積COxN層。任選地，在沉積含鈷層之前可以沉積銅擴散阻擋層例如非 晶態(tài)TaN、 TaC、 WN、 WC或MoN、或者它們的混合物?？梢酝ㄟ^任何方便的方法例如CVD、 PVD、化學還原或電化 學沉積在COxN層上沉積銅層。在一個實施方案中，首先通過CVD沉積 薄銅層，接著電化學沉積較厚的銅層。在另一個實施方案中，通過首先沉積氧氮化銅層的平滑層、 接著將氧氮化銅還原為銅金屬來制備銅層。該金屬層具有低的表面粗 糙度并且可具有例如小于5 nm或小于1 nm的RMS粗糙度。CoJ層的使用提供了平滑的附著層并且提供了用于形成高 度導電且強有力附著的銅層的襯底，用以例如制造電子元件、電路、 器件和系統(tǒng)。由下文的描述和附圖以及由權(quán)利要求書，將清楚本發(fā)明 的其它特征和優(yōu)點。在另 一方面，可以通過將襯底暴露于包含一種或多種脒基
金屬的蒸氣的氣態(tài)混合物由化學氣相沉積形成包含金屬的層，所述金 屬選自金屬鋰、鈉、鉀、鈹、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭和其它鑭系金 屬、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鴒、錳、錸、鐵、釕、鈷、銠、 鎳、鈀、銀、鋅、鎘、錫、鉛、銻和鉍。在一個或多個實施方案中，氣體混合物包含另外的反應物例如還原劑、或者含氧或含氮氣體。在一個或多個實施方案中，氣體混合物包含脒基鈷和氣態(tài) 的氮源以及氫還原劑?？色@得氮化鈷層。可使用其它脒基金屬源。在一個或多個實施方案中，氣體混合物包含脒基銅。該氣 體混合物可以包含氣態(tài)的氧源并且可獲得氧化銅層。可使用其它脒基 金屬源。在一個或多個實施方案中，氣體混合物包含脒基銅，并且 氣體混合物可以包含氣態(tài)的氧源和氣態(tài)的氮源。可獲得氧氮化銅層。 可使用其它脒基金屬源。在其它實施方案中，在沉積含銅膜期間或之后提供還原性 源例如氫來形成銅金屬層。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的互連溝槽和過孔的示意性橫截面。圖2是C04N膜的電子衍射圖案。圖3是包含該圖3的右半部(框圖3)所描繪的COxN層和 Cu層的雙層膜的電子衍射圖案，以及單獨C04N膜(1,圖3的左上象 限)和還包含Cu20層的銅金屬膜(2，圖3的左下象限)的對比電子 衍射圖案。
詳細i兌明在圖1中以示意性橫截面示出了包括傳導溝槽100和過孔 (孔洞)11G的電子器件例如集成電路?？筛鶕?jù)本領(lǐng)域公知的方法通 過常規(guī)光刻并在復合絕緣層30、 40、 50和60中刻蝕溝槽IOO和過孔 (孔洞)IIO制得該結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)構(gòu)建在平坦表面之上，該平坦表面包含絕緣區(qū)域10 和形成下一較低級布線的導電區(qū)域20。封蓋層30(典型地是氮化硅或 碳化硅)位于由絕緣區(qū)域10和導電區(qū)域20限定的表面上方，接著是絕緣層40、止蝕(etch-stop)層50和另一個絕緣層60。本領(lǐng)域已 知的絕緣材料包括二氧化硅、氟化二氧化珪(f luorinated silicon dioxide)和碳氧化珪(silicon oxide carbide)，其典型地通過等 離子體增強化學氣相沉積(PECVD)制得。典型的止蝕材料包括PECVD 氮化硅、碳化硅和碳氮化硅。然后通過光刻法貫穿絕緣層刻蝕溝槽100 和孔洞(過孔)110。 一旦形成，用銅填充溝槽和孔洞以形成下一較高 級的導電布線。任選地，在氮化鈷或者銅沉積之前可以使器件經(jīng)受另外的 處理步驟。例如，如果一個或多個絕緣層40、 60含有孔隙，則通過 Electrochemical and Solid State Letters, volume 7， G306-G-308 頁(2004)中描述的方法將這些孔隙的開口密封，該文獻通過引用以其 全文并入本文。在一個實施方案中，首先將層表面暴露于與絕緣表面 選擇性地相互作用的催化劑，以在至少部分絕緣表面上形成催化表面。 示例性的催化劑是金屬或準金屬化合物，包括金屬或準金屬的氨基化 物(amide)、脒基化物、烷基化物、醇化物和囟化物。所述金屬或準金 屬可以是鋁、硼、鎂、鈧、鑭、釔、鈦、鋯或鉿。對金屬或準金屬化 合物的暴露時間和/或反應性進行選擇使得在暴露時間期間介電體內(nèi) 部較深的孔隙不暴露于它和/或不與它反應。接下來將該表面暴露于一 種或多種硅烷醇化合物，優(yōu)選在高于室溫的溫度下進行，從而僅在村 底的催化表面上形成氧化硅層。本文中使用的"硅烷醇"是指具有鍵 合至一個或多個羥基(OH)的硅原子的一類化合物；硅烷醇包括烷氧基 硅烷醇、烷氧基烷基硅烷醇和烷氧基硅烷二醇以及它們的取代衍生物。 在表面上的酸位點催化硅烷醇聚合成氧化硅層，該層沉積到絕緣材料 的暴露表面上。當暴露的絕緣材料包括孔隙內(nèi)部或周圍的表面時，氧 化硅在外部孔隙上方橋接并將其密封。這種封孔處理產(chǎn)生平滑和潔凈 的氧化硅層，可將抵抗銅擴散的阻擋層沉積到該氧化硅層上。擴散阻擋層70可以包括非晶態(tài)材料例如氮化鉭(TaNy)、氮 化鴒(WN》、碳化鉭、碳化鴒(WC》或氮化鉬(MoN)的薄層。典型地，y 是約1。擴散阻擋層的一個非限制性目的是防止使用期間銅從結(jié)構(gòu)脫離(escape)。擴散阻擋層的另 一個非限制性目的是促進隨后沉積的C o x N層與下方的絕緣體之間的附著?？梢酝ㄟ^任何有效的方法例如'減射或CVD來沉積擴散阻擋層。CVD可以是優(yōu)選的方法，這是因為CVD擴散阻擋層的較好保形性。舉例如下，在襯底的加熱的表面上使雙(烷基-亞氨基)雙(二烷基氨基)鎢(VI)的蒸氣與氨氣冊3反應以形成氮化鎢涂層。在一些實施方案中，可以在可包含孔洞或溝槽的村底上以形成膜的方式進行反應。鵠化合物可以具有通式1，其中R"表示烷基、氟烷基、或者用優(yōu)選地經(jīng)過選擇以提高化合物揮發(fā)性的其它原子或基團取代的烷
基，其中r是f至w之任一。r"可以彼此相同或不同。
R2 R3
R1——N N-R4
復
1
在某些實施方案中，IT代表烷基、芳基烷基、烯基烷基、炔基烷基、氟烷基、或者用經(jīng)選擇以提高化合物揮發(fā)性的其它原子或基團取
代的烷基，其中r是w至w之任一，且其中iT可以彼此相同或不同。如總體結(jié)構(gòu)2的化合物所示，合適的雙(烷基-亞氨基)雙(二烷基氨基)鎢(VI)化合物包括其中結(jié)構(gòu)1中的烷基R5和R6具有連接至亞氨基氮的叔碳的那些
R2 R3
R1-\ ,N——R4
,、
R1、0 ,N、 ，R5
C CRSVR7 、R6對于上面給出的通式2中的所有Rn,可選擇甲基。在一個或多個實施方案中，該鎢化合物是雙(叔丁基亞氨基)雙(二甲基氨基)鴒(VI);即(tBuN)2(Me2N)2W。
其它合適的化合物包括通過選擇式2的R1、 R4、 R5、 R6、R'、 R8、 R'和R"是曱基而W和f是乙基所獲得的化合物，即雙(乙基甲基氨基)雙(叔丁基亞氨基)鎢(VI)，以及通過選擇式1的R1、 R2、 R3和^基團是曱基而W和^是異丙基所獲得的化合物，例如雙(二甲基氨基)雙(異丙基亞氨基)鎢(VI)。兩個或更多個烷基可以連接形成環(huán)狀化合物，并且所述基團可以包含一些不飽和度例如芳基、烯基或炔基。另外，該化合物可包含中性或陰離子配位體。許多中性配位體是已知的。示例性的中性配位體包括例如烯、炔、膦和CO。許多陰離子配位體是已知的。示例性的陰離子配位體包括甲基、甲氧基和二甲基氨基。認為這些結(jié)構(gòu)促進具有低碳含量的膜的沉積，這是因為對于具有叔碳的烷基容易發(fā)生P氫消除反應。在其它實施方案中，鎢金屬可以被鉬替代。雙(烷基-亞氨基)雙(二烷基氨基)鎢(VI)和鉬(IV)化合物可商購或者可通過任何常規(guī)方法制得。見例如國際申請WO 2004/007796，通
過引用將其并入本文。在如下的條件下沉積氮化鴒膜，即該條件在所沉積的氮化
鎢膜和將該膜沉積到其上的襯底之間產(chǎn)生良好的附著。在一個或多個實施方案中，在一 系列條件中實現(xiàn)了高度均勻氮化鎢膜的氣相沉積，所述條件例如反應物濃度和襯底在反應器內(nèi)的位置。在一個或多個實施方案中，于約200'C-50(TC的相對低的溫度下涂覆襯底。在一些實施方案中，在維持處于約300°C-約500。C溫度的襯底上制備WN膜。在其它實施方案中，使用原子層沉積(ALD)形成氮化鎢層。ALD方法包括將襯底暴露于雙(烷基-亞氨基)雙(二烷基氨基)鎢(VI)化合物的蒸氣一個或多個周期，其中至少部分蒸氣通過自限制(self-limiting)過程吸附在襯底表面上；然后將襯底暴露于活化表面的氨蒸氣中使得該表面準備與另外量的雙(烷基-亞氨基)雙(二烷基氨基)鵠(VI)化合物反應。在國際申請WO 2004/007796中可找到示例性ALD方法的另外細節(jié)，該申請通過引用以其全文并入本文。任選地，在過孔的底部，可以使用定向離子刻蝕來除去覆蓋在導電材料20例如銅上的一些或全部阻擋材料。該步驟允許過孔和下方的銅層20之間以較低的電阻連接。圖l說明了其中在銅層20上方除去了擴散阻擋層的器件。接著，將氮化鈷(CoJ)層8Q沉積到阻擋層上?？梢允褂萌魏畏奖愕姆椒ㄊ┘拥拰?0。 CoJ層通常具有約1-10例如約2-6或約3-5的x值。在一個或多個實施方案中，氮化鈷層中的化合物為Co4N。 x不需要是整數(shù)。在一些實施方案中，Cu,N層是多晶態(tài)的。這種結(jié)構(gòu)促進銅晶粒以相同的取向外延生長。認為這些外延取向的銅晶粒和氮化鈷之間的強有力附著提高了互連結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和壽命。在一個或多個實施方案中，使用CVD沉積COxN層，然而還可考慮其它方法例如濺射。層90是銅籽晶層，其可以通過本領(lǐng)域已知的任何方便方法沉積，所述方法包括化學方法例如CVD或者物理方法例如賊射或PVD。然后使用常規(guī)方法例如本領(lǐng)域公知的電鍍或無電沉積用銅填充溝槽100和過孔110。在某些實施方案中，通過CVD沉積Cca擴散阻擋層。在一種CVD方法中，將脒基鈷與氮的氣態(tài)源和氫混合并且暴露于加熱的襯底以沉積保形氮化鈷層。可通過改變CVD氣體混合物的組成來調(diào)節(jié)COxN層的組成x。 CVD氣體混合物中112與NH3之比的提高增大x值。還可通過在沉積后于180-4Q0'C下對所述層進行退火來調(diào)節(jié)組成。退火
氣氛中&與冊3之比的提高也增大X值。在一個或多個實施方案中，脒基鈷具有結(jié)構(gòu)[M(AMD)x]，其中M是Co，AMD是脒基并且x-2或3。這些化合物中的一些具有結(jié)構(gòu)3，
其中R1、 R2、 R3、 R1,、 R"和R3'是由一個或多個非金屬原子構(gòu)成的基團。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R1,、 R"和f可以相同或不同，
13并且可以獨立地選自氫、烷基、芳基、烯基、炔基、三烷基曱硅烷基
或氟烷基。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R"、 R"和R"可以相同或 不同，并且各自獨立地是含有1-4個碳原子的曱硅烷基烷基或烷基或 卣烷基例如氟烷基。在一個或多個實施方案中，脒基鈷包括雙(N，N'-二異丙基乙脒基)鈷(II)，其對應于在該通式3中取R1、 R2、 R"和R2' 為異丙基，取R3和R"為甲基。另外，該化合物可包含中性或陰離子配 位體。許多中性配位體是已知的。示例性的中性配位體包括例如烯、 炔、膦和C0。許多陰離子配位體是已知的。示例性的陰離子配位體包
括甲基、甲氧基和二甲基氨基。在示例性的CVD方法中，在約8(TC的溫度下將雙(N，N'-二
異丙基乙脒基)鈷(n)蒸氣與氨(Niy氣和氫氣(H2)混合，并且使該蒸氣
混合物流經(jīng)已加熱至100-300°C,優(yōu)選150-250'C且最優(yōu)選170-200'C 溫度的部分完成的互連結(jié)構(gòu)。在擴散阻擋層上形成CoJ層。在一些實 施方案中，C0xN層具有約l-4 nm的厚度或約2-3 nm的厚度。用于制備氮化鈷的替代性CVD前體是雙(N-叔丁基-N'-乙 基-丙脒基)鈷(II)，對應于W和R1'是叔丁基，R2、 R2' 、 R'和r是乙 基，其在室溫下為液體。液體前體比固體前體更易于純化、處理和蒸 發(fā)。脒基銅可商購或者可通過任何常規(guī)方法制得。見例如國際申請WO 2004/046417，通過引用將其并入本文。可使用沉積Co,N層的其它方法。例如，可使用其中將加熱 的襯底暴露于交替的脒基金屬蒸氣和還原性氣體/含氮化合物的ALD 方法來制備CoxN化合物。對于另外信息，見例如國際申請WO 2004/046417，該申請通過引用以其全文并入本文。可通過任何方便的方法將銅導體置于氮化鈷層上，所述方 法包括物理方法例如濺射、和化學方法例如CVD或無電沉積?；瘜W方 法典型地提供較好的保形性?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的既定方法進行銅的CVD。例如， 1， 1， 1， 5, 5， 5-六氟乙酰丙酮三曱基乙烯基硅烷銅(I) (Cupraselec廣) 是用于銅的CVD的源，其應用例如描述于Journal of theElectrochemical Society, volume 145, 4226-4233頁(1998)中，通 過引用將其并入本文。在WO 2004/046417中描述了使用N，IT-二-仲 丁基乙脒基銅(I)的銅的CVD，通過引用將其全文并入本文。在還原性 氣體例如氫存在下于低溫(小于200。C)下的短反應時間(小于幾分 鐘)產(chǎn)生相對平滑的銅金屬膜(均方根粗糙度小于幾納米)。在再一個實施方案中，可以通過沉積氧氮化銅層并將所得 層還原為銅金屬來形成銅層。氧化銅或氮化銅具有比金屬銅更好的可 潤濕性，這產(chǎn)生較高的成核密度和比金屬銅具有更平滑且更為連續(xù)形 貌的連續(xù)薄層。當在不增加銅的聚結(jié)的條件下將氧氮化銅轉(zhuǎn)化為金屬 銅時，可將前體層的平滑形貌轉(zhuǎn)印到銅金屬層。在低溫下進行所沉積 薄膜的還原以避免或減少可導致粗糙或不連續(xù)膜的銅聚結(jié)。例如，可使用(N，IT-二-仲丁基-乙脒基)銅(I)作為上述用 于銅的CVD的源，并與氮源例如氨或肼以及氧源例如02、水蒸氣、臭 氧或過氧化物(如過氧化氫)組合使用。當使用氨和水蒸氣的混合物 作為沉積期間的反應物氣體時，氧和氮均納入到膜中。在低溫下(小 于20(TC )短反應時間(小于幾分鐘)產(chǎn)生非常平滑的氧氮化銅層(均 方根粗糙度為0.4-0.6納米)。例如，通過在〈50。C下暴露于氫等離 子體將該膜還原為銅金屬并且產(chǎn)生非常平滑的膜。使用強還原劑降低 反應溫度并促進平滑金屬層的形成。小于約1 nm和甚至0.5 nm-0.8 的均方根粗糙度是可能的。還可以通過在溶液中化學還原或者通過電 化學還原進行還原。例如，可以通過在中性或堿性電解質(zhì)溶液中電解 來還原氧氮化銅。—旦通過這些方法之一在氮化鈷上形成銅的保形籽晶層， 則可使用電化學沉積使溝槽和過孔填充有銅。電化學沉積具有的優(yōu)點 是其能夠以成本有效的方法提供沒有空隙或縫痕的純銅。使用沉積銅 的常規(guī)方法。在另一方面，可通過混有合適反應性氣體的脒基金屬蒸氣 的CVD制備含金屬膜?？梢酝ㄟ^將襯底暴露于包含一種或多種脒基金 屬的蒸氣的氣體混合物由化學氣相沉積形成包含金屬的層，所述金屬選自金屬鋰、鈉、鉀、鈹、鉤、鍶、鋇、鈧、釔、鑭及其它鑭系金屬、
鈥、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、 、鴒、錳、錸、鐵、4了、鈷、銠、鎳、 鈀、銀、鋅、鎘、錫、鉛、銻和鉍。在一方面，通過將加熱的襯底暴露于包含一種或多種揮發(fā)
底的i面上形成金屬『層來制:含金屬:々^膜。'在一二或多個實施方 案中，所述還原性氣體包括氫氣或曱酸。在一方面，通過將加熱的村底暴露于包含一種或多種揮發(fā) 性脒基金屬化合物的蒸氣和含氮氣體或蒸氣的氣體混合物以便在村底 的表面上形成金屬氮化物涂層來制備含金屬氮化物的薄膜。在一個或 多個實施方案中，所述含氮氣體包含氨或肼。在另 一方面，通過將加熱的襯底暴露于包含一種或多種揮 發(fā)性脒基金屬化合物的蒸氣和含氧氣體或蒸氣的氣體混合物以便在襯 底的表面上形成金屬氧化物涂層來制備含金屬氧化物的薄膜。在一個 或多個實施方案中，所述含氧氣體包括水、氧氣、臭氧或過氧化氫。在一些實施方案中，金屬氧化物是氧化銅，并且通過將加 熱的襯底暴露于包含一種或多種揮發(fā)性脒基銅化合物的蒸氣和含氧氣 體或蒸氣的氣體混合物來制備薄氧化銅膜。例如，所述脒基金屬前體 是(N，『-二-仲丁基-乙脒基)銅(I) 二聚體。在一些實施方案中，金屬氧化物是氧氮化銅，并且通過將 加熱的襯底暴露于包含一種或多種揮發(fā)性脒基銅化合物的蒸氣與含氧 氣體或蒸氣及含氮蒸氣例如氨或肼的氣體混合物來制備薄的氧氮化銅 膜。例如，所述脒基金屬前體是(N，W-二-仲丁基-乙脒基)銅(I)二聚體。在一個或多個實施方案中，通過將形成狀態(tài)的金屬氧化物 或氧氮化物薄膜還原來制備金屬薄膜。例如，可以用還原劑例如氫等 離子體、二氫(dihydrogen)氣體或曱酸蒸氣還原氧化銅或氧氮化銅 薄膜來獲得銅金屬薄膜。在一個或多個實施方案中，揮發(fā)性脒基金屬(I) [M(I) (AMD)]x(其中x = 2， 3)是用于氣相沉積的前體。這些化合物 中的一些具有二聚結(jié)構(gòu)4，
<formula>formula see original document page 17</formula>
其中R1、 R2、 R3、 R"、 R"和R3'是由一個或多個非金屬原子構(gòu)成的 基團。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R"、 R"和IT可以不同并且可 以獨立地選自氫、烷基、芳基、烯基、炔基、三烷基甲硅烷基或氟烷 基。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 W、 R"和R"各自獨立地是含有 1-4個碳原子的曱硅烷基烷基或烷基或氟烷基。 一價金屬的非限制性 例子包括銅(I)、銀(I)、金(I)和銥(I)。在一個或多個實施方案中， 脒基金屬是脒基銅，脒基銅包括N，N'-二異丙基乙脒基銅(I)，其對應 于通式1中取R1、 R2、 IT和R2'為異丙基，取113和113'為曱基。在一個或 多個實施方案中，脒基金屬(I)是具有通式[M(I) (AMD)]3的三聚體。另 外，該化合物可包含中性配位體。許多中性配位體是已知的。示例性 的中性配位體包括例如烯、炔、膦和C0。在一個或多個實施方案中，用于氣相沉積的二價金屬前體 包括揮發(fā)性雙脒基金屬(II)即[M(II) (AMD)丄，其中x=l、 2。這些化 合物可具有單體結(jié)構(gòu)5，<formula>formula see original document page 17</formula>
其中R1、 R2、 R3、 R1,、 R"和113'是由一個或多個非金屬原子構(gòu)成的 基團。在一個或多個實施方案中，還可以使用這種結(jié)構(gòu)的二聚體例如 [M(II) (AMD) 2] 2。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R"、 R"和f可以獨 立地選自氫、烷基、芳基、烯基、炔基、三烷基曱硅烷基或氟烷基。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R"、 R"和R3'各自獨立地是含有l(wèi)-4 個碳原子的甲硅烷基烷基或烷基或氟烷基。二價金屬的非限制性例子 包括鈷、鐵、鎳、錳、釕、鋅、鈦、釩、銪、鉤、鍶、鋇、錫和鉛。 在一個或多個實施方案中，脒基金屬(II)是脒基鈷，并且該脒基鈷包 括雙(N，N'-二異丙基乙脒基)鈷(II)，其對應于通式2中取R1、 R2、 R1' 和R"為異丙基，和取W和R3'為甲基。另外，該前體可包含中性配位 體。許多中性配位體是已知的。示例性的中性配位體包括例如烯、炔、 膦和C0。在一個或多個實施方案中，用于三價金屬的氣相沉積的前 體包括揮發(fā)性三脒基金屬(III)即M(III) (AMD) 3。典型地，這些化合物 具有單體結(jié)構(gòu)6，
其中R1、 R2、 R3、 R"、 R2'、 R3'、 R"'、 R2"和R3'是由一個或多個 非金屬原子構(gòu)成的基團。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R1,、 R2'、 R3'、 R"'、 R"'和R"'可以獨立地選自氫、烷基、芳基、烯基、炔基、三烷基 甲硅烷基、囟素或部分氟化的烷基。在一些實施方案中，R1、 R2、 R3、 R"、 R2'、 R3'、 R"'、 R"'和R3'各自獨立地是含有1-4個碳原子的烷基。 三價金屬的非限制性例子包括鑭、鐠及其它鑭系金屬、釔、鈧、鈦、 釩、鈮、鉭、鐵、釕、鈷、銠、銥、銻和鉍。在一個或多個實施方案 中，脒基金屬(III)是脒基鑭，并且該脒基鑭包括三(N，N'-二叔丁基乙 脒基)鑭(III)，其對應于通式6中取R1、 R2、 R1,、 R2'、 R"'和lT為叔 丁基而取R3、 T和R"為曱基。另外，該前體可含有中性配位體。許 多中性配位體是已知的。示例性的中性配位體包括例如烯、炔、膦和 C0。
如本文中所使用的，具有相同的金屬與脒基之比的脒基金 屬稱作單體，而化合物中金屬/脒基單元總數(shù)發(fā)生變化的脒基金屬稱作
單體化合物的"低聚體"。因此，單體化合物M(II)AMD2的低聚體包 括[M(II) (AMD)丄，其中x為2、 3等。類似地，單體化合物M(I)AMD 的低聚體包括[M(I)AMD]x，其中x為2、 3等。
實施例1
WN、 Co,N和Cu的CVD使用頂部具有Si02絕緣層的硅晶片作為襯底。在Si02層的 一些區(qū)域中刻蝕出溝槽和孔洞。通過將約0.05托的雙(叔丁基亞氨基)雙(二甲基氨基)鎢 (VI)、0. 5托的氨和0. 5托的氮的蒸氣混合物暴露于390。C的襯底溫度 1分鐘由CVD沉積氮化鴒。沉積約2 nm厚的WN擴散阻擋層。通過將約0.03托的雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基)鈷 (11)、 0. 2托的氨、0. 3托的氫和0. 5托的氮的蒸氣混合物對186'C的 村底溫度進行CVD 4分鐘來沉積氮化鈷。沉積約2認厚的包含COxN 的層。為分析該CoJ材料，將較厚的層沉積到玻璃狀碳襯底上并然后 對其進行盧瑟福背散射分析(RBS)。檢測到膜中鈷和氮具有x~4的原 子比，以及少量來自沉積后暴露于大氣的氧。將類似沉積的約20 nm 厚的C04N膜置于透射電子顯微鏡中，用其獲得圖2中所示的電子衍射 圖案。觀測到的衍射環(huán)均可由密排面心立方結(jié)構(gòu)來標定，該結(jié)構(gòu)中鈷 原子與銅金屬中的銅原子具有相同的位置，并且氮原子位于體心處。 為證實Co4N和Cu結(jié)構(gòu)的符合性，還對20 nm Co4N和20 nra Cu的雙 層膜進行電子衍射。在圖3的右半部(框圖3)顯示了所得電子衍射 圖案，以及單獨C04N膜U，圖3的左上象限)和還含有Cu力層的銅 金屬膜(2，圖3的左下象限)的對比電子衍射圖案。所有這三個電子 衍射圖案之間的良好一致性證實了 Cu4N和Cu的結(jié)構(gòu)之間存在良好的 符合性。通過在186。C的襯底溫度下將約0. 4托的(N，N'-二-仲丁基-乙脒基)銅(I)二聚體、0. 8托的氬和0. 8托的氮的蒸氣混合物暴露2 分鐘制得銅籽晶層。沉積了約7 nm厚的銅層。在襯底的平坦區(qū)域上測得這些層的薄層電阻為30歐姆/平 方。在這些籽晶層上，可使用已知技術(shù)在表面上和溝槽及孔洞內(nèi)電化 學沉積另外的銅。發(fā)現(xiàn)Co4N層是抵抗氧和水的擴散的良好阻擋層。
對比例
WN、 Co和Cu的CVD重復實施例1，不同之處在于沉積鈷金屬而不是氮化鈷。 按實施例1將鈷金屬沉積在先預形成的WN上。通過在240'C的村底溫 度下由約0. 03托的雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基)鈷(II) 、 0.5托的 氫和0. 5托的氮的蒸氣混合物進行CVD 20分鐘制得Co。在WN上沉積 約2 nm厚的Co層。在沉積Co后，按實施例1沉積銅。這些層的薄層電阻是實施例1中所得層的約10倍。這種對 比顯示出在使更導電的銅籽晶層成核中CoJ優(yōu)于鈷金屬的出乎預料的 優(yōu)點。
實施例2
WN、 Co4N+Co3N和Cu的CVD重復實施例1，但不同之處在于，在CoJ沉積期間，使用 0.3托的氨、0.2托的氫。進行沉積4分鐘，這對于產(chǎn)生約2nm厚的 Co,N層是足夠長的。在相同條件下對制得的較厚膜進行的RBS分析確 定鈷與氮的比例x為3-4。電子衍射證實該膜的主相是Co4N，連同一 些六方Co3N。在銅籽晶層的沉積后，薄層電阻為實施例1中制備的層的 約2. 4倍。該實施例顯示Co3N+Co4N混合物產(chǎn)生比純Co更導電的銅膜， 但不如純Co,N導電。
實施例3
20WN、 Co3N和Cu的CVD重復實施例1，但不同之處在于，在COxN沉積期間，使用 0. 5托的氨并且不使用氫。進行沉積4分鐘，這對于產(chǎn)生約2nm厚的 COxN層是足夠長的。在相同條件下對制得的較厚膜進行的RBS分析確 定鈷與氮的比例x為約3。電子衍射證實該膜的結(jié)構(gòu)是六方Co3N。在銅籽晶層的沉積后，薄層電阻為實施例1中制備的層的 約4倍。該實施例顯示C03N產(chǎn)生比純Co更導電的膜，但不如Co4N導 電。
實施例4
WN、 Co4N和Cu的CVD重復實施例1,但不同之處在于，由(1，1，1，5，5，5-六氟乙 酰丙酮化)銅(I)三甲基乙烯基硅烷沉積銅層。在IO(TC的襯底溫度下 通過由約0.4托的(1，1，1，5,5，5-六氟乙酰丙酮化)銅(I)三曱基乙烯 基硅烷、1托的氬和2托的氮的蒸氣混合物進行CVD 30秒制得銅籽晶 層。沉積約7 nm厚的銅層。這些實施例中沉積的銅層顯示出對氮化鈷的強有力的附 著。可通過本領(lǐng)域已知的工序?qū)⒘硗獾你~電鍍到這些薄銅層上。可對 電鍍的結(jié)構(gòu)進行拋磨以提供用于微電子器件的互連。
實施例5通過下面4個反應合成雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基)鈷 (11)。使用惰性氣氛箱或標準Schlenk技術(shù)在純氮氣氛下進行所有反 應和操作。使用Innovative Technology溶劑純化系統(tǒng)干燥四氫呋喃 (THF)、 二氯曱烷(CH2Cl2)和戊烷并將其貯存在4A分子篩上方。按收 到狀態(tài)使用丁基鋰、叔丁基氯、乙胺、丙腈、CoCl2和FeCh。
(a)通過將叔丁基氯、乙胺和丙腈與氯化鐵偶聯(lián)來合成N-叔丁基
-r -乙基-丙脒<formula>formula see original document page 22</formula>
將0. 30 mol(50 g)無水FeCl3懸浮在250 mL干燥CH2C12中。在2 分鐘后，將該溶液冷卻至-4Q。C，并且隨著電磁攪拌一次加入21.4 mL(O. 30mol)無水丙腈。氯化鐵進入溶液中并且介質(zhì)顏色變?yōu)榘导t色。 將該溶液冷卻至-78。C;然后一次加入無水叔丁基氯(33 ml， 0.30 mol)。在幾分鐘內(nèi)形成褐赭色沉淀物；推測其為N-叔丁基乙腈総四氯 高鐵酸鹽。然后維持反應介質(zhì)處于-78。C。將乙胺(13.5g， 0. 30mol) 冷凝到攪拌的反應混合物中；繼而發(fā)生放熱反應。保持攪拌的同時使 其加溫到環(huán)境溫度。然后將其冷卻至-l(TC并注入0.25 L的5M NaOH 中，在冰浴中攪拌。用CHCl3將所得混合物萃取兩次。用100ml水洗 滌有機相兩次。將有機溶液在MgS(^上干燥，然后進行蒸發(fā)從而產(chǎn)生 淺黃色液體。然后通過蒸餾(4(TC/0. 06托)純化如此獲得的粗脒從而 產(chǎn)生無色液體。收率38g， 81%。 ^NMR (CDC13， 25°C， ppm): 1. O-l. 1 (2t， 6H， C3)， 1.30 (s， 9H， C (C識)3) ， 2.03 (q， 2H, CC腦》， 3. 16 (q， 4H， NC腦》。
(b)通過N-叔丁基-『-乙基-丙脒與丁基鋰和氯化鈷(I I)反應而 合成雙(N-叔丁基-fT -乙基-丙脒基)鈷(II)
<formula>formula see original document page 22</formula>將丁基鋰溶液(在己烷中為1.6M, 81mL， 0. 13摩爾)逐滴 加入到-78。C下的在0. 2 L THF中的N-叔丁基-『-乙基-丙脒UO. 3 g，0. 13摩爾)溶液中。將該混合物加溫至室溫并攪拌4小時。然后在室 溫下將該所得溶液加入到氯化鈷(II)CoCl2(8.44 g， 0.065摩爾)在 0. 1 L THF中的溶液中。在氮氣氛下攪拌反應混合物12小時。然后在 減壓下除去所有揮發(fā)物，用戊烷萃取所得固體。通過玻璃料上的 Celite墊過濾戊烷萃取物。在減壓下除去戊烷以得到深綠色的油。在 90C下通過蒸餾(30毫托)獲得純的深綠色液體化合物。收率，34 g， 71 %。熔點(rap) : -17。C。 1HNMR (C6D6， 25 。C， ppm): -100.7 (br， 3H)， -30.6 (br， 9H)， 86.7 (br， 3H) ， 248.5 (br， 2H) ， 268.8 (br， 2H)。 CodsH38N4的分析計算值:C， 58.52; H， 10.37; N, 15.16。測得值C， 58. 36; H， 10. 66; N， 14. 87。
實施例6 氧化鈷的CVD在200。C的襯底溫度下，由雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基) 鈷(II)、水蒸氣和氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生氧化鈷(II) (CoO)膜。
實施例7
氧化銅的CVD和Cu籽晶層的形成在140。C的襯底溫度下由0. 4托的(N，N'-二-仲丁基-乙脒 基)銅(I)二聚體、4托的水蒸氣和4托的氮氣的蒸氣混合物進行CVD 而產(chǎn)生氧化銅(I) (Cu20)膜。在還原處理期間，用強度足以將膜和襯底 的溫度提高至約50'C的氫等離子體還原1分鐘，可將"20轉(zhuǎn)化為銅金 屬。
實施例8
氧氮化銅的CVD和Cu籽晶層的形成在160。C的襯底溫度下由0. 4托的(N，N'-二-仲丁基-乙脒 基)銅(I)二聚體蒸氣、3托的水蒸氣、l托的氨氣和4托的氮氣的蒸氣混合物進行CVD從而產(chǎn)生氧氮化銅(I)膜。RBS分析給出的組成近似為 Cu。.70uN。."在還原處理期間，用強度足以將膜和襯底的溫度提高至約 5(TC的氫等離子體還原1分鐘，可將氧氮化銅膜轉(zhuǎn)化為銅金屬膜。該 銅金屬膜非常平滑，具有約O. 5 mn的RMS粗糙度。
實施例9 鐵的CVD在230'C的襯底溫度下由雙(N-叔丁基-r -乙基-丙脒基) 鐵(II)、氫氣和氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生金屬鐵膜。
實施例10 氮化鐵的CVD在180。C的襯底溫度下由雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基) 鐵(II)、氨和氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生導電的氮化鐵Fe3N膜。
實施例11 氧化鐵的CVD在15(TC的襯底溫度下由約0. 03托的雙(N-叔丁基-N'-乙 基-丙脒基)鐵(II)、 0.5托的水蒸氣和1.5托的氮氣的蒸氣混合物進 行CVD而產(chǎn)生氧化鐵(II)FeO膜。
實施例12 錳的CVD在400。C的襯底溫度下由約0. 03托的雙(N， N'-二異丙基乙 脒基)錳(II)、 l托的氫氣和1托的氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生 導電錳金屬膜。其電阻率為390|in-cm。
實施例13 氧化錳的CVD
24
在160。C的襯底溫度下由約0. 03托的雙(N，N'-二異丙基乙脒基)錳(II)、 0. 5托的水蒸氣和1.5托的氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生氧化錳(II)MnO膜。
實施例14氮化錳的CVD在200。C的襯底溫度下由約0. 03托的雙(N， N'-二異丙基乙脒基)錳(II)、 0. 5托的氨和1.5托的氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生導電氮化錳(II)Mii3N2膜。
實施例15氧化釩的CVD在250。C的襯底溫度下由三(N，r-二異丙基乙脒基)釩(III)、水蒸氣和氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生導電氧化釩(in)V203膜。
實施例16氧化釔的CVD在280。C的襯底溫度下由三(N，r-二異丙基乙脒基)釔(III)、水蒸氣和氮氣的蒸氣混合物進行CVD而產(chǎn)生電絕緣的氧化釔(111"203膜。
實施例17氧氮化銅的沉積在具有36 ram內(nèi)徑(ID)的管式爐型反應器中進行CuON的沉積。使用N，r-二-仲丁基-乙脒基銅(I) ([CuCBu-Me-amd)]2)作為Cu前體，其通過隨40 sccm的N2載氣鼓泡而輸送。鼓泡器溫度為130。C,該溫度維持Cu前體為液相，這是因為前體熔點為77'C。氣體管線、鼓泡器和閥均位于維持良好的溫度均勻性的烘箱內(nèi)。使用仏0作為氧源，其從室溫下的貯存器蒸發(fā)而不使用任何載氣。通過針形閥控制水
蒸氣的流速，該針形閥通過用測得的N2流速對比腔室的壓力增加來校
準。供給冊3作為氮源，其流速通過質(zhì)量流量控制器進行控制。反應
物氣體(H20和NH3)的總流速維持在40 sccm，并且H20與仰3之比設定為40: 0、 30: 10、 20: 20、 10: 30或0: 40的值。反應氣體恰好在進入反應器管(36 mm ID)之前在小管(5mm ID)中與Cu前體蒸氣混合以確保充分混合。在8托的總腔室壓力下于140-220'C的村底溫度下沉積膜。用H2遠程等離子體將該膜還原，其將襯底從室溫加熱到高至50。C的溫度。以180 sccm用于等離子體引發(fā)的Ar和在解離激發(fā)時充當還原劑的200 sccm H2來供給到環(huán)形等離子體發(fā)生器USTi^,/型^T7〃《M力。還原時間為30-180秒不等。使用具有100 nm熱氧化物的Si晶片作為村底。通過濺射將Ru沉積至20 nm厚度并將其在CVD之前暴露于大氣。通過原子力顯微鏡(^/7咖J尸勸評價沉積狀態(tài)的CuON膜和經(jīng)還原的膜的表面形貌。使用2 MeV He+盧瑟福背散射光譜法(RBS)測量沉積的膜的厚度和組成。在通過光刻和在稀硝酸中刻蝕制作條形圖案后，用AFM測量CuON膜和經(jīng)還原的Cu膜的物理厚度。通過分別以1(酸)40(水)或1:10的體積比用去離子水稀釋的硝酸刻蝕CuON膜和Cu膜。用四點探針(#/"er "es/卵在Ag"2>we/^ F,戶-i" 必評價經(jīng)還原的Cu膜的電阻率。使用50 nm厚的Si^膜TEM網(wǎng)格(7^ /^ZL4, 戶r^/iVo. "JM-2必作為襯底通過TEM衍射(/^^/^^d〃7^必評價沉積狀態(tài)的氧氮化銅膜和經(jīng)還原的膜的相。CuON的形貌取決于沉積溫度。該膜是平滑的，具有〈lnm的RMS粗糙度。在160'C下沉積了最平滑的膜，其表面粗糙度稍微大于Si襯底的粗糙度。 一直到約180'C的沉積溫度，CuON的表面晶粒尺寸恒定在約20nm。在220匸下，該膜仍具有平滑的表面形貌(RMS粗糙度1.04 nm)和相當小的晶粒尺寸(ca. 40 nm)，盡管觀測到一些較大顆粒。因此，可在約140'C-約180。C和甚至更高的溫度范圍中沉積具有良好表面形貌的CuON籽晶層。對比在140、 180和200'C下沉積
26在非晶態(tài)碳村底上的膜通過RBS測得的Cu、 O和N的原子百分數(shù)。在該溫度范圍中組成沒有發(fā)生顯著改變，表示CuONx在這些沉積條件下是穩(wěn)定相。形成對比的是，銅化合物例如Cu20和Cu3N的形貌對沉積溫度較敏感。CuON似乎較不受沉積溫度影響，因此在寬的加工窗口中獲得如此平滑的CuON膜從而得到均勻的組成和形貌。當然，應意識到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明的方法作出各種修改和增加而不背離對現(xiàn)有技術(shù)做出的本貢獻的精神和范圍。因此應理解，試圖由此給予的保護應被認為延伸到完全在本發(fā)明范圍內(nèi)的權(quán)利要求的主題及其所有等效物。
權(quán)利要求
1.在襯底上形成的集成電路互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)包含位于限定互連結(jié)構(gòu)的襯底表面上的保形氮化鈷層；和位于該氮化鈷層上方的含銅導電層。
2. 權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其還包含在氮化鈷層和村底之間的擴散阻 擋層。
3. 權(quán)利要求l的結(jié)構(gòu)，其中氮化鈷具有組成CoxN， x為約l-10。
4. 權(quán)利要求l的結(jié)構(gòu)，其中氮化鈷具有組成CoxN， x為約2-6。
5. 權(quán)利要求l的結(jié)構(gòu)，其中氮化鈷具有組成CoxN, x為約3-5。
6. 權(quán)利要求2的結(jié)構(gòu)，其中擴散阻擋層選自氮化鉭、碳化鉭、氮 化鵠、碳化鴒及其混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中氮化鈷層是化學氣相沉積層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的互連結(jié)構(gòu)，其中擴散阻擋層是化學氣相沉積層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中含銅導電層的至少一部分是 化學氣相沉積層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的互連結(jié)構(gòu)，其中含銅導電層的至少一部分是 電化學沉積層。
11. 在襯底上形成的集成電路互連結(jié)構(gòu)的制造方法，包括通過化學氣相沉積由包含脒基鈷蒸氣的氣體混合物在限定集成電 路結(jié)構(gòu)的互連結(jié)構(gòu)的襯底上沉積保形氮化鈷層；和 在氮化鈷層上方沉積含銅導電層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中脒基鈷具有式[Co(AMD)2]和如 下結(jié)構(gòu)R2 R2'，、 N.R3-C;、/ \ -N NR， R1.其中R1、 R2、 R3、 W、 112'和1(3'可以獨立地選自氬、烷基、芳基、烯 基、炔基、三烷基曱硅烷基或氟烷基、或者其它非金屬原子或基團。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中脒基鈷是雙(N-叔丁基-r-乙基-丙 脒基)鈷(II)。
14. 權(quán)利要求ll的方法，其中氣體混合物還包含還原劑。
15. 權(quán)利要求14的方法，其中還原劑是二氫。
16. 權(quán)利要求11的方法，其中含銅導電層的至少一部分是通過化 學氣相沉積進行沉積的。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中含銅導電層的至少一部分是通過電 化學沉積進行沉積的。
18. 權(quán)利要求11的方法，其中含銅導電層的至少一部分是由包含 脒基銅的蒸氣的氣體混合物進行沉積的。
19.權(quán)利要求18的方法，其中脒基銅具有式[Cu(AMD)]2和如下結(jié)構(gòu)<formula>formula see original document page 4</formula>其中M是銅，R1、 R2、 R3、 R"、 R"和r可以獨立地選自氫、烷基、 芳基、烯基、炔基、三烷基甲硅烷基或氟烷基、或者其它非金屬原子或 基團。
20. 權(quán)利要求18的方法，其中氣體混合物包含含氧化合物并且在 第 一沉積步驟中沉積氧化銅。
21. 權(quán)利要求18的方法，其中氣體混合物包含含氧化合物和含氮 化合物，并且在第一沉積步驟中沉積氧氮化銅。
22. 權(quán)利要求21的方法，還包括將氧氮化銅暴露于還原劑。
23. 權(quán)利要求20的方法，還包括將氧化銅暴露于還原劑。
24. 通過化學氣相沉積形成含金屬層的方法，該方法包括 將襯底暴露于包含一種或多種脒基金屬的蒸氣的氣體混合物，所述金屬選自金屬鋰、鈉、鉀、鈹、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭和其它鑭系金 屬、鈥、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鴒、錳、錸、鐵、釕、鈷、銠、鎳、 鈀、^t艮、鋅、鎘、錫、鉛、銻和鉍。
25. 權(quán)利要求24的方法，其中氣體混合物包含含氮氣體。
26. 權(quán)利要求25的方法，其中含氮氣體是氨或肼。
27. 權(quán)利要求26的方法，其中氣體混合物還包含還原劑。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中還原劑是二氫氣體。
29. 權(quán)利要求28的方法，其中脒基金屬是脒基鈷，且含金屬層包 含氮化鈷。
30. 權(quán)利要求24的方法，其中氣體混合物包含還原劑。
31. 權(quán)利要求30的方法，其中還原劑是二氫。
32. 權(quán)利要求31的方法，其中脒基金屬是脒基鈷，且含金屬層基 本上由鈷金屬構(gòu)成。
33. 權(quán)利要求24的方法，其中氣體混合物包含含氧氣體。
34. 權(quán)利要求33的方法，其中含氧氣體包含二氧、水蒸氣、臭, 或過氧化物。
35. 權(quán)利要求34的方法，其中含金屬層包含金屬氧化物。
36. 權(quán)利要求35的方法，其中金屬氧化物包含氧化鈷。
37. 組合物，該組合物包含雙(N-叔丁基-N'-乙基-丙脒基)鈷(II)。
全文摘要
用于集成電路的互連結(jié)構(gòu)，其包括有助于銅線的成核、生長和附著的氮化鈷層。可將氮化鈷沉積在難熔金屬氮化物或碳化物例如氮化鎢或氮化鉭的層上，所述層充當銅的擴散阻擋層并且還提高氮化鈷和下方的絕緣體之間的附著?？梢杂尚滦碗呋捛绑w通過化學氣相沉積形成氮化鈷。沉積在氮化鈷上的銅層顯示出高的電導率并且可充當微電子用銅導體的電化學沉積的籽晶層。
文檔編號H01L23/48GK101687896SQ200880016689
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者H·伯罕達里, R·G·高登, 勛 金 申請人:哈佛學院院長等