有机金属前体、使用其形成层的方法和使用其制造半导体器件的方法技术

公开有机金属前体、使用其形成层的方法和使用其制造半导体器件的方法。所述有机金属前体包括：作为中心金属的钨、键合至所述中心金属的环戊二烯基配体、以及第一结构或第二结构，所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基，和所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。

Methods for the use of the organic metal precursor, the use of its forming layer and the method of using it to make semiconductor devices

Open organic metal precursors, methods for using a forming layer and a method for the use of a semiconductor device. The organometallic precursors include: as the center metal tungsten, bonded to the central metal cyclopentadienyl ligands and the first structure or the second structure, the first structure including alkylsilazane bonded to the cyclopentadienyl ligand, and the structure comprises second allyl ligands bonded to the the center of the metal.

【技术实现步骤摘要】
有机金属前体、使用其形成层的方法和使用其制造半导体器件的方法对相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局(KIPO)于2016年10月7日提交的韩国专利申请No.10-2016-0129937的优先权，将其内容全部引入本文中作为参考。
实例实施方式涉及有机金属前体、使用其形成层的方法和使用其制造半导体器件的方法。更具体地，实例实施方式涉及包括中心金属和有机配体的有机金属前体、使用其形成层的方法和使用其制造半导体器件的方法。
技术介绍
包括金属氮化物例如氮化钨的薄膜可用于形成半导体器件的布线结构例如栅电极、布线、接触等。为了形成金属氮化物薄膜，可进行使用金属前体和含氮反应气体的气相沉积过程。所述金属前体可与所述含氮反应气体反应以产生副产物，其可损害半导体器件的结构。
技术实现思路
实例实施方式提供具有改善的物理和化学性质的有机金属前体。实例实施方式提供使用所述有机金属前体形成层的方法。实例实施方式提供使用所述有机金属前体制造半导体器件的方法。根据实例实施方式，有机金属前体包括：作为钨的中心金属、键合至所述中心金属的环戊二烯基配体、以及第一结构或第二结构。所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基。所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。根据实例实施方式，制造半导体器件的方法包括：通过在半导体基底上提供有机金属前体而形成导电阻挡层(conductivebarrierlayer)，和在所述导电阻挡层上形成金属层。所述有机金属前体包括作为中心金属的钨和键合至所述中心金属的环戊二烯基配体。所述有机金属前体包括第一结构或第二结构。所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基。所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。根据实例实施方式，形成层的方法包括：在基底上形成前体薄膜，通过在所述前体薄膜上面提供反应气体而形成金属氮化物层，和通过重复所述形成前体薄膜和所述形成金属氮化物层至少一次而形成多个金属氮化物层。所述前体薄膜包括有机金属前体。所述有机金属前体包括第一结构和第二结构之一以及键合至中心金属的环戊二烯基配体。所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基，和所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。所述反应气体包括含氮气体。在实例实施方式中，有机金属前体可限制和/或防止包含卤素例如氟的副产物的产生。因此，可限制(和/或防止)对周围结构的损害。此外，可获得热稳定和化学稳定的金属层和/或金属氮化物层。附图说明由结合附图考虑的以下详细描述，将更清楚地理解实例实施方式。图1-26代表如本文中描述的非限制性实例实施方式。图1为说明根据一些实例实施方式的形成层的方法的流程图。图2-7为说明根据一些实例实施方式的形成层的方法的横截面图。图8-10为说明根据一些实例实施方式的形成层的方法的横截面图。图11-15为说明根据一些实例实施方式的制造半导体器件的方法的横截面图。图16-19为说明根据一些实例实施方式的制造半导体器件的方法的横截面图。图20-26为说明根据一些实例实施方式的制造半导体器件的方法的横截面图。具体实施方式将在下文中参照其中示出一些实例实施方式的附图更充分地描述多种实例实施方式。有机金属前体根据一些实例实施方式的有机金属前体包括作为中心金属的钨(W)、和键合至所述中心金属的配体。例如，所述配体可以配位共价相互作用键合至所述中心金属。所述配体的至少一个可包括环戊二烯基(Cp)配体。所述环戊二烯基配体可通过共振结构稳定地键合至所述中心金属以具有改善的热稳定性。因此，可以高的可靠性形成包括钨或氮化钨(钨氮化物，WNx)或碳化钨(钨碳化物)的薄膜。在一些实例实施方式中，所述有机金属前体的所述环戊二烯基配体可键合至烷基甲硅烷基。因此，在气相沉积过程中所述环戊二烯基配体的热稳定性可进一步改善。例如，三个烷基可键合至所述烷基甲硅烷基中的硅原子以提高热稳定性。在一些实例实施方式中，为了便于配体分离(分开，separation)，所述有机金属前体的配体可进一步包括羰基(-C＝O)配体。例如，所述有机金属前体可由以下化学式1表示。[化学式1]在化学式1中，R1、R2、R3和R4可独立地为氢原子、卤素原子或C1-C7的烷基，条件是R1、R2和R3的至少一个为C1-C7的烷基。例如，所述有机金属前体可由以下化学式1-1、1-2、1-3或1-4表示。[化学式1-1][化学式1-2][化学式1-3][化学式1-4]在一些实例实施方式中，对于所述有机金属前体，可使用由化学式1-4表示的(二甲基丙基甲硅烷基环戊二烯基)甲基(三羰基)钨。在一些替代性实例实施方式中，所述有机金属前体可进一步包括键合至所述环戊二烯基配体的烯丙基配体。在一些实例实施方式中，为了便于配体分离，所述有机金属前体的配体可进一步包括羰基(-C＝O)配体。例如，所述有机金属前体可由以下化学式2表示。[化学式2]在化学式2中，R1、R2、R3和R4可独立地为氢原子、卤素原子或C1-C7的烷基。如由化学式2所表示的，烯丙基配体可以配位共价相互作用键合至钨以形成共振结构。因此，所述有机金属前体的热稳定性可进一步提高。例如，对于所述有机金属前体，可使用由化学式2-1表示的(乙基环戊二烯基)(2-甲基烯丙基)(二羰基)钨。[化学式2-1]在化学式1和2中使用的术语“烷基”可表示直链或支化的饱和烃基。例如，烷基可包括甲基、乙基、异丁基、戊基、己基等。例如，所述C1-C7的烷基中的至少一个碳原子可键合至取代基，并且所述取代基的碳原子数不包括在所述烷基的碳原子中，或者对于所述烷基的碳原子数不计算所述取代基的碳原子数。在一些实例实施方式中，由化学式1和2表示的有机金属前体可各自单独或者以其组合使用。例如，对于所述有机金属前体，可使用由化学式1和2表示的化合物的至少两种的组合。所述有机金属前体具有相对低的熔化温度。因此，所述有机金属前体可具有提高的挥发性。因此，所述有机金属前体可在气相沉积过程例如化学气相沉积(CVD)过程、原子层沉积(ALD)过程等中容易地用作源气体。此外，由于所述有机金属前体具有提高的热稳定性，因此可限制(和/或防止)所述有机金属前体在附着到或被吸附到物体上之前被分解。因此，可形成具有较少的缺陷并且具有优异的电和机械性质的含钨薄膜。所述含钨薄膜可包括钨、氮化钨、碳化钨、碳氮化钨等。在下文中，将说明根据一些实例实施方式的使用所述有机金属前体形成层的方法和制造半导体器件的方法。图1为说明根据一些实例实施方式的形成层的方法的流程图。图2-7为说明根据一些实例实施方式的形成层的方法的横截面图。参照图1和2，在操作S10中，可将基底100装载于气相沉积室50中。根据一些实例实施方式，气相沉积室50可用于ALD过程。气相沉积室50可包括基座，基底100被装载于基座上。多个基底100可水平地设置于基座上。在旋转基座时，例如，可在基底100各自上形成含钨薄膜。例如，气相沉积室50可为单晶片型室。气相沉积室50可包括至少一个流道。例如，气相沉积室50可包括通过其提供包括有机金属前体的源气体的第一流道、和通过其提供反应气体的第二流道。气相沉积室50可进一步包括通过其提供吹扫气体的第三流道。基底100可为在其上形成含钨薄膜的物体。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机金属前体，包括：作为钨的中心金属；键合至所述中心金属的环戊二烯基配体；以及第一结构或第二结构，所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基，和所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。

【技术特征摘要】
2016.10.07 KR 10-2016-01299371.有机金属前体，包括：作为钨的中心金属；键合至所述中心金属的环戊二烯基配体；以及第一结构或第二结构，所述第一结构包括键合至所述环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基，和所述第二结构包括键合至所述中心金属的烯丙基配体。2.如权利要求1所述的有机金属前体，其中所述有机金属前体由以下化学式1表示，[化学式1]其中R1、R2、R3和R4独立地为氢原子、卤素原子和C1-C7的烷基之一，条件是R1、R2和R3的至少一个为C1-C7的烷基。3.如权利要求2所述的有机金属前体，其中所述有机金属前体由以下化学式1-1、1-2、1-3和1-4之一表示，[化学式1-1][化学式1-2][化学式1-3]和[化学式1-4]4.如权利要求1所述的有机金属前体，其中所述有机金属前体包括所述第一结构，所述第一结构包括键合至环戊二烯基配体的烷基甲硅烷基，和所述烷基甲硅烷基包括键合至硅原子的三个烷基。5.如权利要求1所述的有机金属前体，其中所述有机金属前体由以下化学式2表示，[化学式2]和其中R1、R2、R3和R4各自独立地为氢原子、卤素原子和C1-C7的烷基之一。6.制造半导体器件的方法，所述方法包括：通过在半导体基底上提供至少一种如权利要求1-5任一项所述的有机金属前体而形成导电阻挡层；和在所述导电阻挡层上形成金属层。7.如权利要求6所述的方法，其中所述形成导电阻挡层包括在所述提供有机金属前体期间在所述基底上面提供含氮气体，和所述导电阻挡层包括氮化钨。8.如权利要求6所述的方法，其中所述形成导电阻挡层包括在所述提供有机金属前体期间在所述基底上面提供氢气，和所述导电阻挡层包括碳化钨。9.如权利要求7所述的方法，其中所述形成金属层包括在所述导电阻挡层上提供所述有机金属前体，和所述金属层包括钨层。10.如权利要求9所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宜昌佑，金铭云，尹至恩，李刚镛，李相益，林载顺，赵晟佑，曹仑廷，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，DNF株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR