JP7232307B2 - Rare earth precursor, method for producing same, and method for forming thin film using same - Google Patents
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Description
本発明は、気相蒸着を通じて薄膜蒸着が可能な気相蒸着化合物に関するものであって、具体的には、原子層蒸着法(Atomic Layer Deposition、ALD)、または、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition、CVD)に適用可能な揮発性及び熱的安定性に優れ、反応ガスとの反応性に優れた希土類前駆体、その製造方法及びこれを用いて薄膜を形成する方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vapor deposition compound capable of thin film deposition through vapor deposition, and more specifically, an atomic layer deposition (ALD) method or a chemical vapor deposition method (ALD). The present invention relates to a rare earth precursor which has excellent volatility and thermal stability applicable to deposition, CVD) and has excellent reactivity with reaction gases, a method for producing the same, and a method for forming a thin film using the same.
ここ数十年の間に誘電体として使用されていた酸化ケイ素(SiO2)は、近年、半導体素子の密集パッキングとミクロ化するチャネル長さに伴い、「金属ゲート/ハイ-K(High-k)」トランジスタに置き換えられている。 Silicon oxide (SiO 2 ), which has been used as a dielectric for several decades, has recently become a "metal gate/high-k" material due to the dense packing and shrinking channel lengths of semiconductor devices. )” transistor.
特に、動的ランダムアクセス記憶装置(Dynamic Random Access Memory、DRAM)のメモリ素子及びキャパシタのための新しいゲート誘電体材料が求められている。 In particular, there is a need for new gate dielectric materials for memory elements and capacitors in Dynamic Random Access Memories (DRAMs).
素子のサイズが20nm水準に進入することにより、高誘電定数材料及び工程への要求が増加している。 As device sizes approach the 20 nm level, there is an increasing demand for high dielectric constant materials and processes.
好ましくは、高k(High-k)物質は、高いバンドギャップ及びバンドオフセット、高いk値、ケイ素上に対する優れた安定性、最小のSiO2界面層及び基材上の高品質界面を有しなければならない。また、非晶質または高結晶質の温度フィルムが好ましい。 Preferably, the high-k material should have high bandgap and band-offset, high k value, excellent stability on silicon, minimal SiO 2 interfacial layer and high quality interface on the substrate. must. Amorphous or highly crystalline temperature films are also preferred.
酸化ケイ素を置き換えるために活発に研究及び適用されている代表的な高k物質としては、酸化ハフニウム(HfO2)などがあり、特に10nm以下の工程では、次世代の高k物質が持続的に求められている。 Hafnium oxide (HfO 2 ) is a representative high-k material that is being actively studied and applied to replace silicon oxide. It has been demanded.
次世代の高k物質の有力な候補としては、希土類がドープされた酸化ハフニウムなどが挙げられている。 Rare-earth-doped hafnium oxide and the like are listed as strong candidates for next-generation high-k materials.
特に、希土類元素含有材料は、進歩したケイ素CMOS、ゲルマニウムCMOS及びIII-V族トランジスタ素子として有望な高k誘電体物質であり、これを基材とした新世代の酸化物は、通常の誘電体材料に比べて容量の面で相当な利点を提供するものと報告されている。 In particular, rare-earth-containing materials are promising high-k dielectric materials for advanced silicon CMOS, germanium CMOS and III-V transistor devices, and a new generation of oxides based on them is a common dielectric It is reported to offer considerable capacity advantages over materials.
また、希土類元素含有材料は、強誘電性、焦電性、圧電性、抵抗変換などの特性を有するペロブスカイト材料の製造への応用が期待されている。つまり、有機金属化合物前駆体を使用する蒸着工程を通じてABO3型のペロブスカイトを製造し、A、B、陽イオン(希土類または遷移金属)の種類や組成を調節し、素材の誘電性、電子伝導性及び酸素イオン伝導度など様々な特性を付与して、燃料電池、センサー、二次電池などの様々な産業分野に用いるための研究が進んでいる。 In addition, materials containing rare earth elements are expected to be applied to the production of perovskite materials having properties such as ferroelectricity, pyroelectricity, piezoelectricity, and resistance conversion. In other words, ABO3 -type perovskite is produced through a vapor deposition process using an organometallic compound precursor, and the type and composition of A, B, and cations (rare earth or transition metal) are adjusted to improve the dielectric properties and electronic conductivity of the material. And various properties such as oxygen ion conductivity are imparted, and research is progressing for use in various industrial fields such as fuel cells, sensors, and secondary batteries.
そのほかにも、希土類元素含有材料は、多層酸化物薄膜構造の優れた水分浸透抵抗性を活用した封止用素材や次世代の不揮発性メモリの具現に活用するために活発に研究されている。 In addition, rare earth element-containing materials are being actively researched for use in encapsulation materials and next-generation non-volatile memories that utilize the excellent water permeation resistance of multi-layered oxide thin film structures.
しかし、依然として希土類含有層の蒸着が難しいため、新しい材料及び工程が持続的に求められている。これについて、様々なリガンドを有する希土類前駆体が研究されてきた。 However, since the deposition of rare earth-containing layers is still difficult, new materials and processes are continuously sought. In this regard, rare earth precursors with various ligands have been investigated.
希土類前駆体を構成するリガンドの代表的な例としては、アミド(amide)、アミジナート(amidinate)、ベタ-ジケトナート(β-Diketonate)、シクロペンタジエニル(cyclopentadienyl、Cp)などの化合物群があるが、これらの前駆体は、高い融点、低い蒸着温度、高い薄膜内の不純物、比較的低い反応性など、実際の工程には適用し難いという欠点があった。 Representative examples of ligands constituting rare earth precursors include compounds such as amides, amidinates, beta-diketonates, and cyclopentadienyls (Cp). However, these precursors have drawbacks such as high melting points, low deposition temperatures, high impurities in thin films, and relatively low reactivity, which make them difficult to apply to practical processes.
具体的には、ランタン-2,2,6,6-テトラメチルヘプタンジオナート([La(tmhd)3])は、260℃以上の高い融点を有し、希土類-2,2,7-トリメチルオクタンジオナート([La(tmod)3])の融点は197℃である。また、ベタ-ジケトナートの伝達効率は制御することが非常に難しく、薄膜成長率が低く、カーボン不純物生成率が高いため、薄膜純度が低い。 Specifically, lanthanum-2,2,6,6-tetramethylheptanedionate ([La(tmhd) 3 ]) has a high melting point of 260° C. or higher, and rare earth-2,2,7-trimethyl The melting point of octanedionate ([La(tmod) 3 ]) is 197°C. Also, the transfer efficiency of beta-diketonates is very difficult to control, the thin film growth rate is low, and the carbon impurity production rate is high, resulting in low film purity.
シクロペンタジエニル(cyclopentadienyl、Cp)の化合物は、一部の液体の化合物の具現が可能であるが、工程評価において薄膜内の炭素不純物の含有量が高いという欠点がある。 Cyclopentadienyl (Cp) compounds can be realized as some liquid compounds, but have the disadvantage of high content of carbon impurities in the thin film in process evaluation.
分子設計は、揮発性を向上させ、融点を低下させることに役立つことができるが、工程条件で制限された用途を有するものと判明された。例えば、La(iPrCp)3(iPrは、イソプロピル(isopropyl))は、225℃より高い温度ではALD工程に適しない。 Molecular design can help improve volatility and lower melting points, but has been found to have limited application at process conditions. For example, La(iPrCp) 3 (where iPr is isopropyl) is not suitable for ALD processes above 225°C.
アミド系リガンドであるRE(NR2)3(REは、希土類元素)は、化合物の構造的不安定性により、ALDやCVD工程に適しない。 The amide ligand RE(NR 2 ) 3 (RE is a rare earth element) is not suitable for ALD and CVD processes due to the structural instability of the compound.
また、現在、活用可能な希土類含有前駆体のうち一部は、蒸着工程で使用の際に多くの問題点が生じる。例えば、フッ素化希土類前駆体は、副産物として、REF3(REは、希土類元素)を生成することがある。この副産物は除去し難いものと知られている。 In addition, some of the currently available rare earth-containing precursors have many problems when used in deposition processes. For example, fluorinated rare earth precursors may produce REF 3 (where RE is a rare earth element) as a by-product. This by-product is known to be difficult to remove.
すなわち、従来の希土類前駆体は、高温で熱的に安定していないため、化学気相蒸着(chemical vapor deposition、CVD)及び原子層蒸着(atomic layer deposition、ALD)工程時に低い蒸着率が生じるという欠点があった。 That is, conventional rare earth precursors are not thermally stable at high temperatures, resulting in low deposition rates during chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD) processes. It had its shortcomings.
その結果、希土類含有フィルムの蒸着のための代替的な前駆体の開発が所望の実情である。 As a result, the development of alternative precursors for the deposition of rare earth-containing films is a desirable practice.
本発明は、前記のように言及された既存の希土類前駆体の問題点を解決するためのものであって、熱的安定性及び揮発性に優れ、反応ガスとの反応性に優れた蒸着用希土類前駆体化合物を提供することにその目的がある。 DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the problems of the existing rare earth precursors mentioned above, and provides a deposition material having excellent thermal stability and volatility, and excellent reactivity with reaction gases. The aim is to provide rare earth precursor compounds.
また、本発明は、前記希土類前駆体化合物を用いる薄膜製造方法を提供しようとする。 In addition, the present invention intends to provide a thin film manufacturing method using the rare earth precursor compound.
しかし、本願が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解できるはずである。 However, the problems to be solved by the present application are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned should be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
前述のような希土類前駆体の問題点を解決するために、様々なリガンドに対する研究が行われていたが、前駆体のすべてのリガンドの種類が同一なホモレプティック(homoleptic)希土類前駆体は、依然として同一の問題点を有していた。また、以降新しく登場したヘテロレプティック(heteroleptic)の化合物は、熱的安定性及び揮発性を有する利点があるが、反応ガスとの反応性が低いという欠点があった。 In order to solve the problems of the rare earth precursors as described above, studies on various ligands have been conducted. Still had the same problem. In addition, the heteroleptic compounds that have appeared since then have the advantage of thermal stability and volatility, but have the disadvantage of low reactivity with reaction gases.
そこで、本発明者らは、このような問題点を解消するために、ヘテロレプティック化合物の既存の利点は維持し、反応ガスとの反応性が低いという欠点を補完することができるヘテロレプティック希土類前駆体を合成した。 Therefore, in order to solve such problems, the present inventors have developed heteroleptic compounds that can maintain the existing advantages of heteroleptic compounds and compensate for the drawback of low reactivity with reaction gases. A rare earth precursor was synthesized.
特に、アルコキシド(alkoxide)、アミド(amide)及びアルキル(akyl)からなる群より選択されるいずれか一つのリガンドと中性リガンド(neutral ligand)を含む希土類前駆体を合成した。 In particular, rare earth precursors containing any one ligand selected from the group consisting of alkoxide, amide and akyl and a neutral ligand were synthesized.
これを通じて、既存の公知の希土類前駆体化合物に比べて、揮発性、熱的安定性に優れ、反応ガスとの反応性も高い希土類前駆体を得ることができる。 Through this, it is possible to obtain a rare earth precursor that has excellent volatility and thermal stability and high reactivity with a reaction gas as compared to existing known rare earth precursor compounds.
本願の一側面は、下記化学式1で表される化合物を提供する:
前記化学式1において、
Mは、希土類元素であり、
R1~R6は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
R7~R9は、それぞれ独立して、炭素数1~5の線状または分枝状のアルキル基;-OR10;または-N(R11)2であり、
前記R10は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
前記R11は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基;またはSi(R12)3であり、
前記R12は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基である。
In the chemical formula 1,
M is a rare earth element,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 7 to R 9 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; —OR 10 ; or —N(R 11 ) 2 ;
each R 10 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
each R 11 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; or Si(R 12 ) 3 ;
Each R 12 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
本願の他の側面は、前記化合物を含む気相蒸着前駆体を提供する。 Another aspect of the present application provides vapor deposition precursors comprising the compounds.
本願のもう一つの側面は、前記気相蒸着前駆体をチャンバーに導入するステップを含む、薄膜の製造方法を提供する。 Another aspect of the present application provides a method of making a thin film, comprising introducing the vapor deposition precursor into a chamber.
本発明に係る新規の蒸着希土類化合物及び前記気相蒸着化合物を含む前駆体は、熱的安定性及び揮発性に優れている。また、反応ガスとの反応性にも優れている。 The novel vapor-deposited rare earth compounds according to the present invention and precursors containing said vapor-deposited compounds have excellent thermal stability and volatility. It also has excellent reactivity with reaction gases.
本発明の気相蒸着前駆体は、均一な薄膜蒸着が可能であり、これによる優れた薄膜物性、厚さ及び段差被覆性の確保が可能である。 The vapor deposition precursor of the present invention enables uniform thin film deposition, thereby ensuring excellent thin film physical properties, thickness and step coverage.
前記のような物性は、原子層蒸着法及び化学気相蒸着法に適した前駆体を提供し、優れた薄膜特性に寄与する。 The physical properties described above provide precursors suitable for atomic layer deposition and chemical vapor deposition and contribute to excellent thin film properties.
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本願の具現例及び実施例などを詳しく説明する。しかし、本願は、様々な異なる形態で具現することができ、ここで説明する具現例及び実施例に限定されない。 Hereinafter, embodiments and embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. This application may, however, be embodied in many different forms and is not limited to the implementations and examples set forth herein.
以下、本願の具現例及び実施例を詳細に説明する。しかし、本願は、このような具現例及び実施例と図面に制限されるものではない。 Embodiments and examples of the present application will be described in detail below. However, the present application is not limited to such implementations and examples and drawings.
本願の一側面は、下記化学式1で表される化合物を提供する。
前記化学式1において、
Mは、希土類元素であり、
R1~R6は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
R7~R9は、それぞれ独立して、炭素数1~5の線状または分枝状のアルキル基;-OR10;または-N(R11)2であり、
前記R10は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
前記R11は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基;またはSi(R12)3であり、
前記R12は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基である。
In the chemical formula 1,
M is a rare earth element,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 7 to R 9 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; —OR 10 ; or —N(R 11 ) 2 ;
each R 10 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
each R 11 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; or Si(R 12 ) 3 ;
Each R 12 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
すなわち、本発明の化合物は、すべてのリガンドの種類が同一ではなく、2以上のリガンドの種類を含むヘテロレプティック化合物であり、中性リガンドとして、N-ヘテロサイクリックカルベン(N-heterocycliccarbene)を含んでいる。 That is, the compounds of the present invention are heteroleptic compounds containing two or more ligand types, not all ligand types being the same, and the neutral ligand is N-heterocyclic carbene. contains.
また、本発明の化合物は、アルコキシド(alkoxide)、アミド(amide)及びアルキル(akyl)からなる群より選択されるいずれか一つのリガンドを含んでいる。 The compounds of the present invention also contain any one ligand selected from the group consisting of alkoxides, amides and akyls.
前記N-ヘテロサイクリックカルベンは、化合物の熱的安定性を向上させ、アルコキシド(alkoxide)、アミド(amide)及びアルキル(akyl)からなる群より選択されるいずれか一つのリガンドは、化合物の揮発性を向上させると同時に反応ガスとの反応性を高める。 The N-heterocyclic carbene improves the thermal stability of the compound, and any one ligand selected from the group consisting of alkoxides, amides and akyls enhances the volatilization of the compound. It enhances the reactivity with reaction gas at the same time as improving the property.
本願の一具現例において、好ましくは、R1~R6、R10~R12は、それぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基からなる群より選択されるいずれか一つであってもよいが、これに制限されるものではない。 In one embodiment of the present application, preferably R 1 to R 6 and R 10 to R 12 are each independently hydrogen, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group , an iso-butyl group, a sec-butyl group and a tert-butyl group, but is not limited thereto.
本願の一具現例において、好ましくは、前記化学式1の
は、下記化学式1a~1jで表されるリガンドからなる群より選択されるいずれか一つであってもよい。
may be any one selected from the group consisting of ligands represented by the following chemical formulas 1a to 1j.
本願の一実施例において、好ましくは、前記化合物は、下記化学式1-1~化学式1-7で表される化合物からなる群より選択されるいずれか一つである化合物であってもよい。
前記化学式1-1~1-7において、
Mは、希土類元素であり、
tBuは、tert-ブチルである。
In the chemical formulas 1-1 to 1-7,
M is a rare earth element,
t Bu is tert-butyl.
本願の一具現例において、前記希土類元素は、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)のいずれか一つであってもよい。 In one embodiment of the present application, the rare earth elements include Sc (scandium), Y (yttrium), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu ), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) good.
本願の他の側面は、前記化合物を含む気相蒸着前駆体、好ましくは気相蒸着前駆体を提供する。 Another aspect of the present application provides a vapor deposition precursor, preferably a vapor deposition precursor, comprising said compound.
本願のもう一つの側面は、前記気相蒸着前駆体をチャンバーに導入するステップを含む薄膜の製造方法を提供する。前記気相蒸着前駆体をチャンバーに導入するステップは、物理吸着、化学吸着、または物理的及び化学吸着するステップを含んでもよい。 Another aspect of the present application provides a method of making a thin film comprising introducing the vapor deposition precursor into a chamber. Introducing the vapor deposition precursor into the chamber may comprise physisorption, chemisorption, or physical and chemisorption.
本願の一具現例において、前記薄膜の製造方法は、原子層蒸着法(Atomic Layer Deposition、ALD)、または、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition、CVD)を含んでもよいし、前記化学気相蒸着は、有機金属化学気相蒸着(Metal Organic Chemical Vapor Deposition、MOCVD)、低圧化学気相蒸着(Low Pressure Chemical Vapor Deposition、LPCVD)、パルス化化学気相蒸着法(P-CVD)、プラズマ強化原子層蒸着法(PE-ALD)、またはこれらの組み合わせを含んでもよいが、これに制限されるものではない。 In one embodiment of the present application, the method for manufacturing the thin film may include atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD). Deposition can be Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD), Pulsed Chemical Vapor Deposition (P-CVD), Plasma Enhanced Atomic It may include, but is not limited to, layer deposition techniques (PE-ALD), or combinations thereof.
本願の一具現例において、前記薄膜の製造方法は、反応ガスとして、水素(H2)、酸素(O)原子含有化合物及び窒素(N)原子含有化合物のいずれか一つ以上を注入するステップをさらに含んでもよい。 In one embodiment of the present application, the method for manufacturing a thin film includes the step of injecting at least one of hydrogen ( H2 ), an oxygen (O) atom-containing compound, and a nitrogen (N) atom-containing compound as a reaction gas. It may contain further.
所望の希土類含有フィルムが酸素を含有する場合、反応ガスは、酸素(O2)、オゾン(O3)、水(H2O)、過酸化水素(H2O2)及びこれらの任意の組み合わせより選択してもよいが、これに制限されるものではない。 If the desired rare earth-containing film contains oxygen, the reactive gas may be oxygen ( O2 ), ozone ( O3 ), water ( H2O ), hydrogen peroxide ( H2O2 ) , and any combination thereof. More may be selected, but it is not limited to this.
所望の希土類含有フィルムが窒素を含有する場合、反応物ガスは、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジン(N2H4)及びこれらの任意の組み合わせより選択してもよいが、これに制限されるものではない。 If the desired rare earth-containing film contains nitrogen, the reactant gas may be selected from nitrogen ( N2 ), ammonia ( NH3 ), hydrazine ( N2H4 ) and any combination thereof , It is not limited to this.
また、所望の希土類含有フィルムが他の金属を含んでもよい。 Desirable rare earth-containing films may also contain other metals.
以下、合成例、実施例、実験例及び製造例を用いて本願により具体的に説明するが、本願がこれに制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by using Synthesis Examples, Examples, Experimental Examples and Production Examples, but the present application is not limited thereto.
<合成例1>(NHC)La[N(SiMe3)2]3の合成
ランタンクロライド(Lanthanum(III)chloride)7.36g(0.03mol)と、アルキルイミダゾリウムクロライドまたはブロマイド(1-R1-3-R2-4-R3-5-R4-imidazolium chloride or bromide)0.03molをフラスコに定量し、テトラヒドロフラン(THF)200mLを入れて溶解させる。この溶液にナトリウムビストリメチルシリルアミド(Sodiumbis(trimethylsilyl)amide)22g(0.12mol)をTHFに溶解し、0℃でゆっくりと添加する。その後、略16時間常温で攪拌して反応を完了し、真空で溶媒及び揮発性副反応物を除去する。この残留物にヘキサン(hexane)を入れて希釈し、セライト(celite)が含まれているフィルタ(filter)を通してろ過した後、ろ液を再び真空で乾燥する。この固体を再びhexaneに溶解させ、-40℃で再結晶して無色または白色の結晶性固体を得た。
<Synthesis Example 1> Synthesis of (NHC)La[N(SiMe 3 ) 2 ] 3 0.03 mol of 3-R2-4-R3-5-R4-imidazolium chloride or bromide) is weighed into a flask and dissolved in 200 mL of tetrahydrofuran (THF). 22 g (0.12 mol) of sodium bistrimethylsilylamide (Sodiumbis(trimethylsilyl)amide) dissolved in THF are slowly added to this solution at 0°C. Then, the mixture is stirred at room temperature for about 16 hours to complete the reaction, and the solvent and volatile by-reactants are removed under vacuum. The residue is diluted with hexane, filtered through a filter containing celite, and the filtrate is dried again under vacuum. This solid was dissolved again in hexane and recrystallized at -40°C to give a colorless or white crystalline solid.
合成例1の反応を、下記反応化学式1で示した。
前記反応化学式1のHMDSは、ヘキサメチルジシラザン(hexamethydisilazane)である。 HMDS in Reaction Formula 1 is hexamethyldisilazane.
<合成例2>(NHC)La(OtBu)3の合成
合成例1で合成した(NHC)La[N(SiMe3)2]3(0.0045mol)をトルエン(toluene)50mLに溶解させ、tolueneに希釈したターシャリブチルアルコール(tertiary butyl alcohol)1.28mL(0.0135mol)を0℃でゆっくりと添加する。その後、略16時間常温で攪拌して反応を完了し、真空で溶媒及び揮発性副反応物を除去する。この残留物にヘキサン(hexane)を入れて希釈し、セライト(celite)が含まれているフィルタ(filter)を通してろ過した後、ろ液を再び真空で乾燥する。この固体を再びhexaneに溶解させ、-40℃で再結晶して橙色の固体を得た。
<Synthesis Example 2> Synthesis of (NHC)La(O t Bu)3 (NHC)La[N( SiMe3 ) 2 ] 3 (0.0045 mol) synthesized in Synthesis Example 1 was dissolved in 50 mL of toluene. , 1.28 mL (0.0135 mol) of tertiary butyl alcohol diluted in toluene are slowly added at 0°C. Then, the mixture is stirred at room temperature for about 16 hours to complete the reaction, and the solvent and volatile by-reactants are removed under vacuum. The residue is diluted with hexane, filtered through a filter containing celite, and the filtrate is dried again under vacuum. This solid was dissolved again in hexane and recrystallized at -40°C to obtain an orange solid.
合成例2の反応を、下記反応化学式(2)で示した。
前記反応化学式(2)のtBuは、tert-ブチルであり、HMDSは、ヘキサメチルジシリザン(hexamethydisilizane)である。 t Bu in the reaction formula (2) is tert-butyl, and HMDS is hexamethyldisilizane.
<実施例1>(Me、Me-NHC)La[N(SiMe3)2]3の合成
合成例1に従って合成され、前記反応化学式1において、R1及びR2は、それぞれメチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式3-1の通りである。
合成された化合物は、無色の結晶性固体であり、収率は、70.51%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is a colorless crystalline solid, the yield is 70.51%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ0.35(s、54H)、δ3.36(s、6H)、δ5.94(s、2H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ 0.35 (s, 54H), δ 3.36 (s, 6H), δ 5.94 (s, 2H).
<実施例2>(Et、Me-NHC)La[N(SiMe3)2]3の合成
合成例1に従って合成され、前記反応化学式1において、R1、R2は、それぞれエチル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式3-2の通りである。
合成された化合物は、無色の結晶性固体であり、収率は、60.26%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is a colorless crystalline solid, the yield is 60.26%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ0.36(s、54H)、δ1.10(t、3H)、δ3.40(s、3H)、δ3.86(q、2H)、δ6.00(s、1H)、δ6.10(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ0.36 (s, 54H), δ1.10 (t, 3H), δ3.40 (s, 3H), δ3.86 (q, 2H), δ6 .00 (s, 1H), δ 6.10 (s, 1H).
<実施例3>(Et、Me-NHC)Y[N(SiMe3)2]3の合成
合成例1に従って合成され、前記反応化学式1において、R1、R2は、それぞれエチル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、 Ln は、イットリウム(Y)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式3-3の通りである。
合成された化合物は、無色の結晶性固体であり、収率は、57.5%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is a colorless crystalline solid, the yield is 57.5%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ0.39(s、54H)、δ0.94(t、3H)、δ3.52(s、3H)、δ3.85(q、2H)、δ5.86(s、1H)、δ5.98(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ0.39 (s, 54H), δ0.94 (t, 3H), δ3.52 (s, 3H), δ3.85 (q, 2H), δ5 .86 (s, 1H), δ 5.98 (s, 1H).
<実施例4>(iPr、Me-NHC)La[N(SiMe3)2]3の合成
合成例1に従って合成され、前記反応化学式1において、R1、R2は、それぞれiso-プロピル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式3-4の通りである。
合成された化合物は、白色の結晶性固体であり、収率は、52.44%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is a white crystalline solid, the yield is 52.44%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ0.35(s、54H)、δ1.18(d、6H)、δ3.41(s、3H)、δ4.71(m、1H)、δ6.03(s、1H)、δ6.24(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ0.35 (s, 54H), δ1.18 (d, 6H), δ3.41 (s, 3H), δ4.71 (m, 1H), δ6 .03 (s, 1H), δ 6.24 (s, 1H).
<実施例5>(iPr、Me、Me、Me-NHC)La[N(SiMe3)2]3の合成
合成例1に従って合成され、前記反応化学式1において、R1、R2は、それぞれiso-プロピル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれメチルであり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式3-5の通りである。
合成された化合物は、米色の結晶性固体であり、収率は、77%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is a brown crystalline solid, the yield is 77%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ0.30(s、54H)、δ1.34(d、6H)、δ1.37(s、3H)、δ1.58(s、3H)、δ3.38(s、3H)、δ4.30(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ0.30 (s, 54H), δ1.34 (d, 6H), δ1.37 (s, 3H), δ1.58 (s, 3H), δ3 .38 (s, 3H), δ 4.30 (s, 1H).
<実施例6>(Me、Me-NHC)La(OtBu)3の合成
合成例2に従って合成され、前記反応化学式(2)において、R1、R2は、それぞれメチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式4-1の通りである。
(前記化学式4-1において、tBuは、tert-ブチルである)
<Example 6> Synthesis of (Me, Me-NHC)La(O t Bu) 3 Synthesized according to Synthesis Example 2, in the reaction chemical formula (2), R 1 and R 2 are each methyl, and R 3 and R 4 are each hydrogen, Ln is lanthanum (La), and the chemical formula of the synthesized compound is as shown in Chemical Formula 4-1 below.
(In the chemical formula 4-1, t Bu is tert-butyl)
合成された化合物は、橙色の結晶性固体であり、収率は、31.77%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is an orange crystalline solid, the yield is 31.77%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ1.41(s、27H)、δ3.37(s、6H)、δ6.22(s、2H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ 1.41 (s, 27H), δ 3.37 (s, 6H), δ 6.22 (s, 2H).
<実施例7>(Et、Me-NHC)La(OtBu)3の合成
合成例2に従って合成され、前記反応化学式(2)において、R1、R2は、それぞれエチル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式4-2の通りである。
(前記化学式4-2において、tBuは、tert-ブチルである)
<Example 7> Synthesis of (Et,Me-NHC)La(O t Bu) 3 Synthesized according to Synthesis Example 2, wherein R 1 and R 2 are ethyl and methyl, respectively, R 3 and R 4 are each hydrogen, Ln is lanthanum (La), and the chemical formula of the synthesized compound is as shown in Chemical Formula 4-2 below.
(In the chemical formula 4-2, t Bu is tert-butyl)
合成された化合物は、橙色の結晶性固体であり、収率は、30.46%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is an orange crystalline solid, the yield is 30.46%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ1.14(t、3H)、δ1.45(s、27H)、δ3.39(s、3H)、δ3.81(q、2H)、δ6.26(s、1H)、δ6.33(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ1.14 (t, 3H), δ1.45 (s, 27H), δ3.39 (s, 3H), δ3.81 (q, 2H), δ6 .26(s, 1H), .delta.6.33(s, 1H).
<実施例8>(Et、Me-NHC)Y(OtBu)3の合成
合成例2に従って合成され、前記反応化学式(2)において、R1、R2は、それぞれエチル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、イットリウム(Y)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式4-3の通りである。
(前記化学式4-3において、tBuは、tert-ブチルである)
<Example 8> Synthesis of (Et,Me-NHC)Y(O t Bu) 3 Synthesized according to Synthesis Example 2, wherein R 1 and R 2 are ethyl and methyl, respectively, R 3 and R 4 are each hydrogen, Ln is yttrium (Y), and the chemical formula of the synthesized compound is shown in Chemical Formula 4-3 below.
(In the chemical formula 4-3, t Bu is tert-butyl)
合成された化合物は、橙色の結晶性固体であり、収率は、95.7%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is an orange crystalline solid, the yield is 95.7%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ1.18(t、3H)、δ1.48(s、27H)、δ3.64(s、3H)、δ4.16(q、2H)、δ6.13(s、1H)、δ6.22(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ1.18 (t, 3H), δ1.48 (s, 27H), δ3.64 (s, 3H), δ4.16 (q, 2H), δ6 .13(s, 1H), .delta.6.22(s, 1H).
<実施例9>(iPr、Me-NHC)La(OtBu)3の合成
合成例2に従って合成され、前記反応化学式(2)において、R1、R2は、それぞれiso-プロピル、メチルであり、R3及びR4は、それぞれ水素であり、Lnは、ランタン(La)であり、合成された化合物の化学式は、下記化学式4-4の通りである。
(前記化学式4-4において、tBuは、tert-ブチルである)
<Example 9> Synthesis of ( i Pr, Me-NHC)La(O t Bu) 3 Synthesized according to Synthesis Example 2, wherein R 1 and R 2 are iso-propyl and methyl , R 3 and R 4 are each hydrogen, Ln is lanthanum (La), and the chemical formula of the synthesized compound is as shown in Chemical Formula 4-4 below.
(In the chemical formula 4-4, t Bu is tert-butyl)
合成された化合物は、橙色の結晶性固体であり、収率は、89.35%であり、測定された1H-NMRピークは、下記の通りである。 The synthesized compound is an orange crystalline solid, the yield is 89.35%, and the measured 1 H-NMR peaks are as follows.
1H-NMR(400MHz、C6D6):δ1.25(d、6H)、δ1.41(s、27H)、δ3.44(s、3H)、δ4.48(m、1H)、δ6.28(s、1H)、δ6.41(s、1H)。 1 H-NMR (400 MHz, C 6 D 6 ): δ1.25 (d, 6H), δ1.41 (s, 27H), δ3.44 (s, 3H), δ4.48 (m, 1H), δ6 .28 (s, 1H), δ 6.41 (s, 1H).
[実験例1]示差走査熱量計分析(Differential Scanning Calorimetry、DSC)
実施例1-1、1-2及び1-4の熱的特性を測定する示差走査熱量計分析(Differential Scanning Calorimetry、DSC)を実施し、その結果を図1に示した。
[Experimental Example 1] Differential Scanning Calorimetry (DSC)
A differential scanning calorimetry (DSC) analysis for measuring the thermal properties of Examples 1-1, 1-2 and 1-4 was performed, and the results are shown in FIG.
使用された機器は、NETZSH社のDSC 214 Polymaであり、各サンプルの重量を略10mg取り、closed high pressure gold plated Al panに入れた後、10℃の昇温速度で50℃から350℃まで測定した。 The equipment used is DSC 214 Polyma from NETZSH, weighing approximately 10 mg of each sample, placing it in a closed high pressure gold plated Al pan, and then measuring from 50°C to 350°C at a heating rate of 10°C. bottom.
測定の結果、実施例1-1、実施例1-2及び実施例1-4の化合物の融点(melting point)は、それぞれ153℃、138℃及び119℃であった。 As a result of measurement, the melting points of the compounds of Examples 1-1, 1-2 and 1-4 were 153° C., 138° C. and 119° C., respectively.
また、実施例1-1、実施例1-2及び実施例1-4の化合物の分解温度(decomposition temperature)は、それぞれ257℃、254℃及び257℃であった。 The decomposition temperatures of the compounds of Examples 1-1, 1-2 and 1-4 were 257°C, 254°C and 257°C, respectively.
実施例1-1、実施例1-2及び実施例1-4の化合物の分解温度がいずれも250℃以上で合成された化合物の熱的安定性が優れていることが確認できた。 It was confirmed that the compounds synthesized in Examples 1-1, 1-2 and 1-4 all had decomposition temperatures of 250° C. or higher and had excellent thermal stability.
[実験例2]熱重量分析(thermogravimetrican alysis、TGA)
合成された化合物の熱重量分析(thermogravimetrican alysis、TGA)を実施した。熱重量分析時に使用された機器は、Mettler Toledo社のTGA/DSC 1 STAR Systemであり、50μLの容量のアルミナるつぼ(Alumina crucible)を使用した。前記化合物を10℃/分の速度で400℃まで加温させる方法で進行し、200mL/分の速度でアルゴン(Ar)ガスを注入した。
[Experimental Example 2] Thermogravimetric analysis (TGA)
Thermogravimetric analysis (TGA) of the synthesized compounds was performed. The instrument used during the thermogravimetric analysis was a TGA/DSC 1 STAR System from Mettler Toledo, using an Alumina crucible with a capacity of 50 μL. The compound was heated to 400° C. at a rate of 10° C./min, and argon (Ar) gas was injected at a rate of 200 mL/min.
実施例1-1~実施例1-5の化合物の熱重量分析による結果を図2に示し、実施例1-7及び実施例1-9の化合物の熱重量分析による結果を図3に示した。 The results of thermogravimetric analysis of the compounds of Examples 1-1 to 1-5 are shown in FIG. 2, and the results of thermogravimetric analysis of the compounds of Examples 1-7 and 1-9 are shown in FIG. .
熱重量分析の結果、重量が半分に減少する温度[T1/2]が、実施例1-1の化合物は243℃、実施例1-2の化合物は247℃、実施例1-3の化合物は324℃、実施例1-4の化合物は278℃、実施例1-5の化合物は266℃、実施例1-7の化合物は233℃、実施例1-9の化合物は216℃で測定された。 As a result of thermogravimetric analysis, the temperature [T 1/2 ] at which the weight is reduced by half was 243° C. for the compound of Example 1-1, 247° C. for the compound of Example 1-2, and 247° C. for the compound of Example 1-3. was measured at 324°C, the compound of Examples 1-4 at 278°C, the compound of Examples 1-5 at 266°C, the compound of Examples 1-7 at 233°C, and the compound of Examples 1-9 at 216°C. rice field.
また、400℃での残留物の量は、実施例1-1の化合物は19.47%、実施例1-2の化合物は17.29%、実施例1-3の化合物は43.79%、実施例1-4の化合物は25.17%、実施例1-5の化合物は18.46%、実施例1-7の化合物は11.65%、実施例1-9の化合物は12.64%と測定された。 The amount of residue at 400° C. was 19.47% for the compound of Example 1-1, 17.29% for the compound of Example 1-2, and 43.79% for the compound of Example 1-3. , the compound of Examples 1-4 is 25.17%, the compound of Examples 1-5 is 18.46%, the compound of Examples 1-7 is 11.65%, and the compound of Examples 1-9 is 12.5%. It was measured as 64%.
したがって、反応化学式1により合成された化合物は、略240℃以上で重量が半分に減少し、反応化学式2により合成された化合物は、略210℃以上で重量が半分に減少し、反応化学式1により合成された化合物のT1/2が、反応化学式2により合成された化合物のT1/2に比べて概ね高かった。また、反応化学式1と反応化学式2により合成された化合物の熱的安定性が優れていることが確認できた。
Therefore, the weight of the compound synthesized according to Reaction Formula 1 is reduced by half at approximately 240° C. or higher, and the weight of the compound synthesized by
[製造例1]
本発明の実施例1-1~実施例1-6により合成された新規の希土類前駆体及び反応物O3を交互に適用して基板上に希土類薄膜を蒸着した。本実験に使用された基板は、p型Siウェハであり、抵抗は0.02Ω・mである。蒸着に先立ってp型Siウェハは、アセトン-エタノール-脱イオン水(DI water)にそれぞれ10分ずつ超音波処理(Ultra sonic)して洗浄した。Siウェハ上に形成された自然酸化物薄膜は、HF10%(HF:H2O=1:9)の溶液に10秒間浸した後、除去した。
[Production Example 1]
A rare earth thin film was deposited on a substrate by alternately applying the novel rare earth precursor synthesized according to Examples 1-1 to 1-6 of the present invention and the reactant O 3 . The substrate used in this experiment is a p-type Si wafer with a resistance of 0.02 Ω·m. Prior to deposition, the p-type Si wafer was cleaned by sonicating (Ultrasonic) in acetone-ethanol-deionized water (DI water) for 10 minutes each. The native oxide thin film formed on the Si wafer was removed after being immersed in a 10% HF (HF:H2O=1:9) solution for 10 seconds.
基板は、150~450℃の温度に維持して準備し、前記実施例1で合成された固体の新規の希土類前駆体は、90~150℃の温度に維持されたバブラー(bubbler)で気化させた。 A substrate was prepared by maintaining a temperature of 150 to 450°C, and the solid novel rare earth precursor synthesized in Example 1 was vaporized in a bubbler maintained at a temperature of 90 to 150°C. rice field.
パージ(purge)ガスは、アルゴン(Ar)を供給して蒸着チャンバー内に残存する前駆体と反応ガスをパージし、アルゴンの流量は1000sccmとした。反応ガスとしては、224g/cm3の濃度のオゾン(O3)を使用し、各反応ガスは、空圧弁のon/offを調節して注入し、工程温度で成膜した。 As a purge gas, argon (Ar) was supplied to purge the remaining precursor and reaction gas in the deposition chamber, and the flow rate of argon was 1000 sccm. Ozone (O 3 ) with a concentration of 224 g/cm 3 was used as the reaction gas, and each reaction gas was injected by adjusting the on/off of the pneumatic valve to form a film at the process temperature.
ALDサイクルは、前駆体パルス10/15秒後に、アルゴン10秒パージした後、反応物パルス2/5/8/10秒後に、アルゴン10秒パージする順序を含んでいる。蒸着チャンバーの圧力は1~1.5torrに調節し、蒸着温度は150~450℃に調節した。 The ALD cycle included a sequence of 10/15 sec precursor pulse followed by 10 sec argon purge followed by 2/5/8/10 sec reactant pulse followed by 10 sec argon purge. The pressure of the deposition chamber was adjusted to 1-1.5 torr, and the deposition temperature was adjusted to 150-450.degree.
実施例1-1~実施例1-6の化合物を前駆体として使用して酸化ランタン及び酸化イットリウム薄膜が形成されることが確認できた。 It was confirmed that lanthanum oxide and yttrium oxide thin films were formed using the compounds of Examples 1-1 to 1-6 as precursors.
[製造例2]
本発明の実施例1-7~1-9により合成された新規の希土類前駆体を使用することを除いて、前記製造例1と同一の条件の下で基板上に酸化ランタン薄膜を蒸着した。
[Production Example 2]
A lanthanum oxide thin film was deposited on a substrate under the same conditions as in Preparation Example 1, except that the novel rare earth precursors synthesized according to Examples 1-7 to 1-9 of the present invention were used.
実施例1-7~1-9の化合物を前駆体として使用して酸化ランタン及び酸化イットリウム薄膜を形成できることが確認できた。 It was confirmed that lanthanum oxide and yttrium oxide thin films could be formed using the compounds of Examples 1-7 to 1-9 as precursors.
[製造例3]
本発明の実施例1-1~1-9により合成された新規の希土類前駆体を使用して、化学気相蒸着法で希土類元素を含む薄膜を製造した。前記実施例1-1~1-9により合成した前駆体が含まれている前駆体開始溶液(starting precursor solution)を準備した。
[Production Example 3]
Using the novel rare earth precursors synthesized according to Examples 1-1 to 1-9 of the present invention, thin films containing rare earth elements were produced by chemical vapor deposition. A starting precursor solution containing the precursors synthesized according to Examples 1-1 to 1-9 was prepared.
この前駆体開始溶液を0.1cc/minの流速で90~150℃の温度が維持される気化器に伝達した。このように気化された前駆体は、50~300sccmのヘリウムキャリアガスを使用して蒸着チャンバーに伝達した。反応ガスとしては、水素(H2)及び酸素(O2)を使用し、それぞれ0.5L/min(0.5pm)ずつの流速で蒸着チャンバーに供給した。蒸着チャンバーの圧力は1~15torrに調節し、蒸着温度は150~450℃に調節した。このような条件で、略15分間蒸着工程を行った。 This precursor starting solution was delivered to a vaporizer maintained at a temperature of 90-150° C. at a flow rate of 0.1 cc/min. The thus vaporized precursor was delivered to the deposition chamber using 50-300 sccm of helium carrier gas. Hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) were used as reaction gases and supplied to the deposition chamber at a flow rate of 0.5 L/min (0.5 pm) respectively. The pressure of the deposition chamber was adjusted to 1-15 torr, and the deposition temperature was adjusted to 150-450.degree. Under these conditions, the vapor deposition process was performed for about 15 minutes.
実施例1-1~実施例1-9の化合物を前駆体として使用して酸化ランタン及び酸化イットリウム薄膜を形成できることが確認できた。 It was confirmed that lanthanum oxide and yttrium oxide thin films could be formed using the compounds of Examples 1-1 to 1-9 as precursors.
希土類含有前駆体及び1種以上の反応ガスは、反応チャンバーに同時に化学気相蒸着法、原子層蒸着法、または他の組み合わせで導入されてもよい。 The rare earth-containing precursor and one or more reactive gases may be introduced into the reaction chamber simultaneously by chemical vapor deposition, atomic layer deposition, or other combination.
一つの例として、希土類含有前駆体は、単一のパルスで導入されてもよいし、2つの追加の金属供給源は、個別のパルスでともに導入されてもよい。また、反応チャンバーは希土類含有前駆体を導入する前に、すでに反応物種を含有してもよい。 As one example, the rare earth-containing precursor may be introduced in a single pulse and the two additional metal sources may be introduced together in separate pulses. Alternatively, the reaction chamber may already contain the reactant species prior to introducing the rare earth-containing precursor.
反応物ガスは、反応室から離れて位置するプラズマシステムを通過してラジカルに分解されてもよい。また、他の金属供給源がパルスによって導入されながら、希土類含有前駆体が連続的に反応室に導入されてもよい。 The reactant gas may be passed through a plasma system located remotely from the reaction chamber and decomposed into radicals. Alternatively, the rare earth-containing precursor may be continuously introduced into the reaction chamber while other metal sources are pulsed.
例えば、原子層蒸着類型の工程で蒸気状の希土類含有前駆体が反応チャンバーに導入され、ここで適切な基板と接触した後、過量の希土類含有前駆体は反応器をパージすることにより、反応チャンバーから除去することができる。 For example, in atomic layer deposition type processes, a vaporous rare earth-containing precursor is introduced into a reaction chamber where, after contacting a suitable substrate, excess rare earth-containing precursor is removed by purging the reaction chamber. can be removed from
酸素供給源が反応チャンバーに導入され、ここで自己制限方式で吸収された希土類前駆体と反応する。過量の酸素供給源は、反応チャンバーをパージ及び/または脱気することにより、反応チャンバーから除去することができる。所望のフィルムが希土類酸化物フィルムである場合、前記工程は、所望のフィルム厚さを得るまで繰り返してもよい。 An oxygen source is introduced into the reaction chamber where it reacts with the absorbed rare earth precursor in a self-limiting manner. Excess oxygen sources can be removed from the reaction chamber by purging and/or degassing the reaction chamber. If the desired film is a rare earth oxide film, the above steps may be repeated until the desired film thickness is obtained.
前記の薄膜製造を通じて、新規の合成された実施例1-1~1-9の希土類前駆体が、既存の希土類前駆体の薄膜蒸着時の問題点を補完するだけでなく、CVDだけでなく、ALDにも適用可能な優れた揮発性、熱的安定性を有しており、反応ガスとの反応性も優れていることを確認した。 Through the above thin film production, the newly synthesized rare earth precursors of Examples 1-1 to 1-9 not only complement the problems of existing rare earth precursor thin film deposition, but also CVD, It was confirmed that it has excellent volatility and thermal stability applicable to ALD, and also has excellent reactivity with reaction gases.
また、前記新規の希土類前駆体を通じて均一な薄膜蒸着が可能であり、これによる優れた薄膜物性、厚さ及び段差被覆性を確保することができる。 In addition, uniform thin film deposition is possible through the novel rare earth precursor, thereby ensuring excellent thin film physical properties, thickness and step coverage.
本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈なければならない。 The scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are considered within the scope of the present invention. should be construed as being within the scope of
Claims (9)
Mは、Y(イットリウム)またはランタン(La)であり、
R1~R6は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
R7~R9は、-OR 10 であり、
前記R10は、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基である。 A compound represented by Chemical Formula 1 below.
M is Y (yttrium) or lanthanum (La) ;
R 1 to R 6 are each independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 7 to R 9 are —OR 10 ;
R 10 is hydrogen ; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
R 10 は、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基からなる群より選択されるいずれか一つである、請求項1に記載の化合物。 R 1 to R 6 are each independently hydrogen, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group and tert-butyl group; is any one selected from the group consisting of
R 10 is any selected from the group consisting of hydrogen, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group and tert-butyl group; 2. The compound of claim 1 , which is one .
Mは、Y(イットリウム)またはランタン(La)であり、
tBuは、tert-ブチルである。 The compound according to claim 1, wherein the compound is any one selected from the group consisting of compounds represented by the following chemical formulas 1-5 to 1-7.
M is Y (yttrium) or lanthanum (La) ;
t Bu is tert-butyl.
Mは、Y(イットリウム)またはランタン(La)であり、
R 1 ~R 6 は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
R 7 ~R 9 は、-OR 10 または-N(R 11 ) 2 であり、
前記R 10 は、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基であり、
前記R 11 は、Si(R 12 ) 3 であり、
前記R 12 は、それぞれ独立して、水素;炭素数1~6の線状または分枝状のアルキル基である。 A vapor deposition precursor comprising a compound represented by Formula 2 below .
M is Y (yttrium) or lanthanum (La),
R 1 to R 6 are each independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
R 7 to R 9 are —OR 10 or —N(R 11 ) 2 ;
R 10 is hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
the R 11 is Si(R 12 ) 3 ;
Each R 12 is independently hydrogen; a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
The reaction gases include oxygen ( O2 ), ozone ( O3 ), water ( H2O ), hydrogen peroxide ( H2O2 ) , nitrogen ( N2 ), ammonia ( NH3 ) and hydrazine ( N2). H 4 ) is any one or more selected from among.
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