KR100936490B1 - Organic metal precursors compound for deposition of metal oxide, metal nitride and pure metal thin films and, method for preparing the same and, deposition process of the thin films using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An organic metal precursor compound for depositing metal oxide, metal nitride, and metal thin film is provided to ensure high thermal stability and volatility. CONSTITUTION: An organic metal precursor compound for depositing metal oxide film, metal nitride film and pure metal thin film is denoted by chemical formula 1. A method for producing the organic metal precursor compound comprises: a step of adding 3LiNR3R4 in (R1CCR2)M(NR3R4)3 compound solution under the presence of organic solvent such as benzene, hexane, or toluene at low temperature; and a step of stirring, filtering and purifying. The metal oxide film, metal nitride film or meal thin film is formed on a substrate using the organic metal precursor compound through metal organic chemical vapor deposition(MOCVD) or atomic layer deposition(ALD). The deposition temperature is 200~1000°C.

Description

금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물과 그 제조방법 및, 그 화합물을 이용한 박막 증착 방법{Organic metal precursors compound for deposition of metal oxide, metal nitride and pure metal thin films and, method for preparing the same and, deposition process of the thin films using the same}Organic metal precursors compound for deposition of metal oxide, metal nitride and pure metal thin films and, method for preparing the same and, deposition process of the thin films using the same}

본 발명은 반도체 소자에 적용되는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위한 유기 금속 전구체 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기금속화학증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 통하여 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물과 그 제조방법 및, 그 화합물을 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic metal precursor compound for depositing a metal oxide film, a metal nitride film and a pure metal thin film applied to a semiconductor device, and more particularly, to an organic metal chemical vapor deposition (MOCVD) or atomic layer deposition method. (Atomic Layer Deposition, ALD) relates to an organic metal precursor compound for metal oxide film, metal nitride film and pure metal thin film deposition, a method for producing the same, and a thin film deposition method using the compound.

최근 반도체 소자는 극초밀도 직접회로(Ultra Large Scale Integration; ULSI)의 초고집적화와 초고속화의 실현으로 반도체 소자의 성능 향상을 위하여 기존의 알루미늄 합금 배선을 대체할 수 있는 배선재료로서 구리 배선 재료가 연구되어 실용화되고 있는 실정이다. 이러한 구리는 비저항(1.67μΩ㎝)이 알루미늄(2.67 μΩ㎝)에 비하여 상당히 낮은 저항을 갖고, 전기적 이동(electromigration)에 대한 우수한 내성을 갖고 있어 차세대 반도체 배선재료로서 활발한 연구가 진행되고 있지만, 아직도 해결해야 하는 몇 가지 문제점을 갖고 있다. In recent years, semiconductor devices have been studied as copper wiring materials that can replace conventional aluminum alloy wirings to improve the performance of semiconductor devices by realizing ultra high integration and ultra high speed of Ultra Large Scale Integration (ULSI). It is the situation that is being put to practical use. This copper has a relatively low resistivity (1.67 μΩcm) compared to aluminum (2.67 μΩcm) and excellent resistance to electrical migration (electromigration) has been actively studied as a next-generation semiconductor wiring material, but still resolved There are some problems that must be addressed.

그 중 하나는 구리가 실리콘이나 유전막을 통해 확산되어 소자의 전기적 특성을 손상시키는 것으로서, 이를 방지하기 위하여 확산 방지막을 사용하고 있다. 이러한 확산 방지막으로는 주로 티타늄(Ti), 질화 티타늄(TiN), 탄탈륨(Ta), 질화 탄탈륨(TaN), 텅스텐(W), 질화 텅스텐(WN) 등과 같은 내화금속계 재료들이 구리 배선재료 공정에 사용될 수 있는 효과적인 재료로 알려져 있다(G.S.Chen.등, Thin Solid Films,353,264,1999; A.Z.Moshfegh등, Thin Solid Films,370,10,2000; K.Hinode.등, J.Vac.Sci.Tech.A, 15,2017,1997; F.-H.Lu.등, Thin Solid Films,375,123,2000).One of them is that copper diffuses through silicon or dielectric film and damages the electrical characteristics of the device. To prevent this, a diffusion barrier is used. As the diffusion barrier, refractory metal materials such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), tungsten (W), and tungsten nitride (WN) are used in the copper wiring material process. It is known to be an effective material (GSChen. Et al., Thin Solid Films, 353 , 264, 1999; AZ Moshfegh et al., Thin Solid Films, 370 , 10,2000; K. Hinode. Et al., J. Vac. Sci. Tech.A. , 15, 2017,1997; including F.-H.Lu., Thin Solid Films, 375, 123,2000).

일반적으로 질화 금속(metal nitride) 박막은 뛰어난 경도(hardness)와 높은 녹는점 그리고 유기 용매나 산에 대한 저항력(resistance)과 같은 성질들을 가진다. 특히 질화 티타늄(TiN), 질화 탄탈륨(TaN), 질화 탄탈 실리콘(TaSiN) 등은 반도체 산업에서 배선(interconnect) 용으로 사용되는 알루미늄(Al), 구리(Cu)가 실리콘 기판속으로 확산되는 것을 방지하는 확산 방지막(diffusion barrier)으로 사용된다. In general, metal nitride thin films have properties such as excellent hardness, high melting point, and resistance to organic solvents or acids. In particular, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and tantalum silicon nitride (TaSiN) prevent aluminum (Al) and copper (Cu), which are used for interconnects in the semiconductor industry, from spreading into silicon substrates. Is used as a diffusion barrier.

또한 금속 박막인 티타늄(Ti) 박막과 탄탈륨(Ta) 박막 등은 실리콘 기판과 전극, 배선 재료, 또는 확산 방지막 간의 접착층(glue layer)으로 사용된다. 이들 티타늄과 탄탈륨 금속 박막은 실리콘 기판위에 증착시 실리콘 층과의 반응으로 규 화티타늄(TiSi), 규화탄탈륨(TaSi)을 형성하여, 접착성이 떨어지는 실리콘 기판과 다른 금속(Al, Cu, TiN 등)과의 접착력을 좋게 해주는 박막으로 이용된다.In addition, a titanium thin film and a tantalum thin film, which are metal thin films, are used as a glue layer between a silicon substrate and an electrode, a wiring material, or a diffusion barrier. These titanium and tantalum metal thin films form titanium silicide (TiSi) and tantalum silicide (TaSi) by reaction with a silicon layer when deposited on a silicon substrate, and are inferior in adhesion to silicon substrates and other metals (Al, Cu, TiN, etc.). Used as a thin film to improve adhesion to).

상기와 같은 질화금속이나 순수금속 등의 박막은 반도체 제조 공정에서 전자빔(e-beam)을 이용한 스퍼터링(sputtering)이라는 물리적 증착법(Physical vapor deposition)에 의해 주로 증착되어져 왔다. 이러한 물리적 증착법은 고순도의 타겟(target)이라는 고형화된 세라믹스 물질에 초고진공 상태에서 전자빔을 공급함으로써 활성화된 금속 또는 세라믹스 입자들이 타겟으로부터 튀어나와 실리콘 기판에 박막을 형성하는 방법이다.Thin films such as metal nitrides and pure metals have been mainly deposited by physical vapor deposition such as sputtering using an electron beam (e-beam) in a semiconductor manufacturing process. This physical vapor deposition method is a method of forming a thin film on a silicon substrate by activating the metal or ceramic particles protruding from the target by supplying an electron beam in a high vacuum state to a solidified ceramic material called a high purity target.

그러나 256메가(M:mega) 이상 1기가(G:Giga), 4G 등의 나노(nano)급 반도체 소자 제조에 있어서는 회로 선폭이 0.25㎛. 0.11㎛, 0.09㎛로 급격히 미세화 되기 때문에 256M DRAM (Dynamic Random Access Memory) 이하에서 사용되고 있는 단차 피복성 (step coverage)이 다소 떨어지는 스퍼터링 방식의 물리적 증착법으로는 미세화된 높은 단차비(aspect ratio)를 가지는 컨택(contact)이나 비아(via) 홀(hole)등의 메꿈 공정과 같은 곳에 적용이 제한되고 있다.However, in the manufacture of nano-class semiconductor devices such as more than 256 mega (M: mega), 1 g (G: Giga), 4G, the circuit line width is 0.25㎛. As it is rapidly miniaturized to 0.11 μm and 0.09 μm, the sputtering physical vapor deposition method, which has less step coverage, which is used under 256M Dynamic Random Access Memory (DRAM), has a high fineness ratio. Applications are limited, for example, in filling processes such as contacts or via holes.

이에 반해, 기판 위에 순수 금속이나 질화금속 등의 박막을 증착할 때 사용되는 화학적 기상 증착법 및 원자층 증착법은 기존 물리적 증착법의 단점을 극복 할 수 있는 높은 단차 피복성을 보여준다. 그러므로 나노급 메모리 반도체 제조 공정에 화학적 기상 증착법 및 원자층 증착법 공정을 이용한 이들 박막 증착 공정의 적용이 더욱 확대되고 있다.In contrast, chemical vapor deposition and atomic layer deposition, which are used to deposit thin films such as pure metal or metal nitride on a substrate, show high step coverage to overcome the disadvantages of conventional physical vapor deposition. Therefore, the application of these thin film deposition processes using chemical vapor deposition and atomic layer deposition processes to nanoscale memory semiconductor manufacturing processes is further expanded.

특히 나노급 반도체 공정에서 미세화와 고집적화를 실현하기 위해 칩(chip) 의 구조를 다층 배선 구조로 하고 있으며, 이들 박막을 증착하기 위한 화학적 기상 증착법 및 원자층 증착법에서는 서로 다른 전구체들이 사용됨으로써 제조 공정의 복잡성이 증가되고 있다. 따라서, 나노급 반도체 공정을 실현하기 위해 화학적 기상 증착법 및 원자층 증착법에 사용이 가능한 우수한 다용도 전구체의 개발이 필요한 실정이다.In particular, in order to realize miniaturization and high integration in nanoscale semiconductor processes, the chip structure is a multi-layer wiring structure. In the chemical vapor deposition method and atomic layer deposition method for depositing these thin films, different precursors are used. Complexity is increasing. Accordingly, in order to realize nanoscale semiconductor processes, development of excellent multi-purpose precursors that can be used for chemical vapor deposition and atomic layer deposition is required.

반도체 산업에서 배선용 재료의 확산 방지막(diffusion barrier)으로 질화 금속(metal nitride) 및 질화규소 금속 박막 등이 사용되는데, 그 중 탄탈륨(Ta)은 고융점 내화 재료로서 다른 재료에 비해 낮은 저항값을 가지며 구리와 탄탈륨의 반응이 없는 비교적 안정한 계면을 유지하고(K.Holloway.등, J.Appl.Phys.71,5433,1992), 650℃ 까지 안정한 열적 안정성을 보이는 것으로 보고되었다. 특히 질화 탄탈륨(TaN), 질화 탄탈 실리콘(TaSiN) 박막의 특성이 확산 방지막으로 보다 우수한 적합성을 보여 주고 있다.In the semiconductor industry, metal nitride and silicon nitride thin films are used as a diffusion barrier of wiring materials. Among them, tantalum (Ta) is a high melting point refractory material and has a lower resistance value than other materials. It has been reported to maintain a relatively stable interface without the reaction of and tantalum (K. Holloway. Et al., J. Appl. Phys. 71 , 5433, 1992), and stable thermal stability up to 650 ° C. In particular, the properties of tantalum nitride (TaN) and tantalum silicon nitride (TaSiN) thin films show better suitability as diffusion barriers.

이는 화학적 기상 증착법 및 원자층 증착법으로 생성된 질화 탄탈륨 박막이 비정형 입자정계(disoredred grain boundary) 구조를 가지고 있어 알루미늄 또는 구리가 실리콘 기판으로 확산되는 것을 효과적으로 막을 수 있고, 탄탈륨은 구리와 반응하지 않아 안정성이 뛰어나기 때문이다. 또한 Ta-Si-N 박막과 같은 삼원소 물질은 비정질(amorphous) 구조를 갖기 때문에 입자정계(grain boundary)가 없어서 효과적으로 구리의 확산을 억제한다.This is because the tantalum nitride thin film produced by chemical vapor deposition and atomic layer deposition has a disoredred grain boundary structure, which effectively prevents aluminum or copper from diffusing into the silicon substrate, and tantalum does not react with copper to ensure stability. Because it is excellent. In addition, since the three-element material such as Ta-Si-N thin film has an amorphous structure, there is no grain boundary, thereby effectively suppressing copper diffusion.

한편, 화학적 기상 증착법 또는 원자층 증착법을 이용한 TaN 박막은 TaF5, TaCl5, TaBr5, TaI5와 같은 무기화합물을 사용하는 방법이 있으나, 이는 고체 화합물로서 충분한 증기압(vapor pressure)을 얻기가 어려우며, 증착되는 박막 내의 반도체 소자의 작동에 치명적 불순물인 불소(F) 또는 염소(Cl)가 침투되기도 한다. 이에 더하여 박막을 증착하기 위한 증착온도가 높은 단점도 있다.On the other hand, TaN thin films using chemical vapor deposition or atomic layer deposition is TaF 5, TaCl 5, TaBr 5 , but a method using an inorganic compound such as TaI 5, it is difficult to obtain a sufficient vapor pressure (vapor pressure) as a solid compound In addition, fluorine (F) or chlorine (Cl), which is a fatal impurity in the operation of the semiconductor device in the deposited thin film, may be penetrated. In addition, there is a disadvantage that the deposition temperature for depositing a thin film is high.

이러한 단점을 극복하기 위하여 다소 낮은 온도에서 박막 형성이 가능하며, 증착 조건에서 비교적 높은 증기압 특성을 보이고, 할로겐 원소가 함유되지 않은 액체 유기 금속 화합물인 탄탈 아마이드 화합물과 탄탈 이미도 화합물 전구체가 보다 넓게 활용되고 있다. In order to overcome this disadvantage, it is possible to form a thin film at a somewhat low temperature, and has a relatively high vapor pressure characteristic under the deposition conditions, and the tantalum amide compound and the tantalum imido compound precursor, which are liquid organometallic compounds containing no halogen, are widely used. It is becoming.

탄탈 아마이드 화합물은 높은 증기압을 얻기 위해 가온할 때 일부 화합물이 이미도 화합물로 변환되며, 증착되는 박막이 도체인 TaN 보다 절연체인 Ta3N5가 주로 증착되는 단점이 있다.The tantalum amide compound has a disadvantage that some compounds are already converted into compounds even when heated to obtain a high vapor pressure, and Ta 3 N 5, which is an insulator, is mainly deposited rather than conductor TaN.

탄탈 이미도 화합물은 증기압을 높이기 위해 100℃ 이상을 가열하여도 안정적인 액체 화합물이며, Ta와 N간의 강한 이미도(imido) 이중결합 때문에 절연체인 Ta3N5에 비해 전도체인 TaN 상이 생성되기 유리하다. 하지만 단점으로는 100℃ 이상을 가열하기 때문에 장치구성에 어려움이 있고, TaN 박막 속에 탄소오염이 많이 발생한다.The tantalum imido compound is a stable liquid compound even when heated above 100 ℃ to increase the vapor pressure, and due to the strong imido double bond between Ta and N, it is advantageous to generate a TaN phase as a conductor compared to Ta 3 N 5 as an insulator. . However, the disadvantage is that it is difficult to configure the device because it heats more than 100 ℃, carbon pollution occurs a lot in the TaN thin film.

즉, 금속과 금속간 확산 방지막으로 사용되는 바람직한 전도체는 TaN 이지만 대부분의 경우 Ta 산화수에 유리함을 보이는 절연체 Ta3N5 박막이 증착된다. 따라서 일반적으로 사용되는 전구체는 Ta(V) 산화상태이므로 화학 기상증착법이나 원자층 증착법을 이용하여 공정을 진행시 Ta3N5 박막이 생성되는 경우가 많고, 특히 저온 공정에서 Ta(III) 산화 상태인 TaN 박막을 얻기가 쉽지 않다.That is, a preferred conductor used as a metal-to-metal diffusion barrier is TaN, but in most cases, an insulator Ta 3 N 5 thin film which is advantageous for Ta oxide water is deposited. Therefore, since precursors are generally used in Ta (V) oxidation, Ta 3 N 5 thin films are often produced during chemical vapor deposition or atomic layer deposition, especially in low temperature processes. It is not easy to obtain TaN thin film.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, The present invention is to solve the above problems,

유기 금속 화학 기상 증착법(MOCVD) 또는 원자층 증착법(ALD)에 의하여 우수한 박막 특성, 두께, 조성, 단차 피복성을 확보할 수 있는 휘발성이 높고 실온에서 액체 상태로 존재하는 중심금속이 +3 산화 상태인 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물을 제공하는데 목적이 있다.+3 oxidized state of the central metal, which is highly volatile to ensure excellent thin film properties, thickness, composition, and step coverage by organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) or atomic layer deposition (ALD) and is in a liquid state at room temperature An object is to provide an organometallic precursor compound for phosphorus metal oxide film, metal nitride film and pure metal thin film deposition.

또한, 전술한 유기 금속 전구체 화합물을 제조하는 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object is to provide a method for preparing the aforementioned organometallic precursor compound.

또한, 전술한 유기 금속 전구체 화합물을 이용하여 유기 금속 화학 증착법 또는 원자층 증착법을 통해 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 형성하는 박막 증착 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a thin film deposition method for forming a metal oxide film, a metal nitride film and a pure metal thin film using an organometallic chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method using the above-described organometallic precursor compound.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하는데 사용되는 유기 금속 전구체 화합물이 하기 화학식 1로 정의되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전 구체 화합물을 제공한다.The organometallic precursor compound for depositing the metal oxide film, the metal nitride film, and the pure metal thin film, wherein the organometallic precursor compound used to deposit the metal oxide film, the metal nitride film, and the pure metal thin film is an organometallic precursor compound defined by Formula 1 below. To provide.

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112009027781862-pat00001
Figure 112009027781862-pat00001

상기 화학식 1에서 M은 주기율표상에서 5B족에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기(alkyl), 퍼플루오르알킬기, 알킬아미노알킬기, 알콕시알킬기, 실릴알킬기, 알콕시실릴알킬기, 사이클로알킬기, 벤질기, 알릴기, 탄소수 1 내지 4의 알킬실릴기, 알콕시실릴기, 알콕시알킬실릴기 또는 아미노알킬실릴기 중에서 선택되며, R3과 R4는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알킬실릴기 중에서 선택되어진다. In Formula 1, M is one selected from Group 5B on the periodic table, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, an alkylaminoalkyl group, an alkoxyalkyl group, a silyl An alkyl group, an alkoxysilylalkyl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, an allyl group, an alkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxysilyl group, an alkoxyalkylsilyl group or an aminoalkylsilyl group is selected, and each of R 3 and R 4 is independent of each other It is selected from an alkyl group or an alkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms.

또한, 전술한 유기 금속 전구체 화합물을 제조하기 위하여, 하기 반응식 1과 같이 벤젠(benzene), 헥산(hexane), 톨루엔(toluene)과 같은 유기용매하에서 (R1CCR2)M(NR3R4)3 화합물 용액에 3LiNR3R4을 저온에서 첨가한 후 교반 반응을 시킨 후, 이를 여과하고 정제하여 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물의 제조방법을 제공한다.In addition, in order to prepare the aforementioned organometallic precursor compound, (R 1 CCR 2 ) M (NR 3 R 4 ) in an organic solvent such as benzene, hexane, toluene, and the like as in Scheme 1 below. 3 after the stirring followed by the addition of 3LiNR 3 R 4 in the low-temperature reaction to the compound solution, wearing a manufacturing method of an organometallic precursor compound was filtered and purified metal oxide film, characterized in that produced by the metal nitride film and the pure metal thin film increases to provide.

Figure 112009027781862-pat00002
Figure 112009027781862-pat00002

상기 반응식 1에서 M과, R1, R2, R3 및 R4는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.M and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in Scheme 1 are the same as defined in Chemical Formula 1.

아울러, 유기 금속 전구체 화합물을 사용하여 유기 금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)으로 기판상에 금속 산화막, 금속 질화막 또는 금속 박막을 형성하는 박막의 증착방법에 있어서, In addition, by using an organic metal precursor compound (Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) or Atomic Layer Deposition (ALD) method of forming a metal oxide film, a metal nitride film or a metal thin film on the substrate of the thin film) In the vapor deposition method,

상기 유기 금속 전구체 화합물로 전술한 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법을 제공한다.Provided is a thin film deposition method using the above-described organometallic precursor compound as the organometallic precursor compound.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 금속 전구체 화합물은 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하는데 적합함을 실험적으로 확인할 수 있었으며, 특히 본 발명에서 개발된 중심금속이 +3 산화상태의 유기 금속 전구체 화합물들이 지속적인 가온에도 특성이 열화되지 않는 높은 열적 안정성과 함께 높은 증기압을 가짐으로써 유기 금속 화학 기상 증착법(MOCVD) 및 원자층 증착법(ALD)을 이용한 금속 산화막, 금속 질화막 및 금속 박막을 증착하는 반도체 제조공정에 유용하게 적용될 수 있다는 효과를 가져온다.  As described above, it was confirmed experimentally that the organometallic precursor compound according to the present invention is suitable for depositing a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film. Semiconductors that deposit metal oxides, metal nitrides, and metal thin films using organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) and atomic layer deposition (ALD) by having high vapor pressures with high thermal stability that properties of precursors do not deteriorate under constant heating. The effect is that it can be usefully applied to the manufacturing process.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 반도체 소자에 적용되는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하는데 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 하기 화학식 1로 정의 되는 유기 금속 전구체 화합물을 제공한다.The present invention provides an organometallic precursor compound defined by Formula 1 as an organometallic precursor compound used for depositing a metal oxide film, a metal nitride film and a pure metal thin film applied to a semiconductor device.

Figure 112009027781862-pat00003
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상기 화학식 1에서 M은 주기율표상에서 5B족에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기(alkyl), 퍼플루오르알킬기, 알킬아미노알킬기, 알콕시알킬기, 실릴알킬기, 알콕시실릴알킬기, 사이클로알킬기, 벤질기, 알릴기, 탄소수 1 내지 4의 알킬실릴기, 알콕시실릴기, 알콕시알킬실릴기, 아미노알킬실릴기 중에서 선택되며, R3과 R4는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1내지 4의 알킬기, 알킬실릴기 중에서 선택되어진다. In Formula 1, M is one selected from Group 5B on the periodic table, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, an alkylaminoalkyl group, an alkoxyalkyl group, a silyl An alkyl group, an alkoxysilylalkyl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, an allyl group, an alkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxysilyl group, an alkoxyalkylsilyl group, an aminoalkylsilyl group, and each of R 3 and R 4 are independent of each other And an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkylsilyl group.

보다 바람직하게는 상기 화학식 1로 표현되는 화합물에서 R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 수소, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 알콕시실릴기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬실릴기에서 선택되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 1로 표현되는 화합물에서 R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되는 것이 바람직하며, 이중에서도 (CH3)3Si, C2H5, CH3CH2CH2인 것이 더욱 바람직하다.More preferably, R 1 and R 2 in the compound represented by Formula 1 are each independently selected from hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxysilyl group or an alkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms. , More preferably, in the compound represented by Formula 1, R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i -Pr, t -Bu, sec -Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 is preferably selected from among (CH 3 ) 3 Si, C 2 H 5 , is a CH 3 CH 2 CH 2 are more preferred.

또한, 상기 화학식 1로 표현되는 화합물에서 R3과 R4는 서로 각각 다른 CH3, C2H5인 것이 보다 바람직하다.In addition, in the compound represented by Formula 1, R 3 and R 4 are more preferably different from each other CH 3 , C 2 H 5 .

상기 화학식 1로 표현되는 본 발명의 유기 금속 전구체 화합물은 중심금속에 결합하고 있는 리간드 중에서 삼중 결합을 가지고 있는 알킨 리간드가 강하게 중심금속과 π-결합을 형성하고 있어 지속적인 가온에도 열화 되지 않는 높은 열적안정성을 갖고, 또한 확산 방지막으로 사용되고 있는 박막에서 중심금속이 +3의 산화상태이기 때문에 산화수가 +5인 기존 유기 금속 전구체 화합물에 비해 산화수가 +3인 본 발명의 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것이 확산방지막의 형성에 유리할 뿐만 아니라, 높은 증기압을 유발할 수 있는 다이알킬 아미노 리간드가 중심금속과 결합되어 있어 높은 증기압을 나타낸다.The organometallic precursor compound of the present invention represented by Chemical Formula 1 has a high thermal stability that does not deteriorate even under continuous heating because the alkyne ligand having a triple bond among the ligands bound to the central metal strongly forms a π-bond with the central metal. In the thin film used as a diffusion barrier, since the core metal is in an oxidation state of +3, the use of the organometallic precursor compound of the present invention having an oxidation number of +3 compared to the existing organometallic precursor compound having an oxidation number of +5 is diffusion. In addition to the formation of the barrier film, a dialkyl amino ligand capable of causing a high vapor pressure is combined with the central metal to exhibit a high vapor pressure.

특히, 상기 중심금속은 확상 방지막으로 사용되는 TaN 또는 NbN 박막에서 중심금속인 Ta와 Nb를 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 이와 같이 +3의 산화상태인 Ta와 Nb를 중심금속으로 하는 본 발명의 유기 금속 전구체 화합물을 사용함으로써 보다 유리하게 TaN 또는 NbN의 확산방지막을 형성할 수 있다.In particular, it is more preferable to use Ta and Nb as the central metals in the TaN or NbN thin film used as the anti-magnification film, and the organic metal of the present invention having Ta and Nb as the central metal as the central metal as described above. By using the metal precursor compound, it is possible to more advantageously form a diffusion barrier film of TaN or NbN.

또한, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중에서 최종 박막내에 불순물의 오염 없이 화학 기상 증착 혹은 원자층 증착에 용이하게 적용하기 위하여 높은 휘발성을 갖도록 R3과 R4가 모두 CH3인 하기 화학식 2로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물이 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 1, R 3 and R 4 are both CH 3 so as to have high volatility in order to easily apply to chemical vapor deposition or atomic layer deposition without contamination of impurities in the final thin film. The organometallic precursor compound represented by is preferable.

Figure 112009027781862-pat00004
Figure 112009027781862-pat00004

상기 화학식 2에서 M은 주기율표상의 5B족에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다. In Formula 2, M is one selected from Group 5B on the periodic table, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .

또한, 상기 화학식 2로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중 에서 R1과 R2가 모두 C2H5인 하기 화학식 3으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물이 바람직하다.In addition, among the organometallic precursor compounds represented by Formula 2, an organometallic precursor compound represented by the following Formula 3, wherein R 1 and R 2 are both C 2 H 5 , is preferable.

Figure 112009027781862-pat00005
Figure 112009027781862-pat00005

상기 화학식 3에서 M은 주기율표상의 5B족에서 선택되는 하나이다.In Formula 3, M is one selected from Group 5B on the periodic table.

또한, 상기 화학식 3으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Ta인 하기 화학식 4로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 3, an organic compound represented by Formula 4, in which M is Ta, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

Figure 112009027781862-pat00006
Figure 112009027781862-pat00006

또한, 상기 화학식 3으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Nb인 하기 화학식 5로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 3, an organic compound represented by Formula 5, in which M is Nb, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

Figure 112009027781862-pat00007
Figure 112009027781862-pat00007

또한, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중에서 R3과 R4가 서로 다른 CH3와 C2H5인 하기 화학식 6으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물이 바람직하다.Also, among the organometallic precursor compounds represented by Chemical Formula 1, R 3 and R 4 are preferably CH 3 and C 2 H 5 which are different from each other, and an organometallic precursor compound represented by the following Chemical Formula 6 is preferable.

Figure 112009027781862-pat00008
Figure 112009027781862-pat00008

상기 화학식 6에서 M은 주기율표상에서 5B족에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다.In Formula 6, M is one selected from Group 5B on the periodic table, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .

또한, 상기 화학식 6으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중 에서 R1과 R2가 모두 C2H5인 하기 화학식 7로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물이 바람직하다.In addition, among the organometallic precursor compounds represented by Chemical Formula 6, R 1 and R 2 are preferably C 2 H 5 , and the organometallic precursor compounds represented by the following Chemical Formula 7 are preferable.

Figure 112009027781862-pat00009
Figure 112009027781862-pat00009

상기 화학식 7에서 M은 주기율표상의 5B족에서 선택되는 하나이다.M in Formula 7 is one selected from Group 5B on the periodic table.

또한, 상기 화학식 7로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Ta인 하기 화학식 8로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 7, an organic compound represented by Formula 8, in which M is Ta, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

Figure 112009027781862-pat00010
Figure 112009027781862-pat00010

또한, 상기 화학식 7로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Nb인 하기 화학식 9로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 7, the organic compound represented by Formula 9, wherein M is Nb, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

Figure 112009027781862-pat00011
Figure 112009027781862-pat00011

또한, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중에서 R3과 R4가 모두 C2H5인 하기 화학식 10으로 표현되는 화합물이 바람직하다.In addition, among the organometallic precursor compounds represented by the general formula (1), compounds represented by the following general formula (10) in which R 3 and R 4 are both C 2 H 5 are preferable.

Figure 112009027781862-pat00012
Figure 112009027781862-pat00012

상기 화학식 10에서 M은 주기율표상에서 5B족에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다.In Formula 10, M is one selected from Group 5B on the periodic table, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .

또한, 상기 화학식 10으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물 중 에서 R1과 R2가 모두 C2H5인 하기 화학식 11로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물이 바람직하다.In addition, among the organometallic precursor compounds represented by Chemical Formula 10, R 1 and R 2 are preferably C 2 H 5 , and the organometallic precursor compounds represented by the following Chemical Formula 11 are preferable.

Figure 112009027781862-pat00013
Figure 112009027781862-pat00013

상기 화학식 11에서 M은 주기율표상의 5B족에서 선택되는 하나이다.In Formula 11, M is one selected from Group 5B on the periodic table.

또한, 상기 화학식 11로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Ta인 하기 화학식 12로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 11, an organic compound represented by Formula 12, in which M is Ta, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

Figure 112009027781862-pat00014
Figure 112009027781862-pat00014

또한, 상기 화학식 11로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 M이 Nb인 하기 화학식 13으로 표현되는 유기 화합물이 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하기 위하여 사용되는 유기 금속 전구체 화합물로서 더욱 바람직하다.In addition, in the organometallic precursor compound represented by Formula 11, an organic compound represented by Formula 13, in which M is Nb, is more preferable as the organometallic precursor compound used to deposit a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film.

이상과 같이 전술한 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물은 다양한 방법으로 제조가 가능하나, 본 발명에서는 대표적으로 하기 반응식 1에서 보는 바와 같이 유기용매하에서 (R1CCR2)M(NR3R4)3 화합물 용액에 3LiNR3R4을 저온에서 첨가한 후 교반 반응을 시킨 뒤, 이를 여과하고 정제함으로써 용이하게 얻을 수 있다. 여기서 유기용매로는 헥산, 벤젠 또는 톨루엔 등을 사용할 수 있다. As described above, the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 1 may be prepared by various methods, but in the present invention, as shown in Scheme 1, (R 1 CCR 2 ) M (NR 3 R 4 ) under an organic solvent. ) after which the reaction was stirred and then the mixture 3LiNR 3 R 4 in the compound 3 in the low-temperature solution, can be easily obtained by filtration and purified. Herein, hexane, benzene or toluene may be used as the organic solvent.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112009027781862-pat00016
Figure 112009027781862-pat00016

상기 반응식 1에서 M과, R1, R2, R3 및 R4는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.M and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in Scheme 1 are the same as defined in Chemical Formula 1.

본 발명에 의해 제조된 상기 화학식 1로 정의되는 유기 금속 전구체 화합물은 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 전구체로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 화학식 4, 5, 8, 9, 12 및, 13으로 표현되는 화합물이 더욱 유용하게 적용될 수 있다.The organometallic precursor compound defined by Chemical Formula 1 prepared by the present invention may be usefully used as a precursor for depositing a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film. In particular, the compounds represented by the formulas (4), (5), (8), (9), (12), and (13) may be more usefully applied.

이중에서도 화학식 4, 8 및 12로 표현되는 탄탈륨(Ta) 유기 금속 전구체 화합물은 산화탄탈륨(Ta2O5) 박막과 같은 금속 산화막이나, TaSiOx, TaAlOx 박막 등과 같은 복합 금속 산화막, TaN, Ta3N5 박막과 같은 금속 질화막이나, TaCN, 질화탄탈실리콘(TaSiN) 박막과 같은 복합 금속 질화물 박막이나, 규화 탄탈륨(TaSi) 박막과 같은 금속 실리사이드 박막의 증착을 위한 전구체로서 매우 적합하게 사용될 수 있다.Among these, the tantalum (Ta) organometallic precursor compound represented by the formulas (4), (8), and (12) is a metal oxide film such as a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) thin film, a composite metal oxide film such as a TaSiO x , TaAlO x thin film, TaN, Ta It can be suitably used as a precursor for the deposition of metal nitride films such as 3N 5 thin films, composite metal nitride films such as TaCN, tantalum silicon nitride (TaSiN) thin films, or metal silicide thin films such as tantalum silicide (TaSi) thin films. .

또한, 화학식 5, 9 및 13으로 표현되는 니오븀(Nb) 유기 금속 전구체 화합물은 산화니오븀(Nb2O5) 박막과 같은 금속 산화막이나, NbSiOx, NbAlOx 박막 등과 같은 복합 금속 산화막, NbN, Nb3N5 박막과 같은 금속 질화막이나, NbCN, NbSiN 박막과 같은 복합 금속 질화물 박막이나, 규화 니오븀(NbSi) 박막과 같은 금속 실리사이드 박막의 증착을 위한 전구체로서 매우 적합하게 사용될 수 있다.In addition, the niobium (Nb) organometallic precursor compounds represented by the formulas (5), (9) and (13) may be metal oxide films such as niobium oxide (Nb 2 O 5 ) thin films, composite metal oxide films such as NbSiO x , NbAlO x thin films, NbN, Nb It can be suitably used as a precursor for the deposition of metal nitride films such as 3N 5 thin films, composite metal nitride films such as NbCN and NbSiN thin films, and metal silicide thin films such as niobium silicide (NbSi) thin films.

본 발명에 의해 제조된 상기 화학식 1로 정의 되는 유기 금속 전구체 화합물은 지속적인 가온에도 높은 열적 안정성 및 높은 증기압을 가지는 화합물로서 유기 금속 화학 증착법이나 원자층 증착 방법을 이용한 금속 산화막, 금속 질화막 및 금속 박막을 증착에 유용하게 적용될 수 있다.The organometallic precursor compound defined by Chemical Formula 1 prepared by the present invention is a compound having high thermal stability and high vapor pressure even under continuous heating, and may be formed using a metal oxide film, a metal nitride film, and a metal thin film using an organic metal chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method. It can be usefully applied to the deposition.

상기한 본 발명에 따른 화학식 1로 정의되는 유기 금속 전구체 화합물을 이용하여 기판 상에 박막을 증착시 그 증착온도가 200~1000℃ 사이가 되도록 하면 된 다. 이때 유기금속 전구체 화합물을 기화시키기 위하여 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스로 버블링하거나 열에너지 또는 플라즈마를 이용하거나 기판상에 바이어스를 인가할 수 있다. 아울러 본 발명에 따른 유기 금속 전구체 화합물을 공정에 공급하는 전달 방식은 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 엠에프씨(MFC: mass flow controller), 직접 액체 주입(DLI : Direct Liquid Injection) 이나 전구체 화합물을 유기 용매에 녹여 이송하는 액체 이송방법을 포함하여 다양한 공급방식이 적용될 수 있다. When the thin film is deposited on the substrate using the organometallic precursor compound defined by Chemical Formula 1 according to the present invention, the deposition temperature may be between 200 and 1000 ° C. In this case, in order to vaporize the organometallic precursor compound, it may be bubbled with argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) gas, thermal energy or plasma, or a bias may be applied to the substrate. In addition, the delivery method for supplying the organometallic precursor compound according to the present invention to a process may include a bubbling method, a vapor phase mass flow controller (MFC), a direct liquid injection (DLI), or a precursor compound. Various feeding methods may be applied, including a liquid transfer method for dissolving and dissolving it in an organic solvent.

상기 전구체를 공정에 공급하기 위한 운송가스 또는 희석 가스로 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 또는 수소(H2) 중에서 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 유기금속 화학 기상 증착법(MOCVD) 및 원자층 증착법(ALD)으로 금속 산화물 박막(Ta2O5, Nb2O5)이나 복합 금속 산화물 박막(TaSiOx, NbSiOx, TaAlOx, NbAlOx)을 증착하기 위해서 반응가스로 수증기(H2O), 산소(O2) 또는 오존(O3) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.One or more mixtures of argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), or hydrogen (H 2 ) may be used as a carrier gas or a diluent gas for supplying the precursor to the process. Reaction gas for depositing metal oxide thin films (Ta 2 O 5, Nb 2 O 5 ) or composite metal oxide thin films (TaSiOx, NbSiOx, TaAlOx, NbAlOx) by organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) and atomic layer deposition (ALD) One or two or more mixtures selected from steam (H 2 O), oxygen (O 2 ) or ozone (O 3 ) may be used.

보다 구체적으로는 산화탄탈륨(Ta2O5) 박막, TaSiOx, TaAlOx 박막 등을 증착하기 위해서는 반응가스로 수증기, 산소 또는 오존을 사용하되, 유기 금속 전구체 화합물로 화학식 4, 8 또는, 12로 표현되는 탄탈륨(Ta) 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 산화니오븀(Nb2O5) 박막, NbSiOx, NbAlOx 박막 등을 증착하기 위해서는 반응가스로 수증기, 산소 또는 오존을 사용하되, 유기 금속 전구체 화합물로 화학식 5, 9 또는 13으로 표현되는 니오븀(Nb) 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, in order to deposit a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) thin film, TaSiO x , TaAlO x thin film, etc., water vapor, oxygen, or ozone is used as a reaction gas, and the organic metal precursor compound is represented by Chemical Formula 4, 8, or 12. It is preferable to use a tantalum (Ta) organometallic precursor compound represented, and in order to deposit a niobium oxide (Nb 2 O 5 ) thin film, NbSiO x , NbAlO x thin film, etc., steam, oxygen or ozone is used as a reaction gas. It is preferable to use a niobium (Nb) organometallic precursor compound represented by the formula (5), (9) or (13) as the organometallic precursor compound.

또한, 유기금속 화학 기상 증착법(MOCVD) 또는 원자층 증착법(ALD)으로 질화 금속 박막(TaN, NbN, Ta3N5, Nb3N5) 또는 금속 복합 질화물 박막(TaCN,NbCN, TaSiN, NbSiN)을 증착하기 위해서 반응가스로 암모니아(NH3) 또는 하이드라진(N2H4)을 사용할 수 있다. In addition, a metal nitride thin film (TaN, NbN, Ta 3 N 5, Nb 3 N 5 ) or a metal composite nitride thin film (TaCN, NbCN, TaSiN, NbSiN) by organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) or atomic layer deposition (ALD) In order to deposit the reaction gas, ammonia (NH 3 ) or hydrazine (N 2 H 4 ) may be used.

보다 구체적으로 TaN, Ta3N5, TaCN, 질화탄탈실리콘(TaSiN) 박막을 증착하기 위해서는 반응가스로 암모니아 또는 하이드라진을 사용하되, 유기 금속 전구체 화합물로 화학식 4, 8, 또는 12로 표현되는 탄탈륨(Ta) 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, NbN, Nb3N5 박막, NbCN, NbSiN 박막, 규화 니오븀(NbSi) 박막 등을 증착하기 위해서는 반응가스로 암모니아 또는 하이드라진을 사용하되, 그 유기 금속 전구체 화합물로 화학식 5, 9, 또는 13으로 표현되는 니오븀(Nb) 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, in order to deposit TaN, Ta 3 N 5 , TaCN, and tantalum nitride (TaSiN) thin films, ammonia or hydrazine is used as a reaction gas, and tantalum represented by Chemical Formula 4, 8, or 12 as an organometallic precursor compound ( Ta) It is preferable to use an organometallic precursor compound, and in order to deposit NbN, Nb 3 N 5 thin films, NbCN, NbSiN thin films, niobium silicide (NbSi) thin films, and the like, ammonia or hydrazine is used as the reaction gas. It is preferable to use a niobium (Nb) organometallic precursor compound represented by the formula (5), (9), or (13) as the precursor compound.

이하 본 발명에 따른 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물에 대하여 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the metal oxide film, the metal nitride film, and the organic metal precursor compound for pure metal thin film deposition according to the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are only presented to aid the understanding of the present invention. This is not limited to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

화학식 4의 (3-Hexyne)Ta(NMe2)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Ta (NMe 2 ) 3 of Formula 4

500mL 플라스크에 n-BuLi 2.55M sol in Hexane 47.8 g (175 mmol)을 정량한 후 헥산(Hexane) 250mL에 희석하고, 저온(-10~0℃)에서 교반하면서 다이메틸아민(Dimethylamine, HNMe2) 7.9 g(175 mmol)을 플라스크에 버블링하여 반응 시킨 후 실온에서 2~3시간 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)TaCl3(DME) 27 g(58 mmol)을 톨루엔(toluene) 100mL로 녹인 후 케눌라(cannula)를 사용하여 저온(-5~0℃)에서 천천히 첨가하고 30~40℃에서 15시간 교반하면서 반응 시킨다. 반응 종결 후 여과하여 얻어진 용액을 감압하여 용매를 제거하고 남겨진 진한 노란색 액체를 감압 정제하여 노란색의 점성이 없는 액체 (3-Hexyne)Ta(NMe2)3 17.6 g (수율: 76.8%) 얻는다.47.8 g (175 mmol) of n-BuLi 2.55M sol in Hexane was quantified in a 500 mL flask, diluted in 250 mL of hexane, and stirred at a low temperature (-10 to 0 ° C.) of dimethylamine (Dimethylamine, HNMe 2 ). 7.9 g (175 mmol) was bubbled into the flask and allowed to react, followed by stirring at room temperature for 2 to 3 hours. 27 g (58 mmol) of (3-Hexyne) TaCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added at low temperature (-5˜0 ° C.) using cannula, and then 30-40. The reaction is stirred at 15 ° C. for 15 hours. After completion of the reaction, the resulting solution was filtered under reduced pressure to remove the solvent, and the remaining dark yellow liquid was purified under reduced pressure to obtain 17.6 g of a yellow viscous liquid (3-Hexyne) Ta (NMe 2 ) 3 (yield: 76.8%).

Anal. Calcd for C12H28N3Ta: C, 36.46; H, 7.14; N, 10.63. Find: C, 35.92; H, 7.16; N, 11.42.Anal. Calcd for C 12 H 28 N 3 Ta: C, 36.46; H, 7. 14; N, 10.63. Find: C, 35.92; H, 7. 16; N, 11.42.

b.p : 76 ℃ at 0.188 torr.b.p: 76 ° C. at 0.188 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.34 (CH 3 CH2CCCH2CH 3 , t, 6H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.34 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 , t, 6H)

δ 3.18 (Ta-[N(CH 3 )2]3), s, 18H) δ 3.18 (Ta- [N (C H 3 ) 2 ] 3 ), s, 18H)

δ 3.25 (CH3CH 2 CCCH 2 CH3, q, 4H) δ 3.25 (CH 3 C H 2 CC CH 2 CH 3 , q, 4H)

13C-NMR(C6D6): δ 15.17 (CH3CH2CCCH2 CH3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 15.17 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 28.59 (CH3 CH2CCCH2CH3)δ 28.59 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 43.92 (Ta-[N(CH3)2]3)δ 43.92 (Ta- [N ( C H 3 ) 2 ] 3 )

δ 215.65 (CH3CH2 CCCH2CH3)δ 215.65 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실시예 2><Example 2>

화학식 5의 (3-Hexyne)Nb(NMe2)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Nb (NMe 2 ) 3 of Formula 5

n-BuLi 2.55M sol in hexane 40.8 g(150 mmol)을 500mL 플라스크에 정량하고 헥산(Hexane) 250mL로 희석하고 저온(-10~0℃)에서 교반하면서 다이메틸아민(Dimethylamine, HNMe2) 6.8 g(150 mmol)을 버블링하여 반응시키고 실온까지 온도를 올려 약 2시간 동안 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)NbCl3(DME) 18.6 g(50 mmol)을 톨루엔(Toluene) 100mL에 녹인 후 케눌라(Cannula)를 사용하여 저온(0~5℃)에서 천천히 첨가하고, 이 후 30~40℃에서 14시간 교반하여 반응을 완결한다. 프릿필터(frit filter)로 여과하여 갈색의 용액을 얻고, 감압하여 용매를 제거하여 남겨진 짙은 갈색의 액체를 감압 증류하여 점성이 없는 갈색의 액체 화합물 (3-Hexyne)Nb(NMe2)3 6.5 g (수율: 42.5%)을 얻는다.40.8 g (150 mmol) of n-BuLi 2.55M sol in hexane was quantified in a 500 mL flask, diluted with 250 mL of hexane, and stirred at low temperature (-10 to 0 ° C.) 6.8 g of dimethylamine (HNMe 2 ). (150 mmol) is bubbled to react, and the temperature is raised to room temperature and stirred for about 2 hours. 18.6 g (50 mmol) of (3-Hexyne) NbCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added at low temperature (0-5 ° C) using cannula, followed by 30 The reaction is completed by stirring at ˜40 ° C. for 14 hours. Filter through a frit filter to obtain a brown solution, and remove the solvent under reduced pressure to distill the remaining dark brown liquid under reduced pressure to give a viscous brown liquid compound (3-Hexyne) Nb (NMe 2 ) 3 6.5 g (Yield 42.5%) is obtained.

Anal. Calcd for C12H28N3Nb: C, 46.91; H, 9.18; N, 13.67. Find: C, 46.39; H, 8.87; N, 14.05.Anal. Calcd for C 12 H 28 N 3 Nb: C, 46.91; H, 9. 18; N, 13.67. Find: C, 46.39; H, 8.87; N, 14.05.

b.p : 76 ℃ at 0.188 torr.b.p: 76 ° C. at 0.188 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.36 (CH 3 CH2CCCH2CH 3 , t, 6H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.36 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 , t, 6H)

δ 3.14 (Nb-[N(CH 3 )2]3), s, 18H) δ 3.14 (Nb— [N (C H 3 ) 2 ] 3 ), s, 18H)

δ 3.18 (CH3CH 2 CCCH 2 CH3, q, 4H) δ 3.18 (CH 3 C H 2 CC CH 2 CH 3 , q, 4H)

13C-NMR(C6D6): δ 14.86 (CH3CH2CCCH2 CH3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 14.86 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 26.78 (CH3 CH2CCCH2CH3)δ 26.78 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 44.38 (Nb-[N(CH3)2]3)δ 44.38 (Nb- [N ( C H 3 ) 2 ] 3 )

δ 200.16 (CH3CH2 CCCH2CH3) δ 200.16 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실시예 3><Example 3>

화학식 8의 (3-Hexyne)Ta(NMeEt)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 of Formula 8

n-BuLi 2.55M sol in hexane 47.8 g(175 mmol)을 500mL 플라스크에 정량하고 헥산(Hexane) 250mL에 희석하고 저온 (-10~0℃)에서 적가 깔데기를 사용하여 에틸메틸아민(Ethylmethylamine, HNEtMe) 10.4 g(175 mmol)을 천천히 떨어뜨리고 실온에서 2~3시간 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)TaCl3(DME) 27 g(58 mmol)을 톨루엔(toluene) 100mL로 녹인 후 케눌라(cannula)를 사용하여 저온(-5~0℃)에서 천천히 첨가하고 30~40℃에서 15시간 교반하면서 반응 시킨다. 반응이 완료하고 여과하여 노란색 용액을 얻고, 감압으로 용매를 제거하고 남겨진 진한 노란색 액체를 감 압 정제하여 점성이 없는 노란색 액체 화합물인 (3-Hexyne)Ta(NMeEt)3 21.2 g (수율: 83.8%)을 얻는다.47.8 g (175 mmol) of n-BuLi 2.55M sol in hexane was quantified in a 500 mL flask, diluted in 250 mL of Hexane, and added dropwise with a dropping funnel at low temperature (-10 to 0 ° C.) to ethylmethylamine (HNEtMe). Slowly drop 10.4 g (175 mmol) and stir 2 to 3 hours at room temperature. 27 g (58 mmol) of (3-Hexyne) TaCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added at low temperature (-5˜0 ° C.) using cannula, and then 30-40. The reaction is stirred at 15 ° C. for 15 hours. The reaction was completed and filtered to give a yellow solution, the solvent was removed under reduced pressure, and the remaining thick yellow liquid was purified under reduced pressure to give 21.2 g of (3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 as a viscous yellow liquid compound (yield: 83.8% Get)

Anal. Calcd for C15H34N3Ta: C, 41.19; H, 7.83; N, 9.61. Find: C, 40.69; H, 7.80; N, 10.06.Anal. Calcd for C 15 H 34 N 3 Ta: C, 41.19; H, 7.83; N, 9.61. Find: C, 40.69; H, 7.80; N, 10.06.

b.p : 90 ℃ at 0.238 torr.b.p: 90 ° C. at 0.238 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.04 (Ta-[NMeCH2C H 3 ] 3 , t, 9H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.04 (Ta- [NMeCH 2 C H 3 ] 3 , t, 9H)

δ 1.35 (C H 3 CH2CCCH2C H 3 ), t, 6H)δ 1.35 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 ), t, 6H)

δ 3.16 (Ta-[NC H 3 Et]3, s, 9H)δ 3.16 (Ta- [NC H 3 Et] 3 , s, 9H)

δ 3.25 (CH3C H 2 CCC H 2 CH3, q, 4H)δ 3.25 (CH 3 C H 2 CCC H 2 CH 3 , q, 4H)

δ 3.47 (Ta-[NMeC H 2 CH3Et]3, q, 6H)δ 3.47 (Ta- [NMeC H 2 CH 3 Et] 3 , q, 6H)

13C-NMR(C6D6):δ 15.15 ( C H3CH2CCCH2 C H3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 15.15 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 15.91 (Ta-[NMeCH2 C H3]3)δ 15.91 (Ta- [NMeCH 2 C H 3 ] 3 )

δ 28.61 (CH3 C H2CC C H2CH3)δ 28.61 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 39.40 (Ta-[N C H3Et]3)δ 39.40 (Ta- [N C H 3 Et] 3 )

δ 50.24 (Ta-[NMe C H2CH3]3)δ 50.24 (Ta- [NMe C H 2 CH 3 ] 3 )

δ 215.15 (CH3CH2 CC CH2CH3)δ 215.15 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실시예 4><Example 4>

화학식 9의 (3-Hexyne)Nb(NMeEt)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Nb (NMeEt) 3 of Formula 9

500mL 플라스크에 n-BuLi 2.55M sol in hexane 39 g(143 mmol)을 정량한 후 헥산(Hexane) 250mL를 넣어 희석하고, 저온 (-10~0℃)에서 적가 깔데기를 사용하여 에틸메틸아민(Ethylmethylamine, HNEtMe) 8.5 g(143 mmol)를 천천히 적가하여 반응 시키고 실온에서 약 2~3시간 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)NbCl3(DME) 17.8 g (47 mmol)을 톨루엔(Toluene) 100mL에 녹인 후 케눌라(Cannula)를 사용하여 저온(0~5 ℃)에서 천천히 첨가하고, 이후 약 30~40℃에서 14시간 교반하여 반응을 완결한다. 여과하여 얻어진 갈색의 용액을 감압하여 용매를 제거하고, 남겨진 진한 갈색 액체를 감압 증류하여 점성이 없는 갈색 액체 화합물 (3-Hexyne)Nb(NMeEt)3 9.9 g (수율: 60.4%)을 얻는다.Quantify n-BuLi 2.55M sol in hexane 39 g (143 mmol) in a 500 mL flask, add 250 mL of hexane (Hexane), and dilute. Ethylmethylamine using a dropping funnel at low temperature (-10 ~ 0 ℃). , HNEtMe) 8.5 g (143 mmol) was added dropwise slowly to the reaction and stirred at room temperature for about 2-3 hours. 17.8 g (47 mmol) of (3-Hexyne) NbCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added at low temperature (0-5 ° C.) using cannula, followed by about 30 The reaction is completed by stirring at ˜40 ° C. for 14 hours. The brown solution obtained by filtration was removed under reduced pressure to remove the solvent, and the remaining dark brown liquid was distilled under reduced pressure to obtain 9.9 g (yield: 60.4%) of a viscous brown liquid compound (3-Hexyne) Nb (NMeEt) 3 .

Anal. Calcd for C15H34N3Nb: C, 51.57; H, 9.81; N, 12.03. Find: C, 51.24; H, 9.58; N, 12.69.Anal. Calcd for C 15 H 34 N 3 Nb: C, 51.57; H, 9.81; N, 12.03. Find: C, 51.24; H, 9.58; N, 12.69.

b.p : 82 ℃ at 0.46 torr.b.p: 82 ° C. at 0.46 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.04 (Nb-[NMeCH2C H 3 ] 3 , t, 9H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.04 (Nb- [NMeCH 2 C H 3 ] 3 , t, 9H)

δ 1.35 (C H 3 CH2CCCH2C H 3 ), t, 6H)δ 1.35 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 ), t, 6H)

δ 3.12 (Nb-[NC H 3 Et]3, s, 9H)δ 3.12 (Nb— [NC H 3 Et] 3 , s, 9H)

δ 3.18 (CH3C H 2 CCC H 2 CH3, q, 4H)δ 3.18 (CH 3 C H 2 CCC H 2 CH 3 , q, 4H)

δ 3.43 (Nb-[NMeC H 2 CH3Et]3, q, 6H)δ 3.43 (Nb— [NMeC H 2 CH 3 Et] 3 , q, 6H)

13C-NMR(C6D6): δ 14.85 ( C H3CH2CCCH2 C H3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 14.85 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 15.64 (Nb-[NMeCH2 C H3]3)δ 15.64 (Nb- [NMeCH 2 C H 3 ] 3 )

δ 26.87 (CH3 C H2CC C H2CH3)δ 26.87 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 39.99 (Nb-[N C H3Et]3)δ 39.99 (Nb- [N C H 3 Et] 3 )

δ 50.60 (Nb-[NMe C H2CH3]3)δ 50.60 (Nb- [NMe C H 2 CH 3 ] 3 )

δ 200.04 (CH3CH2 CC CH2CH3)δ 200.04 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실시예 5>Example 5

화학식 12의 (3-Hexyne)Ta(NEt2)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Ta (NEt 2 ) 3 of Formula 12

n-BuLi 2.55M sol in hexane 47.8 g(175 mmol)을 500mL 플라스크에 정량한 후 헥산(Hexane) 250mL에 희석하고, 저온(-10~0℃)에서 적가 깔데기를 사용하여 다이메틸아민(Diethylamine, HNEt2) 12.8 g(175 mmol)을 천천히 적가한 다음 실온에서 2~3시간동안 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)TaCl3(DME) 27 g(58 mmol)을 톨루엔(Toluene) 100 mL에 녹인 후 케눌라(Cannula)를 사용하여 저온 (-5~0℃)천천히 첨가한다. 이 후 30~40℃에서 15시간 교반하여 반응을 완결하고 여과하여 노란색 용액을 얻고 감압하여 용매를 제거하고 남겨진 액체를 감압 정제하여 점성이 없는 노란색 액체 화합물 (3-Hexyne)Ta(NEt2)3 23.1 g (수율: 83.39%)을 얻는다.47.8 g (175 mmol) of n-BuLi 2.55M sol in hexane was quantified in a 500 mL flask, diluted in 250 mL of hexane, and dimethylamine (Diethylamine, 12.8 g (175 mmol) of HNEt 2 ) are slowly added dropwise and stirred at room temperature for 2 to 3 hours. 27 g (58 mmol) of (3-Hexyne) TaCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added to a low temperature (-5˜0 ° C.) using cannula. Thereafter, the mixture was stirred at 30-40 ° C. for 15 hours to complete the reaction, filtered to obtain a yellow solution, and the solvent was removed under reduced pressure. The remaining liquid was purified under reduced pressure to give a viscous yellow liquid compound (3-Hexyne) Ta (NEt 2 ) 3 23.1 g (yield: 83.39%) are obtained.

Anal. Calcd for C18H40N3Ta: C, 45.09; H, 8.41; N, 8.76. Find: C, 44.31; H, 8.35; N, 9.14Anal. Calcd for C 18 H 40 N 3 Ta: C, 45.09; H, 8.41; N, 8.76. Find: C, 44.31; H, 8. 35; N, 9.14

b.p : 102 ℃ at 0.158 torr.b.p: 102 ° C. at 0.158 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.04 (Ta-[N(CH2C H 3 ) 2 ] 3 , t, 18H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.04 (Ta- [N (CH 2 C H 3 ) 2 ] 3 , t, 18H)

δ 1.35 (C H 3 CH2CCCH2C H 3 ), t, 6H)δ 1.35 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 ), t, 6H)

δ 3.24 (CH3C H 2 CCC H 2 CH3, q, 4H)δ 3.24 (CH 3 C H 2 CCC H 2 CH 3 , q, 4H)

δ 3.50 (Ta-[N(C H 2 CH3)2]3, q, 12H) δ 3.50 (Ta- [N (C H 2 CH 3 ) 2 ] 3 , q, 12H)

13C-NMR(C6D6): δ 15.01 ( C H3CH2CCCH2 C H3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 15.01 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 16.22 (Ta-[N(CH2 C H3)2]3)δ 16.22 (Ta- [N (CH 2 C H 3 ) 2 ] 3 )

δ 28.59 (CH3 C H2CC C H2CH3)δ 28.59 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 44.71 (Ta-[N( C H2CH3)2]3)δ 44.71 (Ta- [N ( C H 2 CH 3 ) 2 ] 3 )

δ 214.85 (CH3CH2 CC CH2CH3)δ 214.85 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실시예 6><Example 6>

화학식 13의 (3-Hexyne)Nb(NEt2)3의 제조Preparation of (3-Hexyne) Nb (NEt 2 ) 3 of Formula 13

500mL 플라스크에 n-BuLi 2.55M sol in hexane 40.8 g(150mmol)을 정량하고 헥산(Hexane) 250mL를 넣어 희석한 다음, 저온(-10~0℃)에서 적가 깔데기를 이용하여 다이에틸아민(Diethylamine,HNEt2) 11 g (150mmol)을 천천히 적가하고 실온까지 온도를 올린 후 약 2시간 교반한다. 여기에 (3-Hexyne)NbCl3(DME) 18.6 g (50mmol)을 톨루엔(Toluene) 100mL에 녹인 후 저온(0~5℃)에서 케눌라(Cannula)를 이용하여 천천히 첨가하고 30~40℃에서 약 15시간 교반하여 반응을 완결한다. 이후 여과하여 갈색용액을 취하고, 감압하여 용매를 제거하고 남겨진 진한 갈색액체를 감압 증류하여 점성이 없는 갈색의 액체 화합물 (3-Hexyne)Nb(NEt2)3 7.7 g (수율: 39.5%)을 얻는다.Quantify 40.8 g (150 mmol) of n-BuLi 2.55M sol in hexane in a 500 mL flask, dilute 250 mL of hexane, and dilute with diethylamine, using a dropping funnel at low temperature (-10 to 0 ° C). 11 g (150 mmol) of HNEt 2 ) were slowly added dropwise and the temperature was raised to room temperature, followed by stirring for about 2 hours. 18.6 g (50 mmol) of (3-Hexyne) NbCl 3 (DME) was dissolved in 100 mL of toluene, and then slowly added using Cannula at low temperature (0-5 ° C) and at 30-40 ° C. Stir for about 15 hours to complete the reaction. Thereafter, the mixture was filtered to give a brown solution, and the solvent was removed under reduced pressure, and the remaining dark brown liquid was distilled under reduced pressure to obtain 7.7 g (yield: 39.5%) of a viscous brown liquid compound (3-Hexyne) Nb (NEt 2 ) 3 . .

Anal. Calcd for C18H40N3Nb: C, 55.23; H, 10.30; N, 10.73. Find: C, 53.93; H, 9.88; N, 11.64.Anal. Calcd for C 18 H 40 N 3 Nb: C, 55.23; H, 10. 30; N, 10.73. Find: C, 53.93; H, 9.88; N, 11.64.

b.p : 101 ℃ at 0.55 torr.b.p: 101 ° C. at 0.55 torr.

1H-NMR(C6D6): δ 1.03 (Nb-[N(CH2C H 3 ) 2 ] 3 , t, 18H) 1 H-NMR (C 6 D 6 ): δ 1.03 (Nb- [N (CH 2 C H 3 ) 2 ] 3 , t, 18H)

δ 1.36 (C H 3 CH2CCCH2C H 3 ), t, 6H)δ 1.36 (C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 ), t, 6H)

δ 3.17 (CH3C H 2 CCC H 2 CH3, q, 4H)δ 3.17 (CH 3 C H 2 CCC H 2 CH 3 , q, 4H)

δ 3.47 (Nb-[N(C H 2 CH3)2]3, q, 12H) δ 3.47 (Nb— [N (C H 2 CH 3 ) 2 ] 3 , q, 12H)

13C-NMR(C6D6): δ 14.74 ( C H3CH2CCCH2 C H3) 13 C-NMR (C 6 D 6 ): δ 14.74 ( C H 3 CH 2 CCCH 2 C H 3 )

δ 15.90 (Nb-[N(CH2 C H3)2]3)δ 15.90 (Nb- [N (CH 2 C H 3 ) 2 ] 3 )

δ 226.91 (CH3 C H2CC C H2CH3)δ 226.91 (CH 3 C H 2 CC C H 2 CH 3 )

δ 45.24 (Nb-[N( C H2CH3)2]3)δ 45.24 (Nb- [N ( C H 2 CH 3 ) 2 ] 3 )

δ 199.81 (CH3CH2 CC CH2CH3)δ 199.81 (CH 3 CH 2 CC CH 2 CH 3 )

<실험예 1>Experimental Example 1

상기한 실시예 1((3-Hexyne)Ta(NMe2)3), 실시예 3((3-Hexyne)Ta(NMeEt)3) 및, 실시예 5((3-Hexyne)Ta(NEt2)3)에서 제조한 탄탈륨 유기 금속 전구체 화합물들의 기초 열특성 분석을 위하여 TG 분석을 실시하였다. 이때 비교예로서 터셔리부틸이미도트리스에틸메틸아미노 탄탈륨 화합물(tert-BuNTa(NMeEt)3, 이하 'TBITEMATa'라고 함)을 사용하였으며, 각 전구체 화합물 샘플의 무게는 5mg 정도를 취하여 알루미나 시료용기에 넣은 후 10℃/min의 승온속도로 300℃까지 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다.Example 1 ((3-Hexyne) Ta (NMe 2 ) 3 ), Example 3 ((3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 ), and Example 5 ((3-Hexyne) Ta (NEt 2 ) TG analysis was performed for basic thermal characteristics analysis of the tantalum organometallic precursor compounds prepared in 3 ). At this time, tertiary butylimidotrisethylmethylamino tantalum compound ( tert- BuNTa (NMeEt) 3 , hereinafter referred to as 'TBITEMATa') was used, and each precursor compound sample weighed about 5 mg and placed in an alumina sample container. After the measurement to 300 ℃ at a temperature increase rate of 10 ℃ / min is shown in Figure 1 the results.

도 1에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 신규한 탄탈륨 유기 금속 전구체 화합물들이 비교예로 사용한 TBITEMATa보다 휘발성이 더 뛰어남을 확인할 수 있고, 잔류양(residue) 또한 TBITEMATa에 비해 실시예 1, 3, 5의 유기 금속 전구체 화합물 이 5% 가량 적게 나타난 것을 통해 본 발명에 따른 신규한 화합물인 실시예 1, 3, 5의 유기 금속 전구체 화합물이 비교예인 TBITEMATa에 비해 기화과정에서의 분해가 훨씬 적은 것으로 판단할 수 있다. 즉, 열적안정성이 더 우수한 것을 확인할 수 있다. 그 중에서도 실시예 3의 유기 금속 전구체 화합물의 휘발성 및 열적안정성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 1 it can be seen that the novel tantalum organometallic precursor compounds of the present invention are more volatile than TBITEMATa used as a comparative example, the residual amount (residue) of the organic compounds of Examples 1, 3, 5 compared to TBITEMATa As the metal precursor compound appeared about 5% less, the organometallic precursor compounds of Examples 1, 3, and 5, which are novel compounds according to the present invention, can be judged to have much less decomposition in the vaporization process than the comparative example of TBITEMATa. . That is, it can be confirmed that the thermal stability is more excellent. Above all, it was confirmed that the volatility and thermal stability of the organometallic precursor compound of Example 3 was the most excellent.

<실험예 2>Experimental Example 2

상기한 실시예 2 [(3-Hexyne)Nb(NMe2)3], 실시예 4 [(3-Hexyne)Nb(NMeEt)3] 및 실시예 6 [(3-Hexyne)Nb(NEt2)3]에서 제조한 니오븀 유기 전구체 화합물들의 기초 열특성 분석을 하기 위하여 TG분석을 실시하였다. 이때 비교예로서 터셔리부틸이미도트리스에틸메틸아미노 니오븀 화합물(tert-BuNNb(NMeEt)3, 이하 'TBITEMANb'이라 함)을 사용하였으며, 각 전구체 화합물 샘플의 무게는 5mg 정도를 취하여 알루미나 시료용기에 넣은 후 10℃/min의 승온속도로 300℃까지 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다.Example 2 [(3-Hexyne) Nb (NMe 2 ) 3 ] described above, Example 4 [(3-Hexyne) Nb (NMeEt) 3 ] and Example 6 [(3-Hexyne) Nb (NEt 2 ) 3 TG analysis was performed to analyze basic thermal characteristics of the niobium organic precursor compounds prepared in the US. At this time, tertiarybutylimidotrisethylmethylaminoniobium compound ( tert- BuNNb (NMeEt) 3 , hereinafter referred to as 'TBITEMANb') was used as a comparative example. After the measurement to 300 ℃ at a temperature increase rate of 10 ℃ / min is shown in Figure 2 the results.

도 2에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 신규한 니오븀 유기 금속 전구체 화합물들이 비교예로 사용한 TBITEMANb 보다 우수한 휘발성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 2 it was confirmed that the novel niobium organometallic precursor compounds of the present invention have a higher volatility than TBITEMANb used as a comparative example.

<실험예 3>Experimental Example 3

실시예 3에 의해 제조된 화학식 8로 표현되는 (3-Hexyne)Ta(NMeEt)3 시간에 따른 열적안정성을 평가하기 위하여 70℃, 90℃, 120℃, 150℃에서의 ISO-Thermal TG 분석을 실시하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. Of (3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 represented by Formula 8 prepared by Example 3 In order to evaluate thermal stability over time, ISO-Thermal TG analysis was performed at 70 ° C., 90 ° C., 120 ° C., and 150 ° C., and the results are shown in FIG. 2.

도 3에서 확인할 수 있듯이 실시예 3은 120℃ 미만의 온도에서 화합물의 변형 및 열분해가 보이지 않았으며, 충분한 휘발성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figure 3 Example 3 did not show the deformation and thermal decomposition of the compound at a temperature of less than 120 ℃, it was confirmed that it has sufficient volatility.

따라서 본 발명에 따른 유기 금속 전구체 화합물은 열적 안정성이 우수하면서 실온에서 액체이고, 휘발성이 우수한 전구체 화합물들로써 유기 금속 화학 증착 및 원자층 증착에 유용한 전구체로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, it is expected that the organometallic precursor compound according to the present invention may be used as a precursor useful in organometallic chemical vapor deposition and atomic layer deposition as precursor compounds which are excellent in thermal stability and liquid at room temperature and have high volatility.

<실험예 4>Experimental Example 4

실시예 1, 3 및 5에 의해 제조된 탄탈륨(III) 유기금속 전구체 화합물을 이용하여 CVD 공정에 의한 성막 평가를 수행하였다. 이 때 증착에 사용된 기판은 Si substrate위에 SiO2막이 100nm 입혀진 기판을 사용하였다. 증착에 사용된 용기는 한쪽 끝이 막혀 있고, 다른 쪽 끝은 진공( 10-2 torr) 펌프와 연결된 내경 3.5cm 길이 40cm인 파이렉스(pyrex)유리관을 사용하였다. 이때 파이렉스 유리관은 진공 펌프를 이용하여 저 진공(120~300 mtorr)상태를 유지하였다. 그리고 증착 도중 전구체의 유리관 벽으로의 응축현상을 방지하기 위해 히팅 밴드(heating band)를 이용하여 전구체 휘발온도와 동일하게 유지하였다. 증착 조건 및 그 결과를 하기 표 1에 자세히 나타내었다. Film formation evaluation by CVD process was performed using the tantalum (III) organometallic precursor compound prepared in Examples 1, 3 and 5. At this time, the substrate used for deposition was a substrate coated with a SiO 2 film 100nm on a Si substrate. The vessel used for deposition was closed with one end and a pyrex glass tube with an inner diameter of 3.5 cm and a length of 40 cm connected to a vacuum ( 10-2 torr) pump. At this time, the Pyrex glass tube was maintained in a low vacuum (120 ~ 300 mtorr) state using a vacuum pump. In order to prevent condensation of the precursor onto the glass tube wall during deposition, the heating band was maintained at the same temperature as the precursor volatilization temperature. Deposition conditions and the results are shown in detail in Table 1 below.

전구체Precursor 전구체 온도Precursor temperature SiO2 기판 온도 (℃)SiO 2 substrate temperature (℃) 증착 두께 (nm)Deposition Thickness (nm) 증착 속도 (nm/min)Deposition rate (nm / min) 증착 시간 (min)Deposition time (min) (3-Hexyne)Ta(NMe2)3 (3-Hexyne) Ta (NMe 2 ) 3 55℃ 55 ℃ 250250 26.1726.17 0.4360.436 60    60 300300 290.68290.68 4.8454.845 350350 680680 11.33311.333 (3-Hexyne)Ta(NMeEt)3 (3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 70℃ 70 ℃ 250250 --- --- 300300 237.77237.77 3.9633.963 350350 369.81369.81 6.1646.164 (3-Hexyne)Ta(NEt2)3 (3-Hexyne) Ta (NEt 2 ) 3 80℃ 80 ℃ 250250 --- --- 300300 408.42408.42 6.8076.807 350350 930930 15.515.5

상기 표 1에 보여지는 바와 같이 본 발명의 실시예 1, 3, 및 5에 의해 제조된 유기 금속 전구체 화합물은 비교적 낮은 온도 55℃, 70℃, 80℃에서 휘발되어 웨이퍼온도가 각각 250℃, 300℃, 300℃에서 증착되는 것을 확인할 수 있었고, 실리콘 옥사이드(SiO2) 기판의 온도가 높을 수록 Ta 박막이 두껍게 증착되는 것을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the organometallic precursor compounds prepared by Examples 1, 3, and 5 of the present invention were volatilized at relatively low temperatures of 55 ° C., 70 ° C., and 80 ° C., so that the wafer temperatures were 250 ° C. and 300, respectively. It was confirmed that the deposition at ℃, 300 ℃, the higher the temperature of the silicon oxide (SiO 2 ) substrate was found that the thicker Ta film is deposited.

<실험예 5>Experimental Example 5

상기 실험예 3에서 증착조건에 따라 증착한 Ta박막 중 실시예 3의 (3-Hexyne)Ta(NMeEt)3을 사용하여 300℃의 실리콘 옥사이드(SiO2) 기판에 증착한 Ta박막의 표면 및 단면사진을 전자 주사 현미경(SEM)을 이용하여 측정한 뒤, 그 결과를 도 4에 나타내었고, 오거일렉트론스펙트로스코피(Auger electron Spectroscopy)를 이용하여 증착된 Ta 박막의 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 탄탄륨(Ta)의 함량을 도 5에 나타내었다.The surface and cross section of the Ta thin film deposited on the silicon oxide (SiO 2 ) substrate at 300 ° C. using (3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 of Example 3 among the Ta thin films deposited according to the deposition conditions in Experimental Example 3. After the photographs were measured using an electron scanning microscope (SEM), the results are shown in FIG. 4, and carbon (C) and nitrogen (N) of the Ta thin film deposited using Auger electron Spectroscopy. , Oxygen (O) and tantanum (Ta) are shown in FIG. 5.

상기 도 4에 나타난 바와 같이 실시예 3의 전구체 화합물을 사용하여 증착한 Ta 박막은 그 표면 및 단면이 균일하게 형성된 것을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명에 따른 유기 금속 전구체 화학물이 우수한 단차 피복성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the Ta thin film deposited using the precursor compound of Example 3 has a uniform surface and cross section, and through this, the organic metal precursor chemical according to the present invention has excellent step coverage. It can be seen that can be obtained.

또한, 도 5를 통해 상기에서 증착하고자 한 질화 탄탈륨(TaN)박막이 산화실리콘(SiO2) 위에 증착되었음을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen from FIG. 5 that the tantalum nitride (TaN) thin film to be deposited above is deposited on silicon oxide (SiO 2 ).

도 1은 본 발명의 실시예 1 [(3-Hexyne)Ta(NMe2)3], 실시예 3 [(3-Hexyne)Ta(NMeEt)3] 및 실시예 5 [(3-Hexyne)Ta(NEt2)3]에서 제조한 탄탈륨 유기 전구체 화합물들과 TBTEMATa (tert-BuNTa(NMeEt)3)의 비교하기 위한 TG 그래프를 나타낸 도면.FIG. 1 shows Example 1 [(3-Hexyne) Ta (NMe 2 ) 3 ], Example 3 [(3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 ], and Example 5 [(3-Hexyne) Ta ( NEt 2 ) 3 ] TG graph for comparing the tantalum organic precursor compounds prepared in TBNEMATa ( tert -BuNTa (NMeEt) 3 ).

도 2는 본 발명의 실시예 2 [(3-Hexyne)Nb(NMe2)3], 실시예 4 [(3-Hexyne)Nb(NMeEt)3] 및 실시예 6 [(3-Hexyne)Nb(NEt2)3]에서 제조한 니오븀 유기 전구체 화합물들과 TBITEMANb (tert-BuNNb(NMeEt)3)의 비교하기 위한 TG 그래프를 나타낸 도면.FIG. 2 shows Example 2 [(3-Hexyne) Nb (NMe 2 ) 3 ], Example 4 [(3-Hexyne) Nb (NMeEt) 3 ], and Example 6 [(3-Hexyne) Nb ( NEt 2 ) 3 ] TG graph for the comparison of niobium organic precursor compounds prepared in the TBITEMANb ( tert -BuNNb (NMeEt) 3 ).

도 3은 실시예 3에서 제조한 [(3-Hexyne)Ta(NMeEt)3]의 ISO-Thermal TG 분석 그래프를 나타낸 도면.3 is a graph showing an ISO-Thermal TG analysis graph of [(3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 ] prepared in Example 3. FIG.

도 4는 본 발명의 실시예 3 [(3-Hexyne)Ta(NMeEt)3]에서 제조한 유기 탄탈륨 전구체를 300 oC에서 증착한 Ta 박막의 전자주사 현미경(SEM) 분석결과.4 is an electron scanning microscope (SEM) analysis result of a Ta thin film deposited at 300 ° C. of an organic tantalum precursor prepared in Example 3 [(3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 ].

도 5는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 [(3-Hexyne)Ta(NMeEt)3]을 300 oC에서 증착한 Ta 박막의 오제이(Auger) 분석 결과.FIG. 5 shows Auger analysis results of Ta films deposited with [(3-Hexyne) Ta (NMeEt) 3 ] prepared at 300 ° C. according to Example 3 of the present invention.

Claims (22)

금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막을 증착하는데 사용되는 유기 금속 전구체 화합물이 하기 화학식 1로 정의되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.An organometallic precursor compound used for depositing a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film is an organometallic precursor compound defined by Formula 1 below. <화학식 1><Formula 1>
Figure 112009058238616-pat00017
Figure 112009058238616-pat00017
상기 화학식 1에서 M은 Ta 또는 Nb에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기(alkyl), 퍼플루오르알킬기, 알킬아미노알킬기, 알콕시알킬기, 실릴알킬기, 알콕시실릴알킬기, 사이클로알킬기, 벤질기, 알릴기, 탄소수 1 내지 4의 알킬실릴기, 알콕시실릴기, 알콕시알킬실릴기 또는 아미노알킬실릴기 중에서 선택되며, R3과 R4는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 알킬실릴기 중에서 선택되어진다. In Formula 1, M is one selected from Ta or Nb, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, an alkylaminoalkyl group, an alkoxyalkyl group, or a silylalkyl group. , Alkoxysilylalkyl group, cycloalkyl group, benzyl group, allyl group, alkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms, alkoxysilyl group, alkoxyalkylsilyl group or aminoalkylsilyl group, each of R 3 and R 4 are independently of each other It is selected from an alkyl group or an alkylsilyl group of 1 to 4 carbon atoms.
상기 화학식 1에 있어서, In Chemical Formula 1, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Formula 1, R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , For depositing metal oxide films, metal nitride films and pure metal thin films, which is an organometallic precursor compound selected from CH 3 CH 2 CH 2 , i -Pr, t -Bu, sec -Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Organometallic precursor compounds. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R3과 R4가 모두 CH3인 하기 화학식 2로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 1, both R 3 and R 4 are CH 3 , which is an organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 2 below, and the organic metal precursor for depositing a metal oxide film, a metal nitride film, and a pure metal thin film. compound. <화학식 2><Formula 2>
Figure 112009058238616-pat00018
Figure 112009058238616-pat00018
상기 화학식 2에서 M은 Ta 또는 Nb에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다. In Formula 2, M is one selected from Ta or Nb, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t -Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .
삭제delete 청구항 3에 있어서, The method according to claim 3, 상기 화학식 2로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Ta인 하기 화학식 4로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 2, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 and M is Ta, which is an organic metal precursor compound represented by Chemical Formula 4, wherein the metal oxide film, metal nitride film, and pure water Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 4><Formula 4>
Figure 112009058238616-pat00020
Figure 112009058238616-pat00020
청구항 3에 있어서, The method according to claim 3, 상기 화학식 2로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Nb인 하기 화학식 5로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Formula 2, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 , M is Nb, and the metal oxide film, the metal nitride film, and the pure water, characterized in that the organic metal precursor compound represented by the following Formula 5 Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 5><Formula 5>
Figure 112009058238616-pat00021
Figure 112009058238616-pat00021
청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R3과 R4가 서로 다른 CH3와 C2H5인 하기 화학식 6으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.R 3 and R 4 are different CH 3 and C 2 H 5 in the formula 6, the organometallic precursor compound is a metal oxide film, metal nitride film, characterized in that, which is represented by and the pure metal in the organometallic precursor compound represented by the formula (1) Organic metal precursor compound for thin film deposition. <화학식 6><Formula 6>
Figure 112009058238616-pat00022
Figure 112009058238616-pat00022
상기 화학식 6에서 M은 Ta 또는 Nb에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다.In Formula 6, M is one selected from Ta or Nb, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t- Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .
삭제delete 청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 상기 화학식 6으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Ta인 하기 화학식 8로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 6, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 and M is Ta, which is an organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 8, wherein the metal oxide film, metal nitride film, and pure water Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 8><Formula 8>
Figure 112009058238616-pat00024
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청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 상기 화학식 6으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Nb인 하기 화학식 9로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 6, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 , and M is Nb. The metal oxide film, metal nitride film, and pure water may be an organic metal precursor compound represented by Chemical Formula 9 below. Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 9><Formula 9>
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청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 화학식 1로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R3과 R4가 모두 C2H5인 하기 화학식 10으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 1, both R 3 and R 4 are C 2 H 5 , and the organic metal precursor compound represented by the following Chemical Formula 10 is organic for metal oxide film, metal nitride film and pure metal thin film deposition. Metal precursor compounds. <화학식 10><Formula 10>
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상기 화학식 10에서 M은 Ta 또는 Nb에서 선택되는 하나이고, R1과 R2는 각각 서로 독립적으로 (CH3)3Si, t-Bu3Si, (CH3O)3Si, CH3, C2H5, CH3CH2CH2, i-Pr, t-Bu, sec-Bu 또는 CH3CH2CH2CH2에서 선택되어진다.In Formula 10, M is one selected from Ta or Nb, and R 1 and R 2 are each independently of each other (CH 3 ) 3 Si, t- Bu 3 Si, (CH 3 O) 3 Si, CH 3 , C 2 H 5 , CH 3 CH 2 CH 2 , i- Pr, t- Bu, sec- Bu or CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 .
삭제delete 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 화학식 10으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Ta인 하기 화학식 12로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 10, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 and M is Ta, which is an organic metal precursor compound represented by Chemical Formula 12, wherein the metal oxide film, metal nitride film, and pure water Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 12><Formula 12>
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청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 화학식 10으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물에서 R1과 R2가 모두 C2H5이고, M이 Nb인 하기 화학식 13으로 표현되는 유기 금속 전구체 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물.In the organometallic precursor compound represented by Chemical Formula 10, R 1 and R 2 are both C 2 H 5 , M is Nb, and the metal oxide film, the metal nitride film, and the pure water, characterized in that the organic metal precursor compound represented by the following Chemical Formula 13 Organic metal precursor compound for metal thin film deposition. <화학식 13><Formula 13>
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상기 청구항 1 내지 3항, 5항 내지 7항, 9항 내지 11항, 13항 또는 14항 중에서 선택되는 어느 한 항의 유기 금속 전구체 화합물을 제조하기 위하여, 하기 반응식 1과 같이 벤젠(benzene), 헥산(hexane), 톨루엔(toluene) 중에서 선택되는 하나의 유기용매하에서 (R1CCR2)M(NR3R4)3 화합물 용액에 3LiNR3R4을 저온에서 첨가한 후 교반 반응을 시킨 후, 이를 여과하고 정제하여 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 산화막, 금속 질화막 및 순수 금속 박막 증착용 유기 금속 전구체 화합물의 제조방법.In order to prepare the organometallic precursor compound of any one of claims 1 to 3, 5 to 7, 9 to 11, 13 or 14, benzene, hexane as shown in Scheme 1 below 3LiNR 3 R 4 was added to a (R 1 CCR 2 ) M (NR 3 R 4 ) 3 compound solution at a low temperature under one organic solvent selected from (hexane) and toluene, followed by stirring. A method for producing an organometallic precursor compound for metal oxide film, metal nitride film and pure metal thin film deposition, which is prepared by filtration and purification. [반응식 1]Scheme 1
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상기 반응식 1에서 M과, R1, R2, R3 및 R4는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.M and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in Scheme 1 are the same as defined in Chemical Formula 1.
유기 금속 전구체 화합물을 사용하여 유기 금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)으로 기판상에 금속 산화막, 금속 질화막 또는 금속 박막을 형성하는 박막의 증착방법에 있어서, Method of depositing a thin film to form a metal oxide film, metal nitride film or metal thin film on a substrate by using an organic metal precursor compound (Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) or atomic layer deposition (ALD) To 상기 유기 금속 전구체 화합물로 상기 청구항 1 내지 3항, 5항 내지 7항, 9항 내지 11항, 13항 또는 14항 중에서 선택되는 어느 한 항의 유기 금속 전구체 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.Thin film deposition method using any one of the organometallic precursor compound selected from claim 1 to 3, 5 to 7, 9 to 11, 13 or 14 as the organometallic precursor compound. . 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 유기 금속 전구체 화합물을 사용하여 기판상에 증착시 증착온도가 200~1000℃인 것을 특징으로 하는 박막 증착방법.Thin film deposition method characterized in that the deposition temperature is 200 ~ 1000 ℃ when depositing on the substrate using the organometallic precursor compound. 청구항 16에 있어서, The method according to claim 16, 상기 유기 금속 전구체 화합물을 사용하여 기판 상에 증착시 열에너지 또는 플라즈마를 이용하거나, 또는 기판 상에 바이어스를 인가하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.The organometallic precursor compound using a thermal energy or plasma when the deposition on the substrate, or a thin film deposition method characterized in that applying a bias on the substrate. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 유기금속 전구체 화합물을 기판 상에 이동시키는 전달 방식은 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 엠에프씨(MFC: mass flow controller), 직접 액체 주입 (DLI: Direct Liquid Injection) 또는 전구체 화합물을 유기 용매에 녹여 이송하는 액체 이송방법에서 선택된 것을 사용함을 특징으로 하는 박막 증착 방법. The transfer method for transferring the organometallic precursor compound onto a substrate may include a bubbling method, a vapor phase mass flow controller (MFC), a direct liquid injection (DLI), or a precursor compound in an organic solvent. Thin film deposition method characterized in that used in the liquid transport method to melt and transfer to. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 유기 금속 전구체 화합물을 기판 상에 이동시키기 위한 운송가스 또는 희석 가스로 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 또는 수소(H2)중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.Using one or more mixtures selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), or hydrogen (H 2 ) as a transporting or diluting gas to transfer the organometallic precursor compound onto the substrate. Thin film deposition method characterized in that. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 기판상에 금속 산화물 박막(Ta2O5, Nb2O5)이나 복합 금속산화물 박막(TaSiOx, NbSiOx, TaAlOx, NbAlOx)을 증착하기 위해서 반응가스로 수중기(H2O), 산소(O2), 또는 오존(O3) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.In order to deposit a metal oxide thin film (Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 ) or a composite metal oxide thin film (TaSiO x , NbSiO x , TaAlO x , NbAlO x ) on the substrate, an underwater gas (H 2 O) as a reaction gas. Thin film deposition method characterized by using one or more mixtures selected from oxygen (O 2 ), and ozone (O 3 ). 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 기판상에 금속 질화물 박막(TaN, NbN, Ta3N5, Nb3N5)이나 복합 금속 질화물 박막(TaCN, NbCN, TaSiN, NbSiN)을 증착하기 위해서 반응가스로 암모니아(NH3) 또는 하이드라진(N2H4) 을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 방법.Ammonia (NH 3 ) or hydrazine as a reaction gas for depositing metal nitride thin films (TaN, NbN, Ta 3 N 5, Nb 3 N 5 ) or composite metal nitride thin films (TaCN, NbCN, TaSiN, NbSiN) on the substrate Thin film deposition method characterized by using (N 2 H 4 ).
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