(57)【要約】  コバルト含有化合物、その合成及びコバルト含有膜の堆積へのその使用を開示する。開示のコバルト含有化合物は以下の式の一方を有する：【化６】2016513085.tif 000008（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は各々独立して水素、ハロゲン、直鎖、環状若しくは分岐炭化水素、第一級アミノリガンド（−ＮＨＲ）又は第二級アミノリガンド（−ＮＲＲ’）から選択され、Ｒ及びＲ’は独立してＨ又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素であるが、ただし、式Ｉ中のＲ１、Ｒ２又はＲ３及び式ＩＩ中のＲ４又はＲ５の少なくとも１つがアミノリガンドである）。【選択図】なし
2016513085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式の一方を有する化合物：
【化４】
2016513085.tif 000006
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は各々独立して水素、ハロゲン、直鎖、環状又は分岐炭化水素、第一級アミノリガンド（−ＮＨＲ）及び第二級アミノリガンド（−ＮＲＲ’）からなる群から選択され、Ｒ及びＲ’は独立してＨ又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素であるが、ただし、式Ｉ中のＲ１、Ｒ２又はＲ３及び式ＩＩ中のＲ４又はＲ５の少なくとも１つがアミノリガンドである）。
【請求項２】
前記式Ｉの化合物が、ＮＭｅ３、ＮＥｔ３、ＮｉＰｒ３、ＮＭｅＥｔ２、ＮＣ５Ｈ５、ＯＣ４Ｈ８、Ｍｅ２Ｏ、及びＥｔ２Ｏからなる群から選択される１つ又は２つの中性付加物リガンドを含む、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
式Ｉを有し、（ＮＭｅ２）３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＥｔ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＨｔＢｕ）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＣｌ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＭｅ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＮＨＳｉＭｅ３）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４からなる群から選択される、請求項１又は請求項２に記載の化合物。
【請求項４】
ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＭｅ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及びＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４からなる群から選択される、請求項３に記載の化合物。
【請求項５】
式ＩＩを有し、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨｔＢｕ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｍｅ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｅｔ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｉＰｒ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４か
らなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
コバルト含有膜を堆積させる方法であって、
コバルト含有化合物を基板が中に配置された反応器に導入することであって、該コバルト含有化合物が以下の式の一方を有することと：
【化５】
2016513085.tif 000007
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は各々独立して水素、ハロゲン、直鎖、環状又は分岐炭化水素、第一級アミノリガンド（−ＮＨＲ）及び第二級アミノリガンド（−ＮＲＲ’）からなる群から選択され、Ｒ及びＲ’は独立してＨ又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素であるが、ただし、式Ｉ中のＲ１、Ｒ２又はＲ３及び式ＩＩ中のＲ４又はＲ５の少なくとも１つがアミノリガンドである）、
前記コバルト含有化合物の少なくとも一部を前記基板上に堆積させ、前記コバルト含有膜を形成することと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記式Ｉの化合物が、ＮＭｅ３、ＮＥｔ３、ＮｉＰｒ３、ＮＭｅＥｔ２、ＮＣ５Ｈ５、ＯＣ４Ｈ８、Ｍｅ２Ｏ、及びＥｔ２Ｏからなる群から選択される１つ又は２つの中性付加物リガンドを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コバルト含有化合物が式Ｉを有し、（ＮＭｅ２）３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＥｔ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＨｔＢｕ）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＣｌ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＭｅ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＮＨＳｉＭｅ３）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４からなる群から選択される、請求項６又は請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コバルト含有化合物がＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＭｅ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及びＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記コバルト含有化合物が式ＩＩを有し、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨｔＢｕ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４
、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｍｅ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｅｔ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｉＰｒ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４からなる群から選択される、請求項６又は請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記堆積工程が、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、パルス化学蒸着（ＰＣＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、減圧化学蒸着（ＳＡＣＶＤ）、常圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）、空間的ＡＬＤ、ラジカル支援堆積、超臨界流体堆積、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
約２０℃〜約８００℃、好ましくは約２５℃〜約６００℃の温度で行われる、請求項６ないし請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記反応器の圧力がおよそ０．１Ｐａ〜およそ１０５Ｐａ、好ましくはおよそ２．５Ｐａ〜およそ１０３Ｐａである、請求項６ないし請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コバルト含有膜が、純コバルト、コバルト窒化物（ＣｏＮ）、コバルトケイ化物（ＣｏＳｉ）、コバルトケイ化窒化物（ＣｏＳｉＮ）、及びコバルト酸化物（ＣｏＯ）からなる群から選択される、請求項６ないし請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
反応ガスを、前記コバルト含有化合物の導入と同時に又は交互に前記反応器に導入することを更に含む、請求項６ないし請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記反応ガスが、Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、（Ｍｅ）２ＳｉＨ２、（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＨ、［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２ＳｉＨ２、Ｎ（ＣＨ３）３、Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３、（ＳｉＭｅ３）２ＮＨ、（ＣＨ３）ＨＮＮＨ２、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、フェニルヒドラジン、Ｂ２Ｈ６、（ＳｉＨ３）３Ｎ、これらの還元剤のラジカル種、及びこれらの還元剤の混合物からなる群から選択される還元剤である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記反応ガスが、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、酢酸、これらの酸化剤のラジカル種、及びこれらの酸化剤の混合物からなる群から選択される酸化剤である、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
コバルト含有化合物、その合成及びコバルト含有膜の堆積へのその使用を開示する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年１月３１日付けで出願された米国仮出願第６１／７５９，１３８号（その内容全体が引用することにより本明細書の一部をなす）に対する米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
化学蒸着（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）は、半導体デバイス用の薄膜を作製する主要な堆積技法として適用されている。これらの方法は、堆積プロセス中のパラメータの微調整によるコンフォーマルな膜（金属、酸化物、窒化物、ケイ化物等）の達成を可能にする。膜成長は主に金属含有化合物（前駆体）の化学反応によって制御されるため、その特性及び反応プロセスの予測による最適な前駆体の開発が不可欠である。
【０００４】
金属及び金属ケイ化物、特にマンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウムの膜は、様々な電子工学及び電気化学的用途に重要となっている。例えば、コバルト薄膜は高い磁気誘電率のために関心がもたれている。半導体デバイスのフロントエンドプロセス（front-end-of-the-line processing）におけるその低い抵抗率から、コバルト薄膜を使用して抵抗接点用のコバルト二ケイ化物（ＣｏＳｉ２）を形成するという多くの報告がある。コバルト含有薄膜は近年、超大規模集積デバイスのＣｕ／ｌｏｗ−ｋ障壁、保護層及びキャッピング層として研究されている。
【０００５】
置換シリル又はハロゲン化物コバルトテトラカルボニル複合体（Ｒ３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４）の合成方法は既知である（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、非特許文献７、非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１）。
【０００６】
シリルコバルトテトラカルボニル複合体（Ｒ３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４）（式中、Ｒはアルキル基又はハロゲンである）もコバルト含有膜の前駆体として知られている（非特許文献１２、非特許文献１３、非特許文献１４、非特許文献１５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Sisak et al., Formation and Multinuclear Magnetic Resonance Investigation of Silylammonium Tetracarbonylcobaltate Contact Ion Pairs, Central European Journal of Chemistry, 4(2) (2006) pp. 299-316
【非特許文献２】Begum et al. Synthesis, Reaction and Thermal Decomposition of a Silicon-Cobalt Bonded Compound, Journal of Bangladesh Academy of Sciences, Vol. 17, No. 2 (1993) pp. 201-205
【非特許文献３】Chatani et al., Cobalt Carbonyl Catalyzed Reactions of Esters and Lactones with Hydrosilane and Carbon Monoxide. A Novel Synthetic Method for the Introduction of the Siloxymetahylidene Group, J. Am. Chem. Soc. (1986) 108, pp. 7361-7373
【非特許文献４】Chatani et al., A New Entry to π-Allylcobalt Tricarbonyls Using (CH3)3SiCo(CO)4, Tetrahedron Letters, Vol. 24, No. 50 (1983) pp. 5649-5652
【非特許文献５】Reichel et al., Photochemistry of Cobalt Carbonyl Complexes Having a Cobalt-Silicon Bond and Its Importance in Activation of Catalyis, Inorg. Chem. 19 (1980) pp. 3858-3860
【非特許文献６】Bradley et al., Reaction of Octacarbonyldicobalt with Organosilanes, -germanes, and -stannanes.  Formation, Properties, and Vibrational Spectra of (Trimethylgermyl)tetracarbonylcobalt and Related Complexes, Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions: Inorganic Chemistry (1974) 3, pp. 264-9
【非特許文献７】Ingle et al., Cobalt to Oxygen Migration of the Trimethylsilyl Group in Trimethylsilylcobalt Tetracarbonyl, Journal of the Chemical Society, (1973) 14, pp. 497-498
【非特許文献８】Morrison et al., Trichloro-, Trimethyl-, and Trifluorosilylcobalt Tetracarbonyl, Inorganic Synthesis, 13 (1971) pp. 65-73
【非特許文献９】Baay et al., Trimethyl- and Trichlorosilylcobalt Tetracarbonyls and the Hydrosilation of Ethylene, Inorganic Chemistry, Vol. 8, No. 4 (April 1969) pp. 986-994
【非特許文献１０】MacDiarmid et al., Properties of Silicon Derivates of Cobalt, Manganese, and Iron Carbonyls, Pure and Applied Chemistry (1969) Vol. 19, Issue 3, pp. 431-438
【非特許文献１１】Baay et al., Synthesis and Properties of Trimethylsilyl Cobalt Tetracarbonyl and Related Compounds, Inorg. Nucl. Chem. Letters, Vol. 3 (1967) pp. 159-161
【非特許文献１２】Prokap et al., nm-Co2Si, CoSi, CoSi2 silicide films from the single source precursor CoSiCl3(CO)4 in the presence of SiH4, Thin Solid Films, 359 (2000) pp. 39-45
【非特許文献１３】Kodas et al., The Chemistry of Metal CVD, Wiley-VCH (1994) Section 9.2 Classification of Precursors
【非特許文献１４】Aylett et al., Chemical Vapour Deposition of Transition-Metal Silicides by Pyrolysis of Silyl Transition-Metal Carbonyl Compounds, J.C.S. Dalton (1977) pp. 2058-2061
【非特許文献１５】Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, (1982) pp.107-110
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コバルト含有膜の堆積に好適なコバルト化合物が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜表記法及び命名法＞
幾つかの略語、記号及び用語を以下の明細書及び特許請求の範囲全体を通して使用する。
【００１０】
本明細書で使用される場合、不定冠詞「a」又は「an」は、１つ又は複数を意味する。
【００１１】
本明細書で使用される場合、「アルキル基」という用語は、炭素原子及び水素原子のみを含有する飽和官能基を指す。さらに、「アルキル基」という用語は直鎖、分岐又は環状アルキル基を指す。直鎖アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。分岐アルキル基の例としては、ｔ−ブチルが挙げられるが、これに限定されない。環状アルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１２】
本明細書で使用される「炭化水素」という用語は、水素原子及び炭素原子のみを含有する官能基を意味する。官能基は飽和（単結合のみを含有する）又は不飽和（二重結合又は三重結合を含有する）であり得る。
【００１３】
本明細書で使用される場合、略語「Ｍｅ」はメチル基を指し、略語「Ｅｔ」はエチル基を指し、略語「Ｐｒ」は任意のプロピル基（すなわち、ｎ−プロピル又はイソプロピル）を指し、略語「ｉＰｒ」はイソプロピル基を指し、略語「Ｂｕ」は任意のブチル基（ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル）を指し、略語「ｔＢｕ」はｔｅｒｔ−ブチル基を指し、略語「ｓＢｕ」はｓｅｃ−ブチル基を指し、略語「ｉＢｕ」はイソブチル基を指し、略語「ｐｈ」はフェニル基を指し、略語「Ｃｐ」はシクロペンタジエニル基を指す。
【００１４】
元素周期表による元素の一般的な略語が本明細書中で使用される。元素がこれらの略語によって言及される場合もあることを理解されたい（例えば、Ｃｏはコバルトを指し、Ｓｉはシリコンを指し、Ｃは炭素を指す等）。
【００１５】
＜概要＞
以下の式の一方を有する化合物を開示する：
【化１】
2016513085.tif 000003
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は各々独立して水素、ハロゲン、直鎖、環状又は分岐炭化水素、第一級アミノリガンド（−ＮＨＲ）及び第二級アミノリガンド（−ＮＲＲ’）からなる群から選択され、Ｒ及びＲ’は独立してＨ又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素であるが、ただし、式Ｉ中のＲ１、Ｒ２又はＲ３及び式ＩＩ中のＲ４又はＲ５の少なくとも１つがアミノリガンドである）。開示の化合物は、１つ又は複数の以下の態様を有し得る：
・ＮＭｅ３、ＮＥｔ３、ＮｉＰｒ３、ＮＭｅＥｔ２、ＮＣ５Ｈ５、ＯＣ４Ｈ８、Ｍｅ２Ｏ、及びＥｔ２Ｏからなる群から選択される１つ又は２つの中性付加物リガンドを含む式Ｉの化合物、
・式Ｉを有する化合物、
・（ＮＭｅ２）３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ２（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・Ｓｉ（ＮＥｔ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・Ｓｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ２（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・Ｓｉ（ＮＨｔＢｕ）３Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＣｌ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・ＳｉＭｅ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＮＨＳｉＭｅ３）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・式ＩＩを有する化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨｔＢｕ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｍｅ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｅｔ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｉＰｒ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物、並びに、
・（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４である化合物。
【００１６】
コバルト含有膜を堆積させる方法も開示する。上に開示したコバルト含有化合物の１つを基板が中に配置された反応器に導入する。コバルト含有化合物の少なくとも一部を基板上に堆積させ、コバルト含有膜を形成する。開示の方法は、１つ又は複数の以下の態様を有し得る：
・化学蒸着（ＣＶＤ）である堆積工程；
・原子層堆積（ＡＬＤ）である堆積工程；
・プラズマ強化（plasma enhanced）化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）である堆積工程；
・プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）である堆積工程；
・パルス化学蒸着（ＰＣＶＤ）である堆積工程；
・低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）である堆積工程；
・減圧化学蒸着（ＳＡＣＶＤ）である堆積工程；
・常圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）である堆積工程；
・空間的（spatial）ＡＬＤである堆積工程；
・ラジカル支援（incorporated）堆積である堆積工程；
・超臨界流体堆積である堆積工程；
・ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、ＰＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＳＡＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、空間的ＡＬＤ、ラジカル支援堆積、又は超臨界堆積の２つ以上の組合せである堆積工程；
・約２０℃〜約８００℃の温度で行われる方法；
・約２５℃〜約６００℃の温度で行われる方法；
・圧力がおよそ０．１Ｐａ〜およそ１０５Ｐａの反応器；
・圧力がおよそ２．５Ｐａ〜およそ１０３Ｐａの反応器；
・純コバルトであるコバルト含有膜；
・コバルト窒化物（ＣｏＮ）であるコバルト含有膜；
・コバルトケイ化物（ＣｏＳｉ）であるコバルト含有膜；
・コバルトケイ化窒化物（ＣｏＳｉＮ）であるコバルト含有膜；
・コバルト酸化物（ＣｏＯ）であるコバルト含有膜；
・コバルト含有化合物の導入と同時に又は交互に反応ガスを反応器中へと導入すること；・Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、（Ｍｅ）２ＳｉＨ２、（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＨ、［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２ＳｉＨ２、Ｎ（ＣＨ３）３、Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３、（ＳｉＭｅ３）２ＮＨ、（ＣＨ３）ＨＮＮＨ２、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、フェニルヒドラジン、Ｂ２Ｈ６、（ＳｉＨ３）３Ｎ、これらの還元剤のラジカル種、及びこれらの還元剤の混合物からなる群から選択される還元剤である反応ガス；並びに、
・Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、酢酸、これらの酸化剤のラジカル種、及びこれらの酸化剤の混合物からなる群から選択される酸化剤である反応ガス。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の式の一方を有するコバルト含有化合物を開示する：
【化２】
2016513085.tif 000004
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は各々独立して水素（Ｈ）、ハロゲン（Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、又はＦ）、直鎖、環状又は分岐炭化水素、第一級アミノリガンド（−ＮＨＲ）及び第二級アミノリガンド（−ＮＲＲ’）からなる群から選択され、Ｒ及びＲ’は独立してＨ又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素であるが、ただし、式Ｉ中のＲ１、Ｒ２又はＲ３及び式ＩＩ中のＲ４又はＲ５の少なくとも１つがアミノリガンドである）。式Ｉの化合物は代替的に（ＮＲ’２）ｘＲ３−ｘＳｉＣｏ（ＣＯ）４化合物と言及されることができ、ここで、ｘ＝１〜３であり、Ｒは各々独立して水素、ハロゲン、又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素から選択され、Ｒ’は各々独立して水素又は直鎖、環状若しくは分岐炭化水素から選択される。
【００１８】
式Ｉの化合物はＮＭｅ３、ＮＥｔ３、ＮｉＰｒ３、ＮＭｅＥｔ２、ＮＣ５Ｈ５、ＯＣ４Ｈ８、Ｍｅ２Ｏ、及びＥｔ２Ｏからなる群から選択される１つ又は２つの中性付加物リガンドを含み得る。リガンドはＮＭｅ３又はＮＥｔ３であることが好ましい。
【００１９】
例示的な式Ｉの化合物としては、（ＮＭｅ２）３ＳｉＣｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＥｔ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、Ｓｉ（ＮＨｔＢｕ）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＣｌ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＭｅ（ＮＭｅ２）２ＣｏＣＯ４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＮＨＳｉＭｅ３）Ｓｉ（Ｍｅ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、好ましくはＳｉ（ＮＭｅ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４又はＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２０】
Ｓｉ（ＮＭｅ２）３Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、ＳｉＨ２（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及びＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２Ｃｏ（ＣＯ）４を以下に示す：
【化３】
2016513085.tif 000005
【００２１】
例示的な式ＩＩの化合物としては、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（Ｎ−ｉＰｒ２）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨｔＢｕ）（Ｈ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｍｅ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（Ｅｔ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｉＰｒ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＨＳｉＭｅ３）（ｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（Ｎ−ｉＰｒ２）Ｃｏ（ＣＯ）４、及び（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ２）（ＮＨｔＢｕ）Ｃｏ（ＣＯ）４、好ましくは（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４又は（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２２】
コバルト含有化合物は、Ｃｏ２（ＣＯ）８と過剰量のアミノシランとを−７８℃で反応させることによって合成することができる。これらの反応物は市販されているか、又は当該技術分野で既知の一般的方法によってモノクロロシラン、ジクロロシラン又はトリクロロシラン及び対応するアミンを使用して合成することができる。混合物を撹拌しながら室温に温めて反応を完了させる。反応中に水素発生が観察される。１時間の撹拌後に過剰なアミノシランを真空下、室温で除去する。得られる暗色の油又は固体を真空蒸留又は昇華によって精製する。
【００２３】
付加物を、コバルト含有化合物をトルエン又はジクロロメタン等の溶媒に添加することによって合成することができる。得られる混合物をおよそ−１５℃に冷却する。付加物リガンドを冷却混合物にゆっくりと添加する。冷却付加物混合物を撹拌し続けながら室温（およそ２０℃）に温める。過剰な付加物リガンドを真空下で除去する。得られる付加物生成物を蒸留又は昇華によって精製してもよい。
【００２４】
少なくとも一部の開示のコバルト含有化合物は、基板上に堆積させ、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、又は蒸気コーティング（vapor coating）に関連した他の種類の堆積、例えば、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、パルスＣＶＤ（ＰＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、減圧ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）若しくは常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、ホットワイヤーＣＶＤ（ｃａｔＣＶＤとしても知られ、ホットワイヤーが堆積プロセス用触媒として働くＨＷＣＶＤ）、空間的ＡＬＤ、ホットワイヤーＡＬＤ（ＨＷＡＬＤ）、ラジカル支援堆積、及び超臨界流体堆積又はそれらの組合せにより、コバルト含有膜を形成することができる。堆積法は、ＣＶＤ、ＡＬＤ、又はＰＥ−ＡＬＤであることが好ましい。
【００２５】
開示の方法は半導体デバイス、光起電デバイス、ＬＣＤ−ＴＦＴデバイス又はフラットパネル型のデバイスの製造に有用であり得る。該方法は、上で開示した少なくとも１つのＣｏ含有化合物の蒸気を少なくとも１つの基板が中に配置された反応器に導入することと、コバルト含有化合物の少なくとも一部を少なくとも１つの基板上に蒸着プロセスを用いて堆積させ、コバルト含有膜を形成することとを含む。反応器内の温度及び圧力並びに基板の温度は、基板の少なくとも１つの表面上でのＣｏ含有層の形成に好適な条件に保持される。Ｃｏ含有層の形成を助けるために反応ガスを使用してもよい。
【００２６】
開示の方法は、蒸着プロセスを用いて二元素含有層を基板上に形成するため、より具体的にはＣｏＭＯｘ層（式中、Ｍは第２の元素であり、第２族、第１３族、第１４族、遷移金属、ランタニド及びそれらの組合せからなる群から、より好ましくはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ又はランタニドから選択される）の堆積のために用いることもできる。該方法は、上で開示した少なくとも１つのＣｏ含有化合物を少なくとも１つの基板が中に配置された反応器に導入することと、第２の前駆体を反応器に導入することと、コバルト含有化合物の少なくとも一部及び第２の前駆体の少なくとも一部を少なくとも１つの基板上に蒸着プロセスを用いて堆積させ、二元素含有層を形成することとを含む。
【００２７】
反応器は、堆積法を行うデバイス内の任意のエンクロージャ又はチャンバ、例えば、限定されるものではないが、平行板型反応器、低温壁型反応器、高温壁型反応器、単一ウエハ反応器、マルチウエハ反応器、又は他のかかるタイプの堆積システムであり得る。これらの例示的な反応器の全てをＡＬＤ反応器又はＣＶＤ反応器とすることが可能である。反応器を約０．５ｍＴｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒの範囲の圧力に維持することができる。加えて、反応器内の温度はほぼ室温（２０℃）〜約６００℃の範囲であり得る。所望の結果を達成するために単なる実験によって温度を最適化することができることが当業者には認識されるであろう。
【００２８】
反応器の温度は、基板ホルダーの温度の制御（低温壁反応器と呼ばれる）若しくは反応器壁の温度の制御（高温壁反応器と呼ばれる）、又は両方法の組合せによって制御することができる。基板の加熱に使用されるデバイスは当該技術分野で既知である。
【００２９】
反応器壁は、所望の膜を十分な成長速度並びに所望の物理的状態及び組成で得るのに十分な温度に加熱することができる。反応器壁を加熱することができる非限定的な例示的温度範囲としては、およそ２０℃〜およそ６００℃が挙げられる。プラズマ堆積プロセスを利用する場合、堆積温度はおよそ２０℃〜およそ５５０℃の範囲であり得る。代替的には、熱プロセスを行う場合、堆積温度はおよそ１００℃〜およそ６００℃の範囲であり得る。
【００３０】
代替的には、基板を所望のコバルト含有層を十分な成長速度並びに所望の物理的状態及び組成で得るのに十分な温度に加熱することができる。基板を加熱することができる非限定的な例示的温度範囲としては１００℃〜６００℃が挙げられる。基板の温度は５００℃以下に保つのが好ましい。
【００３１】
コバルト含有層を堆積させる基板のタイプは最終使用目的に応じて異なる。幾つかの実施形態では、基板はＭＩＭ、ＤＲＡＭ若しくはＦｅＲａｍ技術において誘電材料として使用される酸化物（例えばＺｒＯ２系材料、ＨｆＯ２系材料、ＴｉＯ２系材料、希土類酸化物系材料、三元酸化物系材料等）又は銅とｌｏｗ−ｋ層との間の酸素障壁として使用される窒化物系層（例えばＴａＮ）から選ばれ得る。他の基板を半導体デバイス、光起電デバイス、ＬＣＤ−ＴＦＴデバイス又はフラットパネルデバイスの製造に使用することができ
る。かかる基板の例としては、ＣｕＭｎのような銅及び銅系の合金等の固体基板、金属窒化物含有基板（例えばＴａＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＣＮ、ＴｉＣＮ、ＴａＳｉＮ及びＴｉＳｉＮ）；絶縁体（例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びチタン酸バリウムストロンチウム）；又はこれらの材料の任意の数の組合せを含む他の基板が挙げられるが、これらに限定されない。利用される実際の基板は利用される具体的な化合物の実施形態にも左右される。しかし、多くの場合、利用される好ましい基板はＳｉ基板及びＳｉＯ２基板から選択される。
【００３２】
開示のコバルト含有化合物を純粋な（neat）形態で、又はエチルベンゼン、キシレン、メシチレン、デカン、ドデカン等の好適な溶媒とブレンドして供給し、前駆体混合物を形成することができる。開示の化合物は溶媒中に様々な濃度で存在し得る。
【００３３】
１つ又は複数の純粋な化合物又は前駆体混合物を、チューブ及び／又は流量計等の従来の手段によって蒸気形態で反応器に導入する。純粋な化合物又は前駆体混合物の蒸気形態は、純粋な化合物又は前駆体混合物を直接蒸発、蒸留等の従来の蒸発工程によって、又はバブリングによって、又はXu et alの国際公開第２００９／０８７６０９号に開示されているような昇華装置を用いて蒸発させることにより生成することができる。純粋な化合物又は前駆体混合物を液体状態で蒸発装置に供給し、そこで蒸発させた後、反応器に導入することができる。代替的には、純粋な化合物又は前駆体混合物を、キャリアガスを純粋な化合物若しくは前駆体混合物の入った容器に通すか、又はキャリアガスを純粋な化合物若しくは前駆体混合物中にバブリングすることによって蒸発させることができる。キャリアガスはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２及びそれらの混合物を含み得るが、これらに限定されない。次いで、キャリアガス及び化合物を蒸気として反応器に導入する。
【００３４】
必要に応じて、純粋な化合物又は前駆体混合物の容器を、純粋な化合物又は前駆体混合物がその液相に存在し、十分な蒸気圧を有するようになる温度まで加熱してもよい。容器を例えばおよそ０℃〜およそ２００℃の範囲の温度で維持してもよい。蒸発する前駆体の量を制御する既知の方法で容器の温度を調節することができることが当業者には認識される。
【００３５】
反応器への導入前のコバルト含有化合物と溶媒、第２の前駆体及び安定剤との任意の混合に加えて、コバルト含有化合物を反応器内の反応ガスと混合してもよい。例示的な反応ガスとしては、遷移金属含有前駆体（例えばニオブ）、希土類含有前駆体、ストロンチウム含有前駆体、バリウム含有前駆体、ＴＭＡ等のアルミニウム含有前駆体及びそれらの任意の組合せ等の第２の前駆体が挙げられるが、これらに限定されない。これら又は他の第２の前駆体をドーパントとして少量で、又はＣｏＭＯｘ等の得られる層中の第２若しくは第３の金属として得られる層に組み込んでもよい。
【００３６】
反応ガスは、Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、（Ｍｅ）２ＳｉＨ２、（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＨ、［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２ＳｉＨ２、Ｎ（ＣＨ３）３、Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３、（ＳｉＭｅ３）２ＮＨ、（ＣＨ３）ＨＮＮＨ２、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、フェニルヒドラジン、Ｂ２Ｈ６、（ＳｉＨ３）３Ｎ、これらの還元剤のラジカル種、及びこれらの還元剤の混合物から選択される還元剤を含有し得るが、これらに限定されない。ＡＬＤプロセスを行う場合、還元試薬はＨ２であるのが好ましい。
【００３７】
所望のコバルト含有層が酸素、例えば、限定されるものではないが、ＣｏＯｘ及びＣｏＭＯｘも含有する場合、反応ガスは、限定されるものではないが、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、酢酸、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、これらの酸化剤のラジカル種及びこれらの酸化剤の混合物から選択される酸化試薬を含有し得る。ＡＬＤプロセスを行う場
合、酸化試薬はＨ２Ｏであるのが好ましい。
【００３８】
反応ガスは、反応ガスをそのラジカル形態へと分解するためにプラズマによって処理することができる。プラズマは発生させてもよく、又は反応チャンバ自体に存在していてもよい。代替的には、プラズマは概して反応チャンバから離れて、例えば遠隔設置されたプラズマシステム内に位置し得る。かかるプラズマ処理に好適な方法及び装置が当業者には認識されるであろう。
【００３９】
例えば、反応ガスを反応チャンバ内にプラズマを発生させる直流プラズマ反応器に導入し、プラズマ処理反応ガスを反応チャンバ内に発生させてもよい。例示的な直流プラズマ反応器としては、Trion Technologies製のＴｉｔａｎ（商標）  ＰＥＣＶＤシステムが挙げられる。反応ガスをプラズマ処理前に反応チャンバに導入し、保持することができる。代替的には、プラズマ処理を反応ガスの導入と同時に行ってもよい。ｉｎ  ｓｉｔｕプラズマは通常、シャワーヘッドと基板ホルダーとの間に発生する１３．５６ＭＨｚ  ＲＦの容量結合プラズマである。基板又はシャワーヘッドは陽イオン衝突が起こるか否かに応じて電源電極であってもよい。ｉｎ  ｓｉｔｕプラズマ発生器における典型的な印加電力はおよそ５０Ｗ〜およそ１０００Ｗである。ｉｎ  ｓｉｔｕプラズマを用いた反応ガスの解離は通常、同じ電源入力の遠隔プラズマ源を用いて達成されるとはいえず、したがって反応ガス解離では遠隔プラズマシステムほど効率的ではなく、プラズマによる損傷を受けやすい基板上への金属窒化物含有膜の堆積に有益であり得る。
【００４０】
代替的には、プラズマ処理反応ガスは反応チャンバの外で発生させることができる。MKS InstrumentsのＡＳＴＲＯＮ（商標）ｉ反応性ガス発生器を用いて、反応ガスを反応チャンバに通す前に処理することができる。２．４５ＧＨｚ、７ｋＷのプラズマ出力及びおよそ３Ｔｏｒｒ〜およそ１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で操作することで、反応ガスＯ２を２つのＯ−ラジカルに分解することができる。好ましくは、遠隔プラズマは約１ｋＷ〜約１０ｋＷ、より好ましくは約２．５ｋＷ〜約７．５ｋＷの範囲の出力で発生させることができる。
【００４１】
所望のコバルト含有層が別の元素、例えば、限定されるものではないが、Ｎｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｙ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｎ、ランタニド（Ｅｒ等）又はそれらの組合せ等も含有する場合、反応ガスは、限定されるものではないが、（Ｍｅ）３Ａｌ等の金属アルキル、Ｎｂ（Ｃｐ）（ＮｔＢｕ）（ＮＭｅ２）３等の金属アミン及びそれらの任意の組合せから選択される第２の前駆体を含み得る。
【００４２】
コバルト含有化合物及び１つ又は複数の反応ガスは反応器に同時に（化学蒸着）、順次に（原子層堆積）又は他の組合せで導入することができる。例えば、コバルト含有化合物を１つのパルスで導入し、２つの付加的な前駆体を別個のパルスでともに導入することができる［改良原子層堆積］。代替的には、反応器はコバルト含有化合物の導入前に反応ガスを既に含有していてもよい。代替的には、コバルト含有化合物を反応器に連続的に導入し、他の反応ガスをパルスにより導入してもよい（パルス化学蒸着）。反応ガスを反応器に局在する又は反応器から離れたプラズマシステムに通し、ラジカルへと分解することができる。いずれの例でも、パルスに続いて過剰量の導入された成分を除去するパージ又は排気工程を行うことができる。いずれの例でも、パルスは約０．０１秒〜約３０秒、代替的には約０．３秒〜約３秒、代替的には約０．５秒〜約２秒の範囲の期間にわたって持続し得る。別の選択肢では、コバルト含有化合物及び１つ又は複数の反応ガスを同時にシャワーヘッドから吹き付けながら、幾つかのウエハを把持するサセプタを回転させる（空間的ＡＬＤ）。
【００４３】
非限定的な一例示的原子層堆積式プロセスでは、コバルト含有化合物の気相を反応器に導入し、そこで好適な基板と接触させる。次いで、反応器のパージ及び／又は排気によって過剰なコバルト含有化合物を反応器から除去することができる。酸化試薬を反応器に導入し、そこで吸着したコバルト含有化合物と自己制御式に反応させる。反応器のパージ及び／又は排気によって過剰な酸化試薬を全て反応器から除去する。所望の層がコバルト酸化物層である場合、この二段階プロセスによって所望の層厚を得ることができ、又は所要の厚さの層が得られるまでこれを繰り返すことができる。
【００４４】
代替的には、所望のＣｏＯ層が第２の元素（すなわちＣｏＭＯｘ）を含有する場合、上記の二段階プロセスに続いて第２の前駆体の蒸気を反応器に導入することができる。第２の前駆体は、堆積させるＣｏＭＯｘ層の性質に基づいて選択される。反応器への導入の後、第２の前駆体と基板とを接触させる。反応器のパージ及び／又は排気によって過剰な第２の前駆体を全て反応器から除去する。酸化試薬を再び反応器に導入して第２の前駆体と反応させてもよい。反応器のパージ及び／又は排気によって過剰な酸化試薬を反応器から除去する。所望の層の厚さが達成された場合、プロセスを終わらせることができる。しかしながら、より厚い層が所望される場合、四段階プロセス全体を繰り返してもよい。コバルト含有化合物、第２の前駆体及び酸化試薬の供給を交互に行うことによって、所望の組成及び厚さのＣｏＭＯｘ層を堆積させることができる。
【００４５】
また、パルスの数を変化させることによって、所望の化学量論Ｍ：Ｃｏ比を有する層を得ることができる。例えば、ＣｏＭＯ２層は１つのコバルト含有化合物のパルス及び１つの第２の前駆体のパルスを用い、各パルスの後に酸化試薬のパルスを続けることによって得ることができる。しかしながら、所望の層を得るために必要とされるパルスの数は、得られる層の化学量論比と同一ではなくてもよいことが当業者には認識されるであろう。
【００４６】
上で論考したプロセスによって得られるコバルト含有層は純コバルト、コバルト窒化物（ＣｏＮ）、コバルトケイ化物（ＣｏＳｉ）、コバルトケイ化窒化物（ＣｏＳｉＮ）及びコバルト酸化物（ＣｏＯ）を含み得る。適切なコバルト含有化合物及び反応ガスの最善の（judicial）選択によって、所望のＣｏ含有層組成を得ることができることが当業者には認識されるであろう。
【００４７】
所望の膜厚を得るには、膜を熱アニーリング、炉アニーリング、高速熱アニーリング、ＵＶ硬化若しくは電子ビーム硬化及び／又はプラズマガス曝露等の更なる処理に供することができる。これらの付加的な処理工程を行うために利用するシステム及び方法が当業者には認識される。例えば、コバルト含有膜を不活性雰囲気、Ｈ含有雰囲気、Ｎ含有雰囲気、Ｏ含有雰囲気又はこれらの組合せの下で、およそ２００℃〜およそ１０００℃の範囲の温度に、およそ０．１秒〜およそ７２００秒の範囲の時間にわたって曝露することができる。最も好ましくは、温度はＨ含有雰囲気下、３６００秒間では４００℃である。得られる膜が含有する不純物がより少ないことから、密度が改善され、結果としてリーク電流が改善され得る。アニーリング工程は、堆積プロセスを行うのと同じ反応チャンバ内で行うことができる。代替的には、基板を反応チャンバから取り出し、アニーリング／フラッシュアニーリングプロセスを別の装置で行ってもよい。上記の後処理方法のいずれも、特に熱アニーリングは、コバルト含有膜のどんな炭素汚染及び窒素汚染も効果的に低減することが期待されている。これにより膜の抵抗率が改善されることが期待されている。
【００４８】
別の選択肢では、開示のコバルト含有化合物をドープ剤又は注入剤として使用することができる。開示のコバルト含有化合物の一部をヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）膜、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、酸化チタン膜、酸化銅膜又は二酸化スズ（ＳｎＯ２）膜等のドープすべき膜の上に堆積させることができる。次いで、アニーリング工程においてコバルトを膜中に拡散させ、コバルトドープ膜｛（Ｉｎ，Ｃｏ）Ａｓ、（Ｇ
ａ，Ｃｏ）Ａｓ、（Ｃｏ）ＺｎＯ、（Ｃｏ）ＴｉＯ、（Ｃｏ）ＣｕＯ又は（Ｃｏ）ＳｎＯ２｝を形成する。例えば、Lavoie et al.の米国特許出願公開第２００８／０２４１５７５号（そのドーピング方法の全体が引用することにより本明細書の一部をなすものとする）を参照されたい。代替的には、可変エネルギー高周波四重極注入装置を使用する高エネルギーイオン注入を用いて、コバルト含有化合物のコバルトを膜にドープすることができる。例えば、Kensuke et al., JVSTA 16(2) Mar/Apr 1998（その注入方法の全体が引用することにより本明細書の一部をなすものとする）を参照されたい。別の選択肢では、プラズマドーピング、パルスプラズマドーピング又はプラズマ浸漬イオン注入を開示のコバルト含有化合物を使用して行うことができる。例えば、Felch et al., Plasma doping for the fabrication of ultra-shallow junctions Surface Coatings Technology, 156 (1-3) 2002, pp. 229-236（そのドーピング方法の全体が引用することにより本明細書の一部をなすものとする）を参照されたい。
【実施例】
【００４９】
以下の非限定的な実施例は、本発明の実施形態を更に例示するために提示するものである。しかしながら、実施例は、全てを包括するものであることを意図するものではなく、本明細書中に記載される本発明の範囲を限定することを意図するものでもない。
【００５０】
実施例１：（ＣＯ）４ＣｏＳｉＨ（ＮＥｔ２）２の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）２をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。５分間の撹拌後に水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ２（ＮＥｔ２）２を真空下、室温でガスとして除去する。生成物を真空下で精製する。
【００５１】
実施例２：（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＭｅ２）３の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ（ＮＭｅ２）３をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。撹拌中水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ（ＮＭｅ２）３を真空下、室温でガスとして除去する。生成物を真空下で精製する。
【００５２】
実施例３：（ＣＯ）４ＣｏＳｉＨ（ＮＨｔＢｕ）２の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）２をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。撹拌中水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ２（ＮＨｔＢｕ）２を真空下、室温でガスとして除去する。生成物を真空下で精製する。
【００５３】
実施例４：（ＣＯ）４ＣｏＳｉＨ２（ＮＨｉＰｒ）の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ３（ＮＨｉＰｒ）をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。撹拌中水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ３（ＮＨｉＰｒ）を真空下、室温でガスとして除去する。生成物を真空下で精製する。
【００５４】
実施例５：（ＣＨ２＝ＣＨ）Ｓｉ（Ｍｅ）（ＮＭｅ２）Ｃｏ（ＣＯ）４の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ（ＮＭｅ２）（Ｍｅ）（ＣＨ２＝ＣＨ）をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。撹拌中水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ（ＮＭｅ２）（Ｍｅ）（ＣＨ２＝ＣＨ）を真空下、室温でガスとして除去する。生成物を真空下で精製する。
【００５５】
実施例６：（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）２Ｃｏ（ＣＯ）４の予測的合成
Ｃｏ２（ＣＯ）８を１００ｍＬ容のフラスコに添加する。ＳｉＨ２（ＮＥｔ２）２をフラスコに−７８℃の冷却温度でゆっくりと滴下する。混合物を撹拌し続けながら室温に温める。撹拌中水素ガスが発生する。１時間の撹拌後に過剰なＳｉＨ２（ＮＥｔ２）２を真空下、室温でガスとして除去する。本方法は上記実施例１の（ＣＯ）４ＣｏＳｉＨ（ＮＥｔ２）２の合成に用いたものと同じ方法である。（ＣＯ）４ＣｏＳｉ（ＮＥｔ２）Ｃｏ（ＣＯ）４も生成する。
【００５６】
実施例７：（Ｅｔ２Ｎ）２ＨＳｉＣｏ（ＣＯ）４・２ＮＥｔ３の予測的合成
（Ｅｔ２Ｎ）２ＨＳｉＣｏ（ＣＯ）４を１００ｍＬ容のフラスコにトルエン又はジクロロメタンとともに添加する。溶液を−１５℃で冷却し、液体トリエチルアミンをゆっくりと添加する。アミンを添加した後、混合物を撹拌し続けながら室温に温め、反応を完了させる。一晩の反応後に、過剰なトリエチルアミンを真空下で除去する。生成物は真空下での蒸留又は昇華によって精製することができる。
【００５７】
実施例８：Ｃｏ膜の予測的ＡＬＤ堆積
出願人らは、開示の化合物のいずれかを使用することで、当該技術分野で既知のＡＬＤ技法を用い、Ｈ２を反応ガスとして使用してＣｏ膜を堆積させることができると考える。
【００５８】
実施例９：ＣｏＯ膜の予測的ＡＬＤ堆積
出願人らは、開示の化合物のいずれかを使用することで、当該技術分野で既知のＡＬＤ技法を用い、Ｈ２Ｏ又はＯ３又はＯ２を反応ガスとして使用してＣｏＯ膜を堆積させることができると考える。
【００５９】
実施例１０：ＣｏＮ膜の予測的ＡＬＤ堆積
出願人らは、開示の化合物のいずれかを使用することで、当該技術分野で既知のＡＬＤ技法を用い、ＮＨ３を反応ガスとして使用してＣｏＮ膜を堆積させることができると考える。
【００６０】
実施例１１：ＣｏＳｉ膜の予測的ＡＬＤ堆積
出願人らは、開示の化合物のいずれかを使用することで、当該技術分野で既知のＡＬＤ技法を用い、Ｈ２を反応ガスとして使用してＣｏＳｉ膜を堆積させることができると考える。
【００６１】
実施例１２：ＣｏＳｉＮ膜の予測的ＡＬＤ堆積
出願人らは、開示の化合物のいずれかを使用することで、当該技術分野で既知のＡＬＤ技法を用い、Ｈ２及びＮＨ３を反応ガスとして使用してＣｏＳｉＮ膜を堆積させることができると考える。
【００６２】
本発明の性質を説明するために本明細書中に記載及び例示されている詳細、材料、工程及び部材の配列の多くの更なる変更は、添付の特許請求の範囲に表される本発明の原理及び範囲内で当業者が行うことができることが理解される。よって、本発明は、上記に挙げられる実施例及び／又は添付の図面における具体的な実施形態に限定されることが意図されるものではない。
【国際調査報告】
2016513085.tif 000009
2016513085.tif 000010