臺灣博碩士論文加值系統

所合成的2-胺基甲基-1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇類和3-胺基-2-甲基-1,1,1-三氟-2-丙醇類銅金屬錯合物，具有良好的熱物理性質，可使用簡單的低壓化學氣相沉積方法，製備高純度的銅金屬薄膜。在缺乏還原性氣體的條件下，也可經由熱發性的自身還原途徑，得到高純度的銅薄膜。由錯合物Cu[OC(CF3)2CH2NHtBu]2(2g)於惰性氣體下，裂解所得之揮發性產物推論，其反應途徑係透過銅金屬與有機配位基間的斷鍵過程，將Cu(II)陽離子還原成金屬態，有機配位基的部份分解，可提供質子，使配位基形成揮發性產物；其中包含了配位基(1g)（60%）、六氟丙酮（57%）、三級丁基氨（74%）、1,3-oxazolidine化合物(3g)（60%）。1,3-oxazolidine化合物(3g)是配位基與亞胺中間體，經由分子間的縮合反應得到的產物。使用錯合物Cu[OC(CF3)2CH2NHiBu]2 (2f)及 Cu[OCMe(CF3)CH2NHiBu]2 (2p)做為化學氣相沉積的前驅物，沉積溫度250 ~ 275°C間可得到高純度，且具有良好電性的銅金屬薄膜（2f-2, Cu ＞ 99%, ρ = 3.7μΩ-cm(1600 Å)；2p-3, Cu ＞ 99%, ρ = 2.9μΩ-cm(2640 Å)）。因此，配位基含三氟甲基拉電子團，不僅可提升錯合物的熱穩定性及揮發性，且在適當的沉積溫度下，也不會造成氟原子的污染。此系列銅金屬錯合物不僅具有低熔點、高揮發性及適當的熱穩定性，且可經由簡單的化學合成方法得到不錯的產率，極適合做為化學氣相沉積銅金屬薄膜前驅物的選擇。
另外，錯合物Cu(PFP)(tmeda)(2r)（PFP = perfluoropinacolate）在缺乏還原性氣體的條件下，也可經由熱發性的自身還原途徑，得到高純度的銅薄膜，不過其揮發性較差是主要的缺點。
第一章、序論 1
第一節、前言 1
第二節、化學氣相沉積簡介 6
第三節、銅金屬化學氣相沉積之文獻回顧 11
第四節、研究動機 18
第二章、實驗部分 19
第一節、一般敘述 19
（一）藥品 19
（二）熱裂解反應裝置 19
（三）直立冷壁式化學氣相沉積裝置 20
（四）分析工具 23
第二節、實驗步驟 27
第一部份、銅金屬錯合物的合成 27
第二部份、熱裂解反應 53
第三部份、化學氣相沉積 59
第三章、結果與討論 60
第一節、銅金屬錯合物之結構解析與性質探討 60
第一部份、銅金屬錯合物之結構解析 60
第二部份、錯合物之物理及化學性質探討 112
第二節、熱裂解實驗結果與反應機構的探討 135
第三節、銅金屬薄膜的微結構與物理性質的探討 162
第四章、結論 267
第五章、參考文獻 269

封面
第一章、序論
第一節、前言
第二節、化學氣相沉積介
第三節、銅金屬化學氣相沉積之文獻回顧
第四節、研究動棧
第二章、實驗部分
第一節、一般敘述
（一）藥品
（二）熱裂解反應裝置
（三）直立冷壁式化學氣相沉積裝置
（四）分析工具
第二節、實驗步驟
第一部份、銅金屬錯合物的合成
第二部份、熱裂解反應
第三部份、化學氣相沉積
第三章、結果與討論
第一節、銅金屬錯合物之結構解析與性質探討
第一部份、銅金屬錯合物之結構解析
第二部份、錯合物之物理及化學性質探討
第二節、熱裂解實驗結果與反應機構的探討
第三節、銅金屬薄膜的微結構與物理性質的探討
第四章、結論
第五章、參考文獻

S. P. Murarka, Solid State technology 1996, 83.
S. P. Murarka, R. J. Gutmann, A. E. Kaloyerors, W. A. Lanford, Thin Solid Films 1993, 236, 257.
C. Y. Chang, S. M. Sze, ULSI Technology, the McGRAW-HILL 1996, 663.
H. Ono, T. Nakano, T. Ohta, Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 1511.
E. Kolawa, J. S. Chen, J. S. Reid, P. J. Pokela, M. A. Nicolet, J. Appl. Phys. 1991, 70, 1369.
P. Doppelt, Microelectron. Eng. 1997, 37/38, 89.
P. Motte, J. Torres, J. Palleau, F. Tardif, O. Demolliens, H. Bernard, Microelectron. Eng. 2000, 50, 487.
C. Steinbrüchel, Appl. Surf. Sci. 1995, 91, 139.
Z. Stavreva, D. Zeidler, M. PlÖtner, K. Drescher, Appl. Surf. Sci. 1995, 91, 192.
P. Doppelt, M. Stelzle, Microelectron. Eng. 1997, 33, 15.
J. Reid, V. Bhaskaran, R. Contolini, E. Patton, R. Jackson, E. Broadbent, T. Walsh, S. Mayer, R. Schetty, J. Martin, M. Toben, S. Menard, Proc. IITC 99, IEEE 1999, 284.
K. Weiss, S. Riedel, S. E. Schulz, M. Schwerd, H. Helneder, H. Wendt, T. Gessner, Microelectron. Eng. 2000, 50, 433.
Y. Lantasov, R. Palmans, K. Maex, Microelectron. Eng. 2000, 50, 441.
C. E. Morosanu, Thin Film by Chemical Vapor Deposition, Elsevier, 1990.
T. T. Kodas, M. J. Hampden-Smith, The Chemistry of Metal CVD, VCH, 1994.
R. L. Van Hemert, L. B. Spendlove, R. E. Sievers, J. Electrochem. Soc. 1965, 112, 1123.
W. G. Lai, Y. Xie, G. L. Griffin, J. Electrochem. Soc. 1991, 138, 3499.
Y. Pauleau, A. Y. Fasasi, Chem. Mater. 1991, 3, 45-50.
N. Awaya, Y. Arita, Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32, 3915.
W. S. Rees Jr, C. R. Caballero, Advanced Materials For Optics And Electronics, 1992, 1, 59.
J. RÖber, S. Riedel, S. E. Schulz, T. Gessner, Microelectron. Eng. 1997, 37/38, 111.
(a) D.-H. Kim, R. H. Wentorf, W. N. Gill, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1992, 260, 107. (b) D.-H. Kim, R. H. Wentorf, W. N. Gill, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 11, 3273.
J. Pinkas, J. C. Huffman, D. V. Baxter, M. H. Chisholm, K.G. Caulton, Chem. Mater. 1995, 7, 1589.
N. S. Borgharkar, G. L. Griffin, A. James, A. W. Maverick, Thin Solid Films 1998, 320, 86.
D. Temple, A. Reisman, J. Electrochem. Soc. 1989, 136, 11, 3525.
A. E. Kaloyeros, A. Feng, J. Garhart, K. C. Brooks, S. K. Ghosh, A. N. Saxena, F. Luehers, J. Electronic Maters. 1990, 19, 271.
N. Awaya, Y. Arita, Advanced Metalization For ULSI Applications, V. S. Rana, R. V. Joshi, I. Ohdomari(eds.), Materials Research Society, Pittsburgh, PA, 1992, 345.
Y. Pauleau, A.Y. Fasasi, Chem. Mater. 1991, 3, 45.
S. M. Fine, P. N. Dyer, J. A. T. Norman, B. A. Muratore, R. L. Iampietro, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1991, 204, 415.
S. C. Goel, K. S. Kramer, M. Y. Chiang, W. E. Buhro, Polyhedron. 1990, 9, 4, 611.
V. L. Young, D. F. Cox, M. E. Davis, Chem. Mater. 1993, 5, 1701.
R. M. Jeffries, S. R. Wilson, G. S. Girolami, Inorg. Chem. 1992, 31, 22, 4503.
J. Pinkas, J. C. Huffman, J. C. Bollinger, W. E. Streib, D. V. Baxter, M. H. Chisholm, K. G. Caulton, Inorg. Chem. 1997, 36, 14, 2930.
S. Hwang, H. Choi, Chem. Mater. 1996, 8, 981.
M.-J. Mouche, J.-L. Mermet, M. Romand, M. Charbonnier, Thin Solid Films 1995, 262, 1.
A. Jain, K.-M. Chi, T. T. Kodas, M. J. Hampden-Smith, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 5, 1434.
(a) A. Jain, K.-M. Chi, M. J. Hampden-Smith, T. T. Kodas, J. D. Farr, M. F. Paffett, J. Mater. Res. 1992, 7, 261. (b) K.-M. Chi, H.-K. Shin, M. J. Hampden-Smith, E. N. Duesler, T. T. Kodas, Polyhedron 1991, 10, 2293.
(a) P. Doppelt, T.H. Baum, J. Organomet. Chem. 1996, 517, 53. (b) T. H. Baum, C. E. Larson, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 154.
H. K. Shin, Advanced Metalization For ULSI Applications, V. S. Rana, R. V. Joshi, I. Ohdomari(eds.), Materials Research Society, Pittsburgh, PA, 1992, 403.
J. A. T. Norman, D. A. Roberts, A. K. Hochberg, P. Smith, G. A. Petersen, J. E. Parmeter, C. A. Apblett, T. R. Omstead, Thin Solid Films 1995, 262, 46.
S.-Y. Lee, S.-K. Pha, W.-J. Lee, D.-W. Kim, J.-S. Hwang, C.-O. Park, Jpn. J. Appl. Phys. 1997, 36, 5249.
T. R. Omstead, J. A. T. Norman, J. Electrochem. Soc. 1995, 142, 3, 939.
A. Jain, T. T. Kodas, T. S. Corbitt, M. J. Hampden-Smith, Chem. Mater. 1996, 8, 1119.
H. Choi, S. Hwang, Chem. Mater. 1998, 10, 9, 2326.
M. J. Hampden-Smith, T. T. Kodas, M. Paffett, J. D. Farr, H.-K. Shin, Chem. Mater. 1990, 2, 636.
T. H. Lemmen, G. V. Goeden, J. C. Huffman, R. L. Geerts, K. G. Caulton, Inorg. Chem. 1990, 29, 3680.
T. Tsuda, T. Hashimoto, T. Saegusa, J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 658.
P. M. Jeffries, G.S. Girolami, Chem. Mater. 1989, 1, 8.
A. Devi, J. Goswami, R. Lakshmi, S. A. Shivashankar, J. Mater. Res. 1998, 13, 3, 687.
P.-F. Hsu, Y. Chi, T.-W. Lin, C.-S. Liu, A. J. Carty, S,-M, Peng, Chem. Vap. Deposition, Commun. 2001, 7, 1, 28.
J.-H. Son, M.-Y. Park, S.-W. Rhee, Thin Solid Films 1998, 335, 229.
K.-M. Chi, H.-C. Hou, P.-T. Hung, Organometallics 1995, 14, 2641.
K.-M. Chi, T. S. Corbitt, M. J. Hampden-Smith, T. T. Kodas, E. N. Duesler, J. Organometallic Chem. 1993, 449, 181.
H. Choi, Organocopper precursors for chemical vapor deposition, patent WO 00/08225/A2.
Volgel’s Textbook of practical organic Chemistry Fourth Ed., Longman London, 1978, 291.
R. E. A. Dear, E. E. Gilbert, U.S. Patent 3,573,330; Chem. Abstr. 74, 141498, 1971.
I.-S. Chang, C. J. Willis, Can. J. Chem. 1977, 55, 2465.
M. Allan, A. F. Janzen, C. J. Willis, Can. J. Chem. 1968, 46, 3671.
W. S. Cripps, C. J. Willis, Can. J. Chem. 1975, 53, 809.
P. Doppelt, T. H. Baum, MRS Bull. 1994, 19, 41.
B. F. Hoskins, F. D. Willis, Coord. Chem. Rev. 1972, 9, 365.
S. R. Breeze, S. Wang, L. Chen, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1996, 1341.
M. Becht, T. Gerfin, K.—H. Dahmen, HELVETICA CHIMICA ACTA. 1994, 77, 1288.
P. Doppelt, Coord. Chem. Rev. 1998, 178-180, 1785.
J. Yamaguchi, T. Takeda, Chem. Lett. 1992, 1933.
S. J. Loeb, J. F. Richardson, C. J. Willis, Inorg. Chem. 1983, 22, 2736.
林宗吾, 碩士論文, 2000, 43.
H. E. Simmons, D. W. Wiley, J. Amer. Chem. Soc. 1960, 2288.
L. C. Portis, J. T. Kulg, K. Mann, J. Org. Chem. 1974, 39, 3488.
M. Masui, Y. Kamada, E. Sasaki, S. Ozaki, Chem. Pharm. Bull. 1982, 30, 1234.
T. Nishiyama, H. Kishi, K. Kitano, F. Yamada, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1994, 67, 1765.
K. Ito, S. Miyajima, J. Heterocycl. Chem. 1997, 34, 501.
J. Larsen, K. A. Jorgensen, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1992, 1213.
A. Hosomi, Y. Sakata, H. Sakurai, Chem. Lett. 1984, 1117.
A. Padwa, W. Dent, J. Org. Chem. 1987, 52, 235.
H. Heaney, G. Papageorgious, R. F. Wilkins, Tetrahedron 1997, 53, 42, 14381.
W.—J. Lee, J. S. Min, S.—K. Rha, S.—S. Chun, C.—O. Park, J. Mater. Sci. 1996, 7, 111.
C. Marcadal. E. Richard, J. Torres, J. Palleau, R. Madar, Microelectron. Eng. 1997, 37/38, 97.
C. H. F. Peden, K. B. Kidd, N. D. Shinn, J. Vac. Sci. Technol. 1991, A9, 1518.
P. Motte, J. Torres, J. Palleau, F. Tardif, O. Demolliens, H. Bernard, Microelectron. Eng. 2000, 50, 487.
J. Zhang, D. Denning, G. Braeckelmann, G. Hamilton, J. J. Lee, R. Venkatraman, B. Fiordalice, E. Weitzman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1999, 564, 243.
S. Vaidya, D. B. Fraser, A. K. Sinhar, in Proceedings of IRPS, IEEE, 1980, 165.
H. W. Piekaar, L. F. Tz. Kwakman, E. H. A. Granneman, in proceedings VMIC Conference, 1989, 122.
J. Li, Y. Shacham-Diamand, J. Electrochem. Soc. 1992, 139, L37.