由碳氮化鎢前體模擬化學氣相沉積

薄膜在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用。它們可以通過化學氣相沉積(CVD)工藝直接生長在基板表面上，該工藝涉及氣相前體化合物的反應。基于在定制反應器中的模擬CVD期間的原位拉曼光譜，在實際條件下檢查碳氮化鎢前體的分解。在歐洲無機化學雜志上，研究人員提出了一種分解機制。

CVD相對于物理技術(shù)的主要優(yōu)點之一是其保形膜生長，其能夠均勻覆蓋復雜的三維表面，包括晶片上極其精細的結(jié)構(gòu)。這種保形膜生長需要用于制備銅金屬化集成電路的擴散阻擋層。來自導電軌道的銅原子傾向于擴散到周圍的硅或二氧化硅中，改變電性能并最終導致微電子元件的失效。而目前的擴散阻擋層由通過物理氣相沉積施加的鉭/氮化鉭雙層組成，已考慮通過CVD應用的替代材料。碳氮化物(WNxCy)由于其低電阻率，合適的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性以及與嵌入電路中使用的其他材料的最小化學反應性而是有希望的候選物。

為了建立合適的CVD工藝，前體化合物的性質(zhì)是必不可少的。其物理和化學特性及其分解途徑的機制對于控制沉積材料的沉積和性質(zhì)是至關(guān)重要的。“不幸的是，絕大多數(shù)的分解表征是使用不捕獲CVD條件的技術(shù)完成的，”Lisa McElwee-White說。她在佛羅里達大學(蓋恩斯維爾)與她的團隊合作，通過在一個特殊的定制反應堆中模擬CVD過程，克服了這些限制。該反應器配有拉曼光譜儀，可以原位觀察氣相反應產(chǎn)物。拉曼光譜依賴于分子的振動和旋轉(zhuǎn)模式的改變。作為前體化合物，4(CH 3 CN)WNiPr，公知的前體為鎢碳氮化物的氣溶膠輔助(AA)CVD 薄膜。

基于觀察到的中間體結(jié)合先前計算和非原位分析數(shù)據(jù)的結(jié)果，研究人員能夠為他們研究的前體提出可能的分解機制。它包括在前體W-Cl鍵和H 2之間稱為σ-鍵復分解的反應。在常規(guī)的有機金屬反應條件下，該反應通常是不利的。“發(fā)生這種反應可能是由于我們CVD反應器內(nèi)的高溫和特殊條件，”McElwee-White說。另一步驟是前體的均裂在N(亞氨基)-C位置的亞氨基鍵。該步驟也是需要高溫的高能反應。“我們的研究結(jié)果可能解釋了從亞氨基復合物中觀察到的WNxCy生長的極限沉積溫度。”