JP2000265273A - 有機金属化学蒸着用の銅薄膜形成用溶液原料及びこれから作られた銅薄膜 - Google Patents

有機金属化学蒸着用の銅薄膜形成用溶液原料及びこれから作られた銅薄膜

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JP2000265273A
JP2000265273A JP1474099A JP1474099A JP2000265273A JP 2000265273 A JP2000265273 A JP 2000265273A JP 1474099 A JP1474099 A JP 1474099A JP 1474099 A JP1474099 A JP 1474099A JP 2000265273 A JP2000265273 A JP 2000265273A
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篤 齋
Hideyuki Hirakoso
英之 平社
Katsumi Ogi
勝実 小木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い成膜速度が得られ、基板上で効率よく分
解して揮発性が高く、下地膜との密着性に優れる。 【解決手段】 銅+1(アリルトリメチルシラン)(ヘキサ
フルオロアセチルアセトン)のような一価の銅金属を含
む有機金属銅化合物に、β−ジケトンの水和物、トリフ
ルオロアセトン、トリフルオロアセトンの水和物、ヘキ
サフルオロアセトン、ヘキサフルオロアセトンの水和
物、β−ジケトンのヒドロキシ化合物、β−ジケトンの
ヒドロキシ化合物の水和物及びペンチンの水和物からな
る群より選ばれた1種又は2種以上の第1化合物を添加
して構成される。また上記一価の銅金属を含む有機金属
銅化合物に、アルキルシラン、アルキルシランの水和
物、アルコキシシラン、アルコキシシランの水和物のよ
うな第2化合物、及び/又はアセチレン、アルケンの各
誘導体の第3化合物を添加して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
に用いられる銅(Cu)薄膜を有機金属化学蒸着(Meta
l Organic Chemical Vapor Deposition、以下、MOC
VDという。)法により作製するための銅薄膜形成用溶
液原料及びこれから作られた銅薄膜に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】MOCVD法に用いられる有機銅化合物
として、厳格な化学的、構造的かつ電気的広範な必要条
件の組合せを充足させる選択蒸着能力のある室温で液体
の錯体銅+1tmvs・hfac(tmvsはトリメチル
ビニルシランの略語で、hfacはヘキサフルオロアセ
チルアセトン陰イオンの略語である)が良く知られてい
る(特開平5−202476)。しかしこの化合物は極
めて安定性に欠け、室温で容易に分解し、金属銅の析出
と副生成物の銅+2(hfac)2に変化し劣化が著し
い。そのため、この有機銅化合物は成膜時に安定して供
給することが難しく、成膜の再現性に劣る。上記問題点
を解決するために、上記有機銅化合物よりも安定した気
化速度を得られるとともに優れた揮発性と熱安定性を示
す室温で液体の銅+1atms・hfac(atmsはア
リルトリメチルシランの略語である)が開示されている
(特開平7−252266、特開平10−13515
4)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、銅+1tmvs
・hfacは勿論のこと、銅+1atms・hfacであ
っても、これらの一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
を単体で含む原料では、スパッタリング法に代表される
物理蒸着法に比べて成膜速度が遅く、下地膜との密着性
に劣る欠点があった。本発明の目的は、より高い成膜速
度が得られ、基板上で効率よく分解して揮発性が高く、
下地膜との密着性に優れた有機金属化学蒸着用の銅薄膜
形成用溶液原料を提供することにある。本発明の別の目
的は、下地膜と堅牢に密着する高純度の銅薄膜を提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
一価の銅金属を含む有機金属銅化合物に、β−ジケトン
の水和物、トリフルオロアセトン、トリフルオロアセト
ンの水和物、ヘキサフルオロアセトン、ヘキサフルオロ
アセトンの水和物、β−ジケトンのヒドロキシ化合物、
β−ジケトンのヒドロキシ化合物の水和物及びペンチン
の水和物からなる群より選ばれた1種又は2種以上の第
1化合物を添加してなる有機金属化学蒸着用の銅薄膜形
成用溶液原料である。請求項2に係る発明は、一価の銅
金属を含む有機金属銅化合物に、ジメチルシクロオクタ
ジエン、アルキルシラン、アルキルシランの水和物、ア
ルコキシシラン及びアルコキシシランの水和物からなる
群より選ばれた1種又は2種以上の第2化合物、又はア
セチレンの誘導化合物又はアルケンの誘導化合物のいず
れか又は双方からなる第3化合物を添加してなる有機金
属化学蒸着用の銅薄膜形成用溶液原料である。
【0005】請求項3に係る発明は、一価の銅金属を含
む有機金属銅化合物に、上記第2化合物及び上記第3化
合物を添加してなる有機金属化学蒸着用の銅薄膜形成用
溶液原料である。請求項7に係る発明は、第1化合物に
加えて、一価の銅金属を含む有機金属銅化合物に更に上
記第2化合物又は第3化合物を添加してなる銅薄膜形成
用溶液原料である。請求項8に係る発明は、第1化合物
に加えて、一価の銅金属を含む有機金属銅化合物に更に
上記第2化合物及び第3化合物を添加してなる銅薄膜形
成用溶液原料である。一価の銅金属を含む有機金属銅化
合物に上記第1化合物、第2化合物若しくは第3化合物
のいずれか、又は第1化合物と第2化合物、第1化合物
と第3化合物若しくは第2化合物と第3化合物の二者、
或いは第1化合物と第2化合物と第3化合物の三者を添
加すると、単体の上記有機金属銅化合物と比べて、下地
に対してより核発生密度が向上し、銅成長が起こり易
く、銅薄膜の成長速度が増大する。
【0006】なお、本明細書では次の化合物を下記の略
語で示す。 ヘキサフルオロアセチルアセトン; Hhfac ヘキサフルオロアセチルアセトン水和物; Hhfac
・2H2O トリフルオロアセチルアセトン; Htfac トリフルオロアセチルアセトン水和物; Htfac・
2H2O アセチルアセトン; Hacac アセチルアセトン水和物; Hacac・2H2O トリフルオロアセトン; tfac トリフルオロアセトン水和物; tfac・H2O ヘキサフルオロアセトン; hfa ヘキサフルオロアセトン水和物; hfa・H2O ペンチン; pent 1−ペンチン; 1−pent 2−ペンチン; 2−pent ペンチン水和物; pent・H2O ペンテン; penten アリルトリメチルシラン; atms トリメチルビニルシラン; tmvs ジメチルシクロオクタジエン; dmcod トリメトキシビニルシラン; tmovs トリエトキシビニルシラン; teovs アリルトリメトキシシラン; atmos アリルトリエトキシシラン; ateos ヒドロキシアリルトリメチルシラン; hyoatms ヒドロキシビニルトリメチルシラン; hyovtms ヒドロキシヘキサフルオロアセチルアセトン; hfa
cH ヒドロキシヘキサフルオロアセチルアセトン水和物;
hfacH・H2O ヒドロキシトリフルオロアセチルアセトン; tfac
H ヒドロキシトリフルオロアセチルアセトン水和物; t
facH・H2O ヒドロキシアセチルアセトン; acacH ヒドロキシアセチルアセトン水和物; acacH・H
2O アリルベンゼン; ArB 2−メチル−1−ブテン; 2MB 2−メチル−2−ブテン; 2M2B メチルスチレン; MeSt 1−テトラデセン; TETD 1−ヘキセン; Hex 2−ヘキセン; 2Hex 3−ヘキセン; 3Hex 1−ヘキシン; Hexyn 3,3−ジメチル−1−ブチン; DMByn 3,3−ジメチル−1−ブテン; DMB 2,4,4−トリメチル−1−ペンテン; TMPe 2,4,4−トリメチル−2−ペンテン; TM2Pe 2,3−ジメチル−1−ブテン; 2,3−DMB 2,3−ジメチル−2−ブテン; 2,3−DM2B 2,3,3−トリメチル−1−ブテン; TMB 2,3,4−トリメチル−2−ペンテン; TM2P 2−メチル−1−ペンテン; 2MP 2−メチル−2−ペンテン; 2M2P 2−メチル−1−ヘキセン; 2MHex 2−メチル−1−ヘキセン−3−イン; 2MhyHe
n3yne 3−メチル−1−ペンテン; 3MP 3−メチル−2−ペンテン; 3M2P 4−メチル−1−ペンテン; 4MP 4−メチル−2−ペンテン; 4M2P
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の有機金属化学蒸着用の銅
薄膜形成用溶液原料は、一価の銅金属を含む有機金属銅
化合物単体でなく、一価の銅金属を含む有機金属銅化合
物に第1化合物、第2化合物若しくは第3化合物のいず
れか、或いは第1化合物と第2化合物、第1化合物と第
3化合物若しくは第2化合物と第3化合物の二者、或い
は第1化合物と第2化合物と第3化合物の三者を添加し
て構成される。この第1化合物は、β−ジケトンの水和
物、tfac、tfacの水和物、hfa、hfaの水
和物、β−ジケトンのヒドロキシ化合物、β−ジケトン
のヒドロキシ化合物の水和物及びpentの水和物から
なる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である。
また第2化合物は、ジメチルシクロオクタジエン、アル
キルシラン、アルキルシランの水和物、アルコキシシラ
ン及びアルコキシシランの水和物からなる群より選ばれ
た1種又は2種以上の化合物である。更に第3化合物
は、アセチレンの誘導化合物又はアルケンの誘導化合物
のいずれか又は双方からなる化合物である。
【0008】一価の銅金属を含む有機金属銅化合物とし
ては、銅+1atms・hfac、銅+1tmvs・hfa
cなどが例示される。第1化合物中のβ−ジケトンとし
ては、Hhfac、Htfac、Hacacなどが例示
される。本発明の第1化合物の添加量は一価の銅金属を
含む有機金属銅化合物100重量%に対して0.01〜
5.0重量%であることが好ましい。0.01重量%未
満では第1化合物を添加した効果が現れず、銅薄膜の成
長速度は向上しない。また5.0重量%を超えると、銅
薄膜中の不純物濃度が高くなり、薄膜の品質を劣化し易
くなり、銅薄膜の成長速度もそれ程向上しない。
【0009】また一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
に対する第2化合物又は第3化合物の添加量は一価の銅
金属を含む有機金属銅化合物100重量%に対してそれ
ぞれ0.01〜10.0重量%であることが好ましい。
0.01重量%未満では第2化合物又は第3化合物を添
加した効果が現れず、銅薄膜の成長速度はより向上しな
い。また10.0重量%を超えると、銅薄膜中の不純物
濃度が高くなり、薄膜の品質を劣化し易くなり、銅薄膜
の成長速度もそれ程向上しない。一価の銅金属を含む有
機金属銅化合物に第1化合物に加えて、第2化合物又は
第3化合物のいずれか又は双方を更に添加すると、或い
は一価の銅金属を含む有機金属銅化合物に第2化合物と
第3化合物を更に添加すると、下地に対して更により一
層核発生密度が向上する。第2化合物のアルキルシラン
としては、tmvs、atmsなどが例示される。また
アルコキシシランとしては、tmovs、teovs、
atmos、ateosなどが例示される。第3化合物
のアセチレンの誘導化合物としては、pent、Hex
yn、DMByn、2MhyHen3yneなどが例示
される。またアルケンの誘導化合物としては、ArB、
2MB、2M2B、MeSt、TETD、Hex、2H
ex、3Hex、Hexyn、DMByn、DMB、p
enten、TMPe、TM2Pe、2,3−DMB、
2,3−DM2B、TMB、TM2P、2MP、2M2
P、2MHex、3MP、3M2P、4MP、4M2P
などが例示される。
【0010】また一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
に第1化合物、第2化合物若しくは第3化合物のいずれ
かに加えて、或いは第1化合物と第2化合物、第1化合
物と第3化合物若しくは第2化合物と第3化合物の二
者、或いは第1化合物と第2化合物と第3化合物の三者
に加えて、更にhyoatms又はhyovtmsのい
ずれか又は双方を添加することが好ましい。このヒドロ
キシシラン化合物を添加することにより、下地に対して
更により一層核発生密度が向上する。このヒドロキシシ
ラン化合物の添加量は一価の銅金属を含む有機金属銅化
合物100重量%に対して0.01〜5.0重量%であ
ることが好ましい。0.01重量%未満ではヒドロキシ
シラン化合物を添加した効果が現れず、銅薄膜の成長速
度はより向上しない。また5.0重量%を超えると、銅
薄膜中の不純物濃度が高くなり、薄膜の品質を劣化し易
くなり、銅薄膜の成長速度もそれ程向上しない。
【0011】請求項1ないし15いずれかに係る発明の
銅薄膜形成用溶液原料により形成された銅薄膜は、下地
膜と堅牢に密着し、高純度である特長を有する。この銅
薄膜は、例えばシリコン基板表面のSiO2膜上にスパ
ッタリング法又はMOCVD法により形成されたTiN
膜又はTaN膜上にMOCVD法により形成される。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 <実施例1>一価の銅金属を含む有機金属銅化合物とし
ての銅+1atms・hfacに表1に示す第1化合物を
添加した銅薄膜形成用溶液原料を用いて、MOCVD法
により銅薄膜を成膜した。基板として、基板表面のSi
2膜(厚さ5000Å)上にスパッタリング法により
TiN膜(厚さ50nm)を形成したシリコン基板を用
い、基板温度を180℃とした。気化温度を50℃、圧
力を2torrにそれぞれ設定した。キャリアガスとし
てArガスを用い、その流量を100ccmとした。銅
薄膜形成用溶液原料を0.2cc/分の割合で5分〜1
5分間供給し、その膜厚を膜の断面SEM像から測定し
た。表1に上記時間内における最高の膜厚を単位時間当
りに換算して示す。
【0013】
【表1】
【0014】<実施例2>銅+1atms・hfacに表
2に示す第2化合物を添加した銅薄膜形成用溶液原料を
用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により銅薄
膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と同様
に供給し、その膜厚を同様に測定した。表2に原料供給
時間内における最高の膜厚を単位時間当りに換算して示
す。
【0015】
【表2】
【0016】<実施例3>銅+1atms・hfacに表
3に示す第1化合物又は第2化合物を添加し、更に第2
化合物のatmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表3に原
料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間
当りに換算して示す。
【0017】
【表3】
【0018】<実施例4>銅+1atms・hfacに表
4に示す第1化合物又は第2化合物を添加し、更に第2
化合物のtmvsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表4に原
料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間
当りに換算して示す。
【0019】
【表4】
【0020】<実施例5>銅+1atms・hfacに表
5に示す第1、第2又は第3化合物を添加し、更に第2
化合物のateosを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表5に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0021】
【表5】
【0022】<実施例6>銅+1atms・hfacに表
6に示す第1、第2又は第3化合物を添加し、更に第2
化合物のatmosを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表6に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0023】
【表6】
【0024】<実施例7>銅+1atms・hfacに表
7に示す第1化合物又は第2化合物を添加し、更に第2
化合物のtmovsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表7に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0025】
【表7】
【0026】<実施例8>銅+1atms・hfacに表
8に示す第1化合物又は第2化合物を添加し、更に第2
化合物のteovsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表8に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0027】
【表8】
【0028】<実施例9>銅+1atms・hfacに表
9に示す第1化合物又は第2化合物を添加し、更にhy
oatmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原料を
用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により銅薄
膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と同様
に供給し、その膜厚を同様に測定した。表9に原料供給
した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間当りに
換算して示す。
【0029】
【表9】
【0030】<実施例10>銅+1atms・hfacに
表10に示す第1化合物を添加し、更にhyovtms
を2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原料を用いて、実
施例1と同じ条件でMOCVD法により銅薄膜を成膜し
た。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と同様に供給し、
その膜厚を同様に測定した。表10に原料供給した5〜
15分間における最高の膜厚を単位時間当りに換算して
示す。
【0031】
【表10】
【0032】<実施例11>銅+1atms・hfacに
表11に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のd
mcodを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原料を用
いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により銅薄膜
を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と同様に
供給し、その膜厚を同様に測定した。表11に原料供給
した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間当りに
換算して示す。
【0033】
【表11】
【0034】<実施例12>銅+1atms・hfacに
表12に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のa
tms・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原
料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により
銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と
同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表12に原
料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間
当りに換算して示す。
【0035】
【表12】
【0036】<実施例13>銅+1atms・hfacに
表13に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のt
mvs・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原
料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により
銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と
同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表13に原
料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時間
当りに換算して示す。
【0037】
【表13】
【0038】<実施例14>銅+1atms・hfacに
表14に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のa
teos・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表14に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0039】
【表14】
【0040】<実施例15>銅+1atms・hfacに
表15に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のa
tmos・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表15に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0041】
【表15】
【0042】<実施例16>銅+1atms・hfacに
表16に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のt
movs・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表16に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0043】
【表16】
【0044】<実施例17>銅+1atms・hfacに
表17に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のt
eovs・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表17に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0045】
【表17】
【0046】<実施例18>銅+1atms・hfacに
表18に示す第1化合物を添加し、更に第2化合物のd
mcod・H2Oを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液
原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法によ
り銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1
と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表18に
原料供給した5〜15分間における最高の膜厚を単位時
間当りに換算して示す。
【0047】
【表18】
【0048】<実施例19>銅+1atms・hfacに
表19に示す第3化合物を添加した銅薄膜形成用溶液原
料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により
銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と
同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表19に原
料供給時間内における最高の膜厚を単位時間当りに換算
して示す。
【0049】
【表19】
【0050】<実施例20>銅+1atms・hfacに
表20及び表21に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のatmsを2重量%添加した銅薄膜形
成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCV
D法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を
実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。
表20及び表21に原料供給時間内における最高の膜厚
を単位時間当りに換算して示す。
【0051】
【表20】
【0052】
【表21】
【0053】<実施例21>銅+1atms・hfacに
表22及び表23に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のtmvsを2重量%添加した銅薄膜形
成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCV
D法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を
実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。
表22及び表23に原料供給時間内における最高の膜厚
を単位時間当りに換算して示す。
【0054】
【表22】
【0055】
【表23】
【0056】<実施例22>銅+1atms・hfacに
表24及び表25に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のteovsを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表24及び表25に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0057】
【表24】
【0058】
【表25】
【0059】<実施例23>銅+1atms・hfacに
表26及び表27に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のtmovsを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表26及び表27に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0060】
【表26】
【0061】
【表27】
【0062】<実施例24>銅+1atms・hfacに
表28及び表29に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のatmosを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表28及び表29に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0063】
【表28】
【0064】
【表29】
【0065】<実施例25>銅+1atms・hfacに
表30及び表31に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のatmsを2重量%添加した銅薄膜形
成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCV
D法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を
実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。
表30及び表31に原料供給時間内における最高の膜厚
を単位時間当りに換算して示す。
【0066】
【表30】
【0067】
【表31】
【0068】<実施例26>銅+1atms・hfacに
表32及び表33に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のtmvsを2重量%添加した銅薄膜形
成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCV
D法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を
実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。
表32及び表33に原料供給時間内における最高の膜厚
を単位時間当りに換算して示す。
【0069】
【表32】
【0070】
【表33】
【0071】<実施例27>銅+1atms・hfacに
表34及び表35に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のateosを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表34及び表35に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0072】
【表34】
【0073】
【表35】
【0074】<実施例28>銅+1atms・hfacに
表36及び表37に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のteovsを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表36及び表37に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0075】
【表36】
【0076】
【表37】
【0077】<実施例29>銅+1atms・hfacに
表38及び表39に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のatmosを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表38及び表39に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0078】
【表38】
【0079】
【表39】
【0080】<実施例30>銅+1atms・hfacに
表40及び表41に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第2化合物のtmovsを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表40及び表41に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0081】
【表40】
【0082】
【表41】
【0083】<実施例31>銅+1atms・hfacに
表42及び表43に示す第1又は第3化合物を添加し、
更にhyoatmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表42
及び表43に原料供給時間内における最高の膜厚を単位
時間当りに換算して示す。
【0084】
【表42】
【0085】
【表43】
【0086】<実施例32>銅+1atms・hfacに
表44及び表45に示す第1又は第3化合物を添加し、
更にhyovtmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表44
及び表45に原料供給時間内における最高の膜厚を単位
時間当りに換算して示す。
【0087】
【表44】
【0088】
【表45】
【0089】<実施例33>銅+1atms・hfacに
表46及び表47に示す第1又は第3化合物を添加し、
更に第3化合物の2MhyHen3yneを2重量%添
加した銅薄膜形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ
条件でMOCVD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形
成用溶液原料を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同
様に測定した。表46及び表47に原料供給時間内にお
ける最高の膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0090】
【表46】
【0091】
【表47】
【0092】<実施例34>銅+1atms・hfacに
表48及び表49に示す第2又は第3化合物を添加し、
更にhyoatmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表48
及び表49に原料供給時間内における最高の膜厚を単位
時間当りに換算して示す。
【0093】
【表48】
【0094】
【表49】
【0095】<実施例35>銅+1atms・hfacに
表50及び表51に示す第2又は第3化合物を添加し、
更にhyovtmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表50
及び表51に原料供給時間内における最高の膜厚を単位
時間当りに換算して示す。
【0096】
【表50】
【0097】
【表51】
【0098】<実施例36>銅+1atms・hfacに
表52及び表53に示す第2又は第3化合物を添加し、
更に第3化合物の2MhyHen3yneを2重量%添
加した銅薄膜形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ
条件でMOCVD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形
成用溶液原料を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同
様に測定した。表52及び表53に原料供給時間内にお
ける最高の膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0099】
【表52】
【0100】
【表53】
【0101】<実施例37>銅+1atms・hfacに
表54に示す第3化合物を添加し、更に第1化合物のH
hfac・2H2O又はHhac・2H2Oを2重量%添
加した銅薄膜形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ
条件でMOCVD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形
成用溶液原料を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同
様に測定した。表54に原料供給時間内における最高の
膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0102】
【表54】
【0103】<実施例38>銅+1atms・hfacに
表55に示す第3化合物を添加し、更にhyovtms
又はhyoatmsを2重量%添加した銅薄膜形成用溶
液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法に
より銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例
1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表55
に原料供給時間内における最高の膜厚を単位時間当りに
換算して示す。
【0104】
【表55】
【0105】<実施例39>銅+1atms・hfacに
表56に示す第3化合物を添加し、更に第3化合物の1
−pent又は2−pentを2重量%添加した銅薄膜
形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOC
VD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料
を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定し
た。表56に原料供給時間内における最高の膜厚を単位
時間当りに換算して示す。
【0106】
【表56】
【0107】<実施例40>銅+1atms・hfacに
表57に示す第3化合物を添加し、更に第3化合物のp
entenを2重量%添加した銅薄膜形成用溶液原料を
用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD法により銅薄
膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実施例1と同様
に供給し、その膜厚を同様に測定した。表57に原料供
給時間内における最高の膜厚を単位時間当りに換算して
示す。
【0108】
【表57】
【0109】<比較例1>銅+1atms・hfac単体
の銅薄膜形成用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件
でMOCVD法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用
溶液原料を実施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に
測定した。表58に1分間、5分間、10分間及び15
分間におけるそれぞれ膜厚を単位時間当りに換算して示
す。 <比較例2>銅+1tmvs・hfac単体の銅薄膜形成
用溶液原料を用いて、実施例1と同じ条件でMOCVD
法により銅薄膜を成膜した。銅薄膜形成用溶液原料を実
施例1と同様に供給し、その膜厚を同様に測定した。表
58に1分間、5分間、10分間及び15分間における
それぞれ膜厚を単位時間当りに換算して示す。
【0110】
【表58】
【0111】<比較評価>1分間当りの膜厚が、比較例
1が最高で150nmであり、比較例2が最高で10n
mであるのに対して、実施例1〜実施例40では300
〜600nm程度となり、本発明の実施例が極めて優れ
ていることが判った。特に銅+1atms・hfacに第
1化合物及び第2化合物を添加した実施例3〜実施例1
8の膜厚、同じく第2化合物及び第3化合物を添加した
実施例20〜実施例24、実施例34〜実施例36の膜
厚、同じく第1化合物及び第3化合物を添加した実施例
25〜実施例33の膜厚は、いずれも他の実施例よりも
大きく、成膜速度が比較例に対してより優れていること
が判った。
【0112】
【発明の効果】以上述べたように、MOCVD法により
銅薄膜を作製する際に、一価の銅金属を含む有機金属銅
化合物単体を銅薄膜形成用溶液原料とするときと比べ
て、本発明によれば、一価の銅金属を含む有機金属銅化
合物に第1化合物、第2化合物若しくは第3化合物のい
ずれか、或いは第1化合物と第2化合物、第1化合物と
第3化合物若しくは第2化合物と第3化合物の二者、或
いは第1化合物と第2化合物と第3化合物の三者を添加
するので、高い成膜速度で基板上に金属銅を析出するこ
とができ、しかも下地膜との密着性に優れる。また本発
明の溶液原料により形成された銅薄膜は下地膜と堅牢に
密着し、高純度である特長を有する。
フロントページの続き (72)発明者 小木 勝実 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4K030 AA06 AA09 AA11 AA16 BA01 CA04 HA04 JA06 LA15 4M104 BB04 DD45 HH08 HH20

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
    に、β−ジケトンの水和物、トリフルオロアセトン、ト
    リフルオロアセトンの水和物、ヘキサフルオロアセト
    ン、ヘキサフルオロアセトンの水和物、β−ジケトンの
    ヒドロキシ化合物、β−ジケトンのヒドロキシ化合物の
    水和物及びペンチンの水和物からなる群より選ばれた1
    種又は2種以上の第1化合物を添加してなる有機金属化
    学蒸着用の銅薄膜形成用溶液原料。
  2. 【請求項2】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
    に、ジメチルシクロオクタジエン、アルキルシラン、ア
    ルキルシランの水和物、アルコキシシラン及びアルコキ
    シシランの水和物からなる群より選ばれた1種又は2種
    以上の第2化合物、又はアセチレンの誘導化合物又はア
    ルケンの誘導化合物のいずれか又は双方からなる第3化
    合物を添加してなる有機金属化学蒸着用の銅薄膜形成用
    溶液原料。
  3. 【請求項3】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
    に、アルキルシラン、アルキルシランの水和物、アルコ
    キシシラン及びアルコキシシランの水和物からなる群よ
    り選ばれた1種又は2種以上の第2化合物、及びアセチ
    レンの誘導化合物又はアルケンの誘導化合物のいずれか
    又は双方からなる第3化合物を添加してなる有機金属化
    学蒸着用の銅薄膜形成用溶液原料。
  4. 【請求項4】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物が
    +1(アリルトリメチルシラン)(ヘキサフルオロアセチ
    ルアセトン)又は銅+1(トリメチルビニルシラン)(ヘキサ
    フルオロアセチルアセトン)である請求項1ないし3い
    ずれか記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  5. 【請求項5】 β−ジケトンがヘキサフルオロアセチル
    アセトン、トリフルオロアセチルアセトン及びアセチル
    アセトンからなる群より選ばれた1種又は2種以上の化
    合物である請求項1記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  6. 【請求項6】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物1
    00重量%に対する第1化合物の添加量が0.01〜
    5.0重量%である請求項1記載の銅薄膜形成用溶液原
    料。
  7. 【請求項7】 第1化合物に加えて、一価の銅金属を含
    む有機金属銅化合物に更にアルキルシラン、アルキルシ
    ランの水和物、アルコキシシラン及びアルコキシシラン
    の水和物からなる群より選ばれた1種又は2種以上の第
    2化合物、又はアセチレンの誘導化合物又はアルケンの
    誘導化合物のいずれか又は双方からなる第3化合物を添
    加してなる請求項1記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  8. 【請求項8】 第1化合物に加えて、一価の銅金属を含
    む有機金属銅化合物に更にアルキルシラン、アルキルシ
    ランの水和物、アルコキシシラン及びアルコキシシラン
    の水和物からなる群より選ばれた1種又は2種以上の第
    2化合物、及びアセチレンの誘導化合物又はアルケンの
    誘導化合物のいずれか又は双方からなる第3化合物を添
    加してなる請求項1記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  9. 【請求項9】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物1
    00重量%に対する第2化合物又は第3化合物の添加量
    がそれぞれ0.01〜10.0重量%である請求項2、
    3、7又は8記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  10. 【請求項10】 アルキルシランがトリメチルビニルシ
    ラン又はアリルトリメチルシランのいずれか又は双方で
    ある請求項2、3、7又は8記載の銅薄膜形成用溶液原
    料。
  11. 【請求項11】 アルコキシシランがトリメトキシビニ
    ルシラン、トリエトキシビニルシラン、アリルトリメト
    キシシラン及びアリルトリエトキシシランからなる群よ
    り選ばれた1種又は2種以上の化合物である請求項2、
    3、7又は8記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  12. 【請求項12】 アセチレンの誘導化合物がペンチン、
    1−ヘキシン、3,3−ジメチル−1−ブチン及び2−
    メチル−1−ヘキセン−3−インからなる群より選ばれ
    た1種又は2種以上の化合物である請求項2、3、7又
    は8記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  13. 【請求項13】 アルケンの誘導化合物がアリルベンゼ
    ン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−2ブテン、
    メチルスチレン、1−テトラデセン、1−ヘキセン、2
    −ヘキセン、3−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ブ
    テン、ペンテン、2,4,4−トリメチル−1−ペンテ
    ン、2,4,4−トリメチル−2−ペンテン、2,3−
    ジメチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−2−ブテ
    ン、2,3,3−トリメチル−1−ブテン、2,3,4
    −トリメチル−2−ペンテン、2−メチル−1−ペンテ
    ン、2−メチル−2−ペンテン、2−メチル−1−ヘキ
    セン、3−メチル−1−ペンテン、3−メチル−2−ペ
    ンテン、4−メチル−1−ペンテン及び4−メチル−2
    −ペンテンからなる群より選ばれた1種又は2種以上の
    化合物である請求項2、3、7又は8記載の銅薄膜形成
    用溶液原料。
  14. 【請求項14】 第1化合物、第2化合物若しくは第3
    化合物のいずれか、又は第1化合物と第2化合物、第1
    化合物と第3化合物若しくは第2化合物と第3化合物の
    二者、或いは第1化合物と第2化合物と第3化合物の三
    者に加えて、一価の銅金属を含む有機金属銅化合物に更
    にヒドロキシアリルトリメチルシラン及びヒドロキシビ
    ニルトリメチルシランからなる群より選ばれた1種又は
    2種以上の化合物を添加してなる請求項1、2、3又は
    7記載の銅薄膜形成用溶液原料。
  15. 【請求項15】 一価の銅金属を含む有機金属銅化合物
    100重量%に対するヒドロキシシラン化合物の添加量
    が0.01〜5.0重量%である請求項14記載の銅薄
    膜形成用溶液原料。
  16. 【請求項16】 請求項1ないし15いずれか記載の銅
    薄膜形成用溶液原料により形成された銅薄膜。
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