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研究生： 郭慧通
Kuo Hui-Tung
論文名稱： 混合四配位二價銅錯合物的合成及其在化學氣相沉積的應用
指導教授： 季昀
Yun Chi
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2003
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 113
中文關鍵詞： 混合四配位二價銅錯合物的合成及其在化學氣相沉積的應用
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    • 由於銅金屬具有低電阻及良好的電子遷移阻抗性與應力誘導遷移性，所以用銅金屬作為導線的元件可以承受更密集的電路排列，因而大幅減少所需的金屬層數目，進而降低生產成本和提昇訊號傳遞速度，所以在IC 產業中已經漸漸取代鎢及鋁的金屬導線製程。基於此我們合成了一系列的混合型四配位二價銅錯合物來作為銅金屬化學氣相沉積 (CVD) 的前驅物。此系列的四配位二價銅錯合物是混合四配位含β- 戊二酮 (β-diketonate) 及醇胺類(aminoalcoholate) 配位基的二價銅金屬錯合物，β-戊二酮是用六氟戊二酮，藉由改變醇胺類配位基上的醇官能團及胺官能團上的取代基，進一步來探討錯合物的一些物理及化學的性質並用來進行Cu CVD 實驗。以此系列的化合物
    作為CVD 前驅物時可以在載流氣體為氬氣，溫度區間在300 ~ 375℃時於Si(100)基版上鍍出銅膜。所有鍍製出來的薄膜皆用掃描式電子顯微鏡(SEM) 、四點探針 (four-point probe) 、X-ray 粉末繞射 (XRD) 及電子能譜儀(ESCA) 等材料分析儀器來進行分析和鑑定；而由結果我們得知薄膜純度最高可達96%以上，而電阻係數為6.7 µΩ-cm 已接近銅塊材的1.67 µΩ-cm。

    <目錄> 第一章、序論 1 第一節、前言 1 第二節、化學氣相沉積簡介 5 第三節、銅金屬化學氣相沉積之文獻回顧 14 第四節、研究動機 24 第二章、實驗部分 25 第一節、一般敘述 25 一、藥品 25 二、直立冷壁式化學氣相沉積裝置 26 三、分析工具 28 第二節、實驗步驟 33 第一部份、銅金屬錯合物的合成 33 一､有機配位基化合物之合成 33 二､混合型銅金屬錯合物的合成 40 第二部份、化學氣相沉積 70 第三章、實驗結果與討論 71 第一部份、錯合物之結構性質探討 71 第二部份、錯合物之物理及化學性質探討 75 第三部份、化學氣相沉積的結果與探討 83 第四章、結論 109 第五章、參考文獻 111 <圖目錄> 圖1. 鋁的電子的遷移效應 2 圖2. 鋁的電子遷移效應的一些現象 2 圖3. 階梯覆蓋性的好與壞所造成的一些現象 3 圖4. Cu CMP 應用到dualdamascene 程序的情形 6 圖5. CVD 與PVD 技術的差異 7 圖6. 化學氣相沉積原理示意圖 8 圖7. 化學氣相沉積反應程序示意圖 10 圖8. 數種化學氣相沉積反應器示意圖 13 圖9. 數種液態植入式化學氣相沉積系統示意圖 13 圖10. 二價銅化學氣相沉積前驅物之分子結構 22 圖11. 一價銅化學氣相沉積前驅物之分子結構 22 圖12. 冷壁式化學氣相沉積反應裝置圖 27 圖13. 錯合物2a 之分子結構圖 71 圖14. 錯合物2a 之TG/DTA 圖 80 圖15. 錯合物2b 之TG/DTA 圖 80 圖16. 錯合物2c 之TG/DTA 圖 81 圖17. 錯合物2d 之TG/DTA 圖 81 圖18. 2a、2b、2c 及2d 的TGA 重量損失曲線總合 82 圖19. 化合物2a 的成膜機制圖 85 圖20. 化合物2b 的成膜機制圖 86 圖21. 薄膜成長方式之示意圖 88 圖22. 化合物2a 鍍製的薄膜其SEM (a) 正視 (b) 45°角斜視圖 91 圖23. 化合物2b 鍍製的薄膜其SEM (a) 正視 (b) 45°角斜視圖 92 圖24. 化合物2d 鍍製的薄膜其SEM (a) 正視 (b) 45°角斜視圖 93 圖25. 化合物2a 所鍍製的薄膜其XRD 圖 96 圖26. 化合物2b 所鍍製的薄膜其XRD 圖 96 圖27. 化合物2d 所鍍製的薄膜其XRD 圖 97 圖28. 銅金屬薄膜2a 系列其沉積速率對基板溫度關係圖 102 圖29. 銅金屬薄膜2a 系列其沉積溫度對電阻值關係圖 102 圖30. 銅金屬薄膜2b 系列其沉積速率對基板溫度之關係圖 103 圖31. 銅金屬薄膜2b 系列其沉積溫度對電阻值之關係圖 103 圖32. 銅金屬薄膜2d 系列其沉積速率對基板溫度之關係圖 104 圖33. 銅金屬薄膜2d 系列其沉積溫度對電阻值之關係圖 104 圖34. 銅金屬薄膜2a-1 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 105 圖35. 銅金屬薄膜2a-2 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 105 圖36. 銅金屬薄膜2a-3 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 106 圖37. 銅金屬薄膜2b-1 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 106 圖38. 銅金屬薄膜2b-2 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 107 圖39. 銅金屬薄膜2d-1 之XPS 全光譜圖 （Ar 濺擊1 min） 107 圖40. 銅金屬薄膜2d-2 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 108 圖41. 銅金屬薄膜2d-3 之XPS 全光譜圖（Ar 濺擊1 min） 108 <表目錄> 表1. 一些常見的銅金屬化學氣相沉積前驅物及其鍍膜條件 23 表2. 實驗所用的化合物 25 表3. 配位基的基本性質 37 表4. 銅錯合物的基本性質 48 表5. 錯合物2a 之X-ray 繞射數據資料 73 表6. 錯合物2a 之選擇性鍵長[Å] 74 表7. 錯合物2a 之選擇性鍵角[°] 74 表8. 錯合物的基本物理及化學性質 77 表9. 前驅物的化學氣相沉積成膜機制實驗條件 84 表10. 前驅物及化學氣相沉積實驗條件 90 表11. 銅金屬薄膜（2a 系列）之組成及物理性質 101 表12. 銅金屬薄膜（2b 系列）之組成及物理性質 101 表13. 銅金屬薄膜（2d 系列）之組成及物理性質 101

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