KR101062591B1 - 탄탈-기반 재료의 증착을 위한 화학 증기 증착 전구체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판상의 탄탈(Ta), TaN, TaSiN 등과 같은 탄탈-함유 재료의 CVD에 적합한 탄탈 전구체에 관한 것이다. 탄탈 전구체는 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물을 치환시킨다. 본 발명의 일례로, 상기 화합물은 탄탈/실리콘 소스 시약을 구성하기 위해 실릴화된다. 본 발명의 전구체는 반도체 장비 구조의 구리 금속화와 관련하여 확산장벽을 형성하기 위한 반도체 제조 응용에 유용하게 이용된다.
화학 증기 증착(CVD), 탄탈 전구체(Tantalum precursor), 반도체

Description

탄탈-기반 재료의 증착을 위한 화학 증기 증착 전구체 {Chemical Vapor Deposition Precursors for Deposition of Tantalum-based Materials}
본 발명은 탄탈-기반 재료의 증착 및 반도체 제품의 생산과 같은 분야에서 기판상에 CVD 하는데 유용한 전구체 화합물에 관한 것이다.
등각의 탄탈-기반 확산장벽을 침전시키는 능력은 반도체 제조공정에서 구리금속화 기술의 폭넓은 채택에 중요하다.
물리적 증기 증착(Physical Vapor Deposition)의 사용이 Ta, TaN 및 TaSiN 박막 확산장벽층을 형성하는데 일반적으로 사용되지만, 더 향상된 마이크로일렉트로닉 디바이스의 제조에 요구되는 0.13㎛이하의 크기에서 증착을 위한 PVD 공정의 적합성에 관하여 실체적이고 해결되지 않은 문제들이 있다.
잠재적인 증착 기술로서 화학 증기 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD)을 고려할 때, 최근에 이용 가능한 유기 금속 탄탈 전구체들은 탄탈 증착 필름에서 탄소, 질소 및 산소와 강한 결합을 하기 때문에, 구리 금속화를 위한 확산장벽으로서의 이용을 위해 증착된 탄탈 기반 재료가 불충분한 문제점이 있다.
따라서, 기술 분야에서는 구리 금속화와 관련하여 확산장벽 형성을 위한 적절한 탄탈 전구체에 대한 요구가 있었다.
발명의 요약
본 발명은 탄탈-기반 재료의 증착 및 반도체 제품의 생산과 같은 분야에서 기판상에 CVD 하는데 유용한 전구체 화합물에 관한 것이다.
일 관점에서, 본 발명은 다음의 화학식으로 표시되는 화합물에 관한 것이다.
Figure 112005038536442-pct00001
여기서, n은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H, CH3, C2H5, i-C3H7, C4H9 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 D, H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되며;
R 그룹과 R'그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아닌 조건을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 구조식(I)에서 특히 바람직한 다음의 화학식으로 표시되는 화합물에 관한 것이다.
Figure 112005038536442-pct00002
및
Figure 112005038536442-pct00003
또 다른 관점에서 본 발명은 기판과 CVD 조건 하에서 탄탈 전구체의 증기와 접촉시키는 단계를 포함하는 기판상의 탄탈-함유 재료를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 탄탈전구체는 상기 화학식(I)의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 관점은 다음의 화학식 [(R)nCp]2TaR'3로 표시되는 시클로펜타디에닐 탄탈 수소화합물(cyclopentadienyl tantalum hydride compound)을 합성하는 방법에 관한 것이다.
여기서, n은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되며;
R 그룹과 R'그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아닌 조건을 가지고 ;
상기 방법은 상기 시클로펜타디에닐 탄탈 수소화합물 또는 듀트라이드(deuteride) 화합물을 생산하기 위해, 탄탈 펜타클로라이드와 [(R)nCp]Li로 표시되는 시클로펜타디에닐 리튬 화합물을 1:2 비율로 반응시키고, NaBH4로 표시되는 소듐보로하이드라이드(sodium borohydride) 화합물을 순차적으로 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 관점, 특징 및 구현예는 하기 개시내용 및 청구범위로부터 보다 구체적으로 드러날 것이다.
도 1은 비스(시클로펜타디에닐)디하이드로-티-부틸실릴 탄탈 (bis(cyclopen tadienyl)dihydrido-t-butysilyl tantalum)의 ORTEP 도식이다.
발명의 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 구현예
본 발명은 상기 기판상의 구리 금속화와 관련된 확산장벽층과 같이, 기판상에 탄탈-기반 재료의 증착을 위해 예상 외로 우수한 유용성을 가지는 새로운 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물의 발견에 기반하고 있다.
본 발명의 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물은 일반적인 화학식(I)을 가진다.
Figure 112005038536442-pct00004
여기서, n은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H, CH3, C2H5, i-C3H7, C4H9 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 D, H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되며;
R 그룹과 R'그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아닌 조건을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 일반적인 화학식의 화합물은 비스(시클로펜타디에닐)트리하이드로탄탈 (bis(cyclopentadienyl) trihydridotantalum)과 같은 화합물 이상으로 예상 외의 이점들을 제공하는데, 수소와 Cp(cyclopentadienyl) 일부분의 존재는 안정성 있는 CpH 화합물을 형성하기 위한 금속 중심 환원 및 Cp 일부분의 양자에 용이한 경로를 제공하고, 적당한 공정 조건 하에서 순수한 탄탈 필름을 남긴다. 비스(시클로펜타디에닐)트리하이드로탄탈과 같은 상기 화합물은 표면적으로는 CVD 에 대한 적용에 있어서 큰 이점이 있는 듯 하지만, 실제적으로는 H2를 제거하고, Cp2TaH를 형성하기 위하여 용융된 후 즉시 분해되어 중합되는 심각한 결점을 가지고 있다. 상기 과정의 중합체 산물은 모두 CVD 적용에 부적합하고, 증발챔버 표면의 중합체 증착물 및 그와 관련된 증기 흐름은 CVD 공정 시스템 장치가 공정에 부적합하고, 증착된 중합체 잔류물과 함께 시스템의 증기 흐름 경로의 폐색을 일으키는 과다한 압력(over-pressurization)의 위험에 노출되기 쉽다.
비스(시클로펜타디에닐)트리하이드로탄탈은 탄탈과 기판상의 탄탈-함유필름의 CVD 형성을 위한 전구체로는 유용하지 않다.
이러한 Cp2TaH3의 결점은 본 발명의 화합물에 의해 극복되는데, 상기 화합물은 CVD 공정의 적용에 있어서, 휘발 조건과 물증 하에서 안정하고, 좋은 운송도구라는 점이 명백하다.
본 발명의 화합물은 CVD 공정 조건 하에서 탄탈, 탄탈-함유 필름을 형성하기 위한 기질과 접촉하는 전구체 증기와 휘발될 수 있다. 상기 목적을 위한 기판은 반도체 기판을 포함할 수 있는데, 그 위에 증착된 탄탈은 질소 대기에서 수행된 CVD 또는 증착된 탄탈의 후-증착 질소화물막(nitridation)에 의해 탄탈륨 질화물로 변환될 수 있다.
또 다른 구현예로, 본 발명의 탄탈 전구체는 TaSiN과 같은 탄탈실리콘나이트라이드필름을 형성하기 위해 적합한 실리콘 소스 시약 화합물로부터 실리콘의 동시발생하는 CVD 및 질소 대기를 포함하는 CVD 공정조건 하에서 수행된 증착이나 증착된 탄탈/실리콘 재료의 후-증착 질소화물막에 의해 이용될 수 있다.
탄탈실리콘나이트라이드필름은 또한 탄탈/실리콘 소스 화합물에 의한 발명에 따라 형성될 수 있다. 전술한 일반적인 화학식에서 적어도 하나의 R과 R'그룹은 실리콘 함유 그룹이고, 예를 들면 실릴이나 치환된 실릴 그룹이 있다. 그리고 TaSiN필름은 질소 대기와 같은 질소 소스 재료의 존재 하에서 전구체로부터 재료의 CVD에 의해 형성된다.
본 발명의 실례가 되는 탄탈/실리콘 전구체 화합물의 구체적인 예는 다음과 같다:
화학식(Ⅱ):
Figure 112005038536442-pct00005
화학식(Ⅲ):
Figure 112005038536442-pct00006
위의 일반적인 화학식(Ⅰ)의 화합물에서, C1-C4 알킬 치환기는 바람직하게는 메틸(methyl), 이소프로필(isopropyl) 및 티-부틸(t-butyl)인 상기 탄소수를 가지는 적합한 형태일 수 있다.
본 발명의 화합물의 치환기 그룹(R,R')은 의도된 CVD적용을 위하여 특별히 요구되었던 휘발성 및 운송 특징을 가지는 전구체 화합물을 제공하는데 맞게 할 수 있다. 특이적 CVD 공정 조건은 온도, 압력, 전구체의 흐름 속도 및 임의의 운반 가스나 질소 소스 가스 및 CVD 반응 챔버에서의 전구체 증기의 농도(부분 압력) 등 각각으로 광범위하게 다양할 수 있고, 특별한 공정조건의 선택적인 경험적 다양성및 결과물인 기판상에 증착된 탄탈-함유 재료의 분석에 의해 명세서에 기재된 바에 기초하여, 이 기술분야에서 당업자에 의해 과도한 노력 없이도 쉽게 결정할 수 있다.
화학식(Ⅰ)의 화합물은 (RCp)2TaH3로부터 쉽게 합성된다. 일반적인 합성의 스킴(synthetic scheme)은 다음과 같다:
TaCl5 + 2 [(R)nCp]Li + 3 NaBH4 → [(R)nCp]2TaH3 + Na/Li 염 (A)
상기 반응은 테트라하이드로퓨란이나 다른 적합한 비양자 용매 매체에서 실행되는 것을 특징으로 한다. 바람직한 공정 조건은 적합한 시간의 길이 (예를 들면 약 4분 정도,이후에 물 2 당량의 가수분해가 일어난다.) 및 상대적으로 짧은 시간의 환류 공정(예를 들면, 약 4분 정도)에 적합한 환류 조건 하에서의 반응을 포함한다.
탄탈 센터(tantalum center)에 R'그룹이 첨가될 때 요구되는 화학식(Ⅰ)의 화합물에 대한 일반적인 합성 스킴(synthetic scheme)은 다음과 같다:
[(R)nCp]2TaH3 + R'Li → (RCp)2TaH2R' + l/2H2 (B)
상기 반응은 동일하거나 상이한 R'그룹의 첨가가 완성될 때까지 단계적인 방법으로 계속될 수 있다.
상기 합성 반응(A와 B)에서, 치환기(R,R'그룹)는 상기 화학식(Ⅰ)과 관련하여 설명된 것과 동일한 정의를 가진다.
택일적으로, 상기 반응 (A)의 탄탈 전구체는 뒤따르는 적합한 실란 재료의 실릴화 반응에 의하여 본 발명의 Ta/Si 전구체 화합물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 예로 반응 (C)에 의한 화학식 (RnCp)2TaH2(RSiH2)의 시클로펜타디에닐실릴탄탈 화합물의 합성이다:
(RCp)2TaH3 + 2R"SiH3 → (RCp)2TaH2(RSiH2) + H2 (C)
다른 예는 반응 (D)에 의한 (RCp)2TaH(R"SiH2)2 의 합성이다.
(RCp)2TaH3 + 2R"SiH3 → (RCp)2TaH(R"SiH2)2 + H2 (D)
본 발명의 특징과 이점은 다음의 실시예에 의해 보다 완전히 설명될 것이다. 여기서, 명백히 서술되지 않는 이상, 모든 파트와 % 는 무게에 의한 것이다.
실시예 1. TMSCp 2 TaH 3 의 합성
헥산의 BuLi 10% 초과 용액에 테트라하이드로퓨란(THF)에서 증류된 트리메틸실릴클로로펜타디엔(TMSCp) 5.6g을 첨가하였다. 상기 혼합물의 첨가가 완료된 후, 이를 12 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 용액의 색상은 노란색이었다. THF에서 재료의 높은 용해도로 인해 고체 형성은 관찰되지 않았다. THF에서 제조된TMSCpLi(40mmol)의 용액에 NaBH4(1.125g)와 TaCl5 3.5g을 천천히 첨가하였다. 첨가가 완료된 시점에서, 상기 혼합물을 4시간 동안 환류시키고, 가스가 제거된 증류수 0.54㎖를 매우 천천히 첨가하였다. 첨가가 완료된 후, 추가로 5분 동안 환류시키고, 진공 하에서 휘발성 물질을 제거하였다. 상기 화합물은 펜탄으로 추출하였고, 냉동실에 보관하였다. TMSCp2TaH3의 갈색 결정을 수득하고, 상기 결정을 펜탄으로 세척하여 순백색의 결정을 얻었다(수율 35%).
특성
1H NMR (C6D6) : 5.00 (m, 4H, Cp), 4.72 (m, 4H, Cp), 0.30 (s, TMS), -2. 06 (t, 1H),- 3.28 (d, 2H). 상기 화합물의 STA 열분석 결과 용융점은 90℃였으며, TMSCp2TaH3에 대하여 28.7%의 잔류물이 있었다.
안정성 실험
TMSCp2TaH3는 90℃에서 녹으면서, 분해되지는 않는다. 상기 화합물은 74℃에서 손상되지 않고 승화되어 순백의 결정을 수득할 수 있다.
그러므로, Cp2TaH3에 비해, 본 실시예 1의 트리메틸실릴 치환 화합물은 낮은 용융점을 가지고, 높은 열안정성을 나타내며, 완전히 승화된다.
실시예 2. Cp 2 TaH 2 (t- Bu ) SiH 2 의 합성
톨루엔에 t-BuSiH3 0.35g을 녹인 용액에 톨루엔에 Cp2TaH3 0.5g을 녹인 용액을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 수정(quartz)반응용기에서 135℃의 온도로 6일 동안 가열하였고, 하루에 3주기로 냉각시키고, 펌핑하고, 해동하였다. 상기 용액의 색상은 옅은 노란색이었다. 상기 용액을 여과하고, 건조한 상태로 펌핑하였다. 용액을 펌핑한 결과 흰색재료의 결정을 수득하였다(수율 96%).
특성
1H NMR (C6D6) : -4.73 (s, 2H, TaH2), 1.37 (s, 9H, t-Bu), 4.57 (s, 10H, Cp), 4.81 (s, 2H, SiH2). 13C NMR (C6D6) : 30.42 (t-Bu), 85.81 (Cp)
결정구조
상기 생성된 Ta/Si 화합물(Cp2TaH2(t-Bu)SiH2)의 결정구조는 도 1의 ORTEP 도식에 나타내었다.
본 실시예의 Ta/Si 화합물은 마이크로 전자공학 디바이스와 디바이스 전구체 구조물 분야에서 장벽층으로서 실리콘-도핑된 탄탈 재료층을 형성하는데 유용하게 사용된다.

Claims (62)

  1. [(R)nCp]2Ta(R')3의 화학식으로 표시되는 탄탈 전구체 화합물의 전구체 증기:
    여기서, n은 R은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
    각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H, CH3, C2H5, i-C3H7, C4H9 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고; 및
    각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 D, H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되며;
    (ⅰ) R 그룹과 R' 그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아니고, (ⅱ) 각 R'은 수소이고, n이 1일 때, 두 개의 R 그룹은 동시에 트리메틸실릴이 아닌 조건을 가짐.
  2. 제1항에 있어서, R 또는 R'의 적어도 하나는 Si(R")3이고, 여기서, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  3. 제1항에 있어서, R 또는 R'의 적어도 하나는 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 R과 R' 그룹은 H, 메틸, 이소프로필, 티-부틸, 트리메틸실릴 및 티-부틸실릴로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  7. 제6항에 있어서, R 또는 R'의 적어도 하나는 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 R과 R' 그룹은 H 및 Si(R")3 로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  11. 제10항에 있어서,각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  12. 제11항에 있어서, 시클로펜타디에닐고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  13. 제11항에 있어서, 각 R은 H인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 R'은 Si(R")3이고, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  15. 제14항에 있어서, 하나의 R'만이 Si(R")3이고, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  16. 제15항에 있어서, Si(R")3는 알킬실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 알킬실릴은 티-부틸실릴인 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  18. 다음의 화학식으로 표시되는 탄탈 전구체 화합물의 전구체 증기:
    Figure 112011003899308-pct00017
    여기서, TMS는 트리메틸실릴이고, R'은 D, C1-C4 알킬 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택됨.
  19. 다음의 화학식으로 표시되는 탄탈 전구체 화합물의 전구체 증기:
    Figure 112011003899308-pct00018
    .
  20. 증기 증착 조건 하에서, 탄탈 전구체의 증기와 기판을 접촉시키는 단계를 포함하는 기판상에 탄탈-함유 재료를 형성하는 방법에 있어서, 상기 탄탈 전구체는 [(R)nCp]2Ta(R')3의 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    여기서, n은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
    각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H, CH3, C2H5, i-C3H7, C4H9 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
    각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 D, H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3 로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되며;
    (ⅰ) R 그룹과 R' 그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아니고, (ⅱ) 각 R'은 수소이고, n이 1일 때, 두 개의 R 그룹은 동시에 트리메틸실릴이 아닌 조건을 가짐.
  21. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 R'은 Si(R")3 이고, 각각의 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, R 또는 R'의 적어도 하나는 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제20항에 있어서, 각각의 R과 R' 그룹은 H, 메틸, 이소프로필, 티-부틸, 트리메틸실릴 및 티-부틸실릴로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, R 또는 R'의 적어도 하나는 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제20항에 있어서, 각각의 R과 R' 그룹은 H 및 Si(R")3로부터 독립적으로 선택되고, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에 대하여 n은 1인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 각각의 시클로펜타디에닐 고리에서 R은 트리메틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 각 R은 수소인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 적어도 하나의 R'은 Si(R")3이고, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 하나의 R'만이 Si(R")3이고, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, Si(R")3은 알킬실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 알킬실릴은 티-부틸실릴인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제20항에 있어서, 상기 전구체는 TMS가 트리메틸실릴이고, R'은 D, C1-C4 알킬 및 Si(R")3로 이루어진 군으로부터 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되는 다음의 화학식을 가지는 것을 특징으로 하는 방법:
    Figure 112011003899308-pct00019
    .
  38. 제20항에 있어서, 상기 전구체는 다음의 화학식을 가지는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    Figure 112011003899308-pct00020
    .
  39. 제20항에 있어서, 기판은 반도체 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제20항에 있어서, 기판은 마이크로일렉트로닉 디바이스 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제20항에 있어서, 탄탈-함유 재료는 실리콘이 첨가된 탄탈 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제20항에 있어서, 상기 증기 증착 조건은 질소 대기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제20항에 있어서, 상기 탄탈-함유 재료는 TaN를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 증기 증착 조건은 상기 TaN에서의 질소로서 질소 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제20항에 있어서, 상기 탄탈-함유 재료는 TaSiN을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 증기 증착 조건은 상기 TaSiN에서의 질소로 질소 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제20항에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판이고, 상기 탄탈-함유 재료는 TaN 및 TaSiN으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 탄탈-함유 재료는 상기 기판상에 구리 금속화를 위한 확산장벽층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 기판상의 구리 금속화는 0.18㎛보다 적은 선 폭(line dimension)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. [(R)nCp]2Ta(R')3의 화학식을 가지는 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물을 합성하는 방법에 있어서,
    n은 1에서 5까지의 값을 갖는 정수이고;
    각 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 D, H, CH3, C2H5, i-C3H7, C4H9 및 Si(R")3로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고; 및
    각 R'은 동일하거나 다를 수 있고, 각각은 D, H, C1-C4 알킬 및 Si(R")3로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 각 R"은 H 및 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고;
    R 그룹과 R'그룹 각각은 동시에 모두 수소가 아닌 조건을 가지고,
    상기 방법은 다음의 반응식에 따라 상기 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물을 생산하기 위해, 탄탈 펜타클로라이드와 [(R)nCp]Li로 표시되는 시클로펜타디에닐 리튬 화합물을 1:2 비율로 반응시키고, NaBH(R')3로 표시되는 소듐보로하이드라이드 화합물을 순차적으로 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    TaCl5 + 2[(R)nCp]Li + 3 NaBH(R')3 → [(R)nCp]2TaH3 + Na/Li 염 (A).
  51. 제50항에 있어서, 상기 반응 단계는 비양자성 용매 매체에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 비양자성 용매 매체는 테트라하이드로퓨란을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제50항에 있어서, 상기 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물은 다음의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 방법:
    Figure 112011003899308-pct00021
    .
  54. 제50항에 있어서, 시클로펜타디에닐실릴탄탈 화합물을 형성하기 위하여 상기 시클로펜타디에닐 탄탈 화합물을 실란과 반응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 실란은 알킬실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 알킬실란은 티-부틸실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제54항에 있어서, 상기 시클로펜타디에닐실릴탄탈 화합물은 다음의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 방법:
    Figure 112011003899308-pct00022
    .
  58. 제54항에 있어서, 상기 시클로펜타디에닐실릴 탄탈 화합물은 다음의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 방법:
    Figure 112011003899308-pct00023
    .
  59. 제1항에 있어서, 운반 가스 또는 질소 소스 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  60. 제18항에 있어서, 운반 가스 또는 질소 소스 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  61. 제19항에 있어서, 운반 가스 또는 질소 소스 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전구체 증기.
  62. 제20항, 제42항, 제44항 및 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 증기 증착이 화학 증기 증착인 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7012292B1 (en) * 1998-11-25 2006-03-14 Advanced Technology Materials, Inc Oxidative top electrode deposition process, and microelectronic device structure
US6989457B2 (en) * 2003-01-16 2006-01-24 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical vapor deposition precursors for deposition of tantalum-based materials
US6960675B2 (en) * 2003-10-14 2005-11-01 Advanced Technology Materials, Inc. Tantalum amide complexes for depositing tantalum-containing films, and method of making same
US7166732B2 (en) * 2004-06-16 2007-01-23 Advanced Technology Materials, Inc. Copper (I) compounds useful as deposition precursors of copper thin films
JP5053543B2 (ja) * 2005-02-02 2012-10-17 東ソー株式会社 タンタル化合物、その製造方法、タンタル含有薄膜、及びその形成方法
US9312557B2 (en) * 2005-05-11 2016-04-12 Schlumberger Technology Corporation Fuel cell apparatus and method for downhole power systems
DE102005033102A1 (de) * 2005-07-15 2007-01-25 H.C. Starck Gmbh Tantal- und Niob-Verbindungen und ihre Verwendung für die Chemical Vapour Deposition (CVD)
US7521356B2 (en) * 2005-09-01 2009-04-21 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition systems and methods including silicon-containing tantalum precursor compounds
US7713876B2 (en) * 2005-09-28 2010-05-11 Tokyo Electron Limited Method for integrating a ruthenium layer with bulk copper in copper metallization
JP5096016B2 (ja) * 2006-02-14 2012-12-12 東ソー株式会社 タンタル化合物とその製造方法、及びそれを原料とするタンタル含有薄膜とその形成方法
JP2009529579A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド チタネート、ランタネート及びタンタレート誘電体の膜の原子層堆積及び化学蒸着のための前駆体組成物
US7959985B2 (en) * 2006-03-20 2011-06-14 Tokyo Electron Limited Method of integrating PEALD Ta-containing films into Cu metallization
US7959986B2 (en) * 2006-08-09 2011-06-14 Praxair Technology, Inc. Organometallic compounds, processes for the preparation thereof and methods of use thereof
DE102006037955A1 (de) * 2006-08-12 2008-02-14 H.C. Starck Gmbh Tantal- und Niob-Verbindungen und ihre Verwendung für die Chemical Vapour Deposition (CVD)
US8513789B2 (en) * 2006-10-10 2013-08-20 Tessera, Inc. Edge connect wafer level stacking with leads extending along edges
US7750173B2 (en) 2007-01-18 2010-07-06 Advanced Technology Materials, Inc. Tantalum amido-complexes with chelate ligands useful for CVD and ALD of TaN and Ta205 thin films
WO2008111499A1 (ja) * 2007-03-12 2008-09-18 Showa Denko K.K. コバルト含有膜形成材料、および該材料を用いたコバルトシリサイド膜の製造方法
US20100112211A1 (en) * 2007-04-12 2010-05-06 Advanced Technology Materials, Inc. Zirconium, hafnium, titanium, and silicon precursors for ald/cvd
US20100209610A1 (en) * 2007-07-16 2010-08-19 Advanced Technology Materials, Inc. Group iv complexes as cvd and ald precursors for forming metal-containing thin films
US8455049B2 (en) * 2007-08-08 2013-06-04 Advanced Technology Materials, Inc. Strontium precursor for use in chemical vapor deposition, atomic layer deposition and rapid vapor deposition
DE102007049015A1 (de) * 2007-10-11 2009-04-16 H.C. Starck Gmbh Neue Tantal- und Niob-Verbindungen
US20090275164A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Advanced Technology Materials, Inc. Bicyclic guanidinates and bridging diamides as cvd/ald precursors
US9373677B2 (en) 2010-07-07 2016-06-21 Entegris, Inc. Doping of ZrO2 for DRAM applications
US9443736B2 (en) 2012-05-25 2016-09-13 Entegris, Inc. Silylene compositions and methods of use thereof
WO2014124056A1 (en) 2013-02-08 2014-08-14 Advanced Technology Materials, Inc. Ald processes for low leakage current and low equivalent oxide thickness bitao films

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5130172A (en) * 1988-10-21 1992-07-14 The Regents Of The University Of California Low temperature organometallic deposition of metals
GB9714181D0 (en) 1997-07-05 1997-09-10 Bp Chem Int Ltd Polymerisation catalyst
US6015917A (en) * 1998-01-23 2000-01-18 Advanced Technology Materials, Inc. Tantalum amide precursors for deposition of tantalum nitride on a substrate
US7081271B2 (en) * 2001-12-07 2006-07-25 Applied Materials, Inc. Cyclical deposition of refractory metal silicon nitride
US6989457B2 (en) * 2003-01-16 2006-01-24 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical vapor deposition precursors for deposition of tantalum-based materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Inorganic Chemistry vol.35 (1996), 7873쪽 내지 7881쪽*

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Publication number Publication date
WO2004065650A3 (en) 2005-01-27
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US7329768B2 (en) 2008-02-12
US6989457B2 (en) 2006-01-24
WO2004065650A2 (en) 2004-08-05
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