使用不含卤化物的金属有机前体将基本上不含碳的含钼和含钨膜沉积在半导体衬底上。前体不包括金属‑碳键、羰基配体，并且优选不包括β‑氢原子。沉积碳含量小于约5％原子，例如小于约3％原子的含金属膜，例如氮化钼、氧氮化钼、硅化钼和硼化钼。在一些实施方案中，通过使含金属前体与在衬底表面上的反应物在不存在等离子体的情况下(例如使用几个ALD循环)反应来沉积膜。在一些实施方案中，然后用等离子体中的第二反应物加工所形成的膜以改变其性质(例如，使膜致密，降低膜的电阻率，或增加其功函数)。该膜可用作pMOS设备中的衬里、扩散阻挡层和电极材料。