KR101772478B1 - Organic group 13 precursor and method for depositing thin film using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 1>로 표시된다.
<화학식 1>
상기 <화학식 1>에서 M은 주기율표상에서 13족 원소에 속하는 금속 원소 중에서 선택된 어느 하나이며, L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다.The organic Group 13 precursor according to one embodiment of the present invention is represented by the following Chemical Formula 1.
≪ Formula 1 >
Wherein M is any one selected from the metal elements belonging to Group 13 elements in the periodic table, L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms And R 1 and R 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
Description
본 발명은 유기 13족 전구체 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것이며, 상세하게는 알루미늄 함유막을 효과적으로 형성할 수 있는 알루미늄 전구체 및 이를 이용한 알루미늄 함유막 증착 방법, 갈륨 함유막을 효과적으로 형성할 수 있는 갈륨 전구체 및 이를 이용한 갈륨 함유막 증착 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an aluminum precursor capable of effectively forming an aluminum-containing film, a method of depositing an aluminum-containing film using the precursor, a gallium precursor capable of effectively forming a gallium- And a method of depositing gallium-containing films using the same.
전자 기술의 발전에 따른 미세화, 저전력화, 고용량화 추세에 부응하도록 소형화된 전자 소자를 제조하기 위해서는, 금속산화물 소자(MOC, Metal-Oxide Semiconductor)를 비롯한 각종 전자 소자의 소형화가 요구된다.BACKGROUND ART In order to manufacture miniaturized electronic devices to meet miniaturization, low power, and high capacity of electronic devices due to development of electronic technology, miniaturization of various electronic devices including metal oxide semiconductor (MOC) devices is required.
13족 원소를 포함하는 전구체는 우수한 안정성 및 전도성을 가지는 전구체로서, 박막 증착을 위한 전구체로서 각광을 받고 있다. 특히 금속 유기물 화학 기상 증착(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이나 원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition) 공정에서 13족 원소를 포함하는 전구체가 적극 활용되고 있다. MOCVD 또는 ALD 공정에서 증착되는 박막의 특성을 확보하기 위해서는, 공급되는 13족 원소를 포함하는 전구체가 열적으로 안정해야 하며, 저온에서 높은 증기압을 가져야 한다. Precursors containing Group 13 elements are precursors with excellent stability and conductivity, and are receiving the spotlight as precursors for thin film deposition. In particular, precursors containing Group 13 elements are being actively utilized in metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and atomic layer deposition (ALD) processes. In order to ensure the properties of the thin film deposited in the MOCVD or ALD process, the precursor comprising the Group 13 element to be supplied must be thermally stable and have a high vapor pressure at low temperatures.
본 발명의 목적은 알루미늄 함유막을 효과적으로 형성할 수 있는 알루미늄 전구체 및 이를 이용한 알루미늄 함유막 증착 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an aluminum precursor capable of effectively forming an aluminum-containing film and a method of depositing an aluminum-containing film using the same.
본 발명의 다른 목적은 갈륨 함유막을 효과적으로 형성할 수 있는 갈륨 전구체 및 이를 이용한 갈륨 함유막 증착 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a gallium precursor capable of effectively forming a gallium-containing film and a method of depositing a gallium-containing film using the same.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 1>로 표시된다.The organic Group 13 precursor according to one embodiment of the present invention is represented by the following Chemical Formula 1.
<화학식 1>≪ Formula 1 >
상기 <화학식 1>에서 M은 주기율표상에서 13족 원소에 속하는 금속 원소 중에서 선택된 어느 하나이며, L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다.Wherein M is any one selected from the metal elements belonging to Group 13 elements in the periodic table, L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms And R 1 and R 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 2>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic Group 13 precursor may be represented by Formula 2 below.
<화학식 2>(2)
상기 <화학식 2>에서 L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다. Wherein L 1 and L 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms , And a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 3>으로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic Group 13 precursor may be represented by Formula 3 below.
<화학식 3>(3)
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 4>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다. The organic Group 13 precursor may be represented by Formula 4 below.
<화학식 4>≪ Formula 4 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 5>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다. The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (5).
<화학식 5>≪ Formula 5 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 6>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다. The organic Group 13 precursor may be represented by Formula 6 below.
<화학식 6>(6)
상기 <화학식 6>에서 R1 및 R2는 서로 연결되어 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 3 내지 6의 사이클릭 아민기를 형성한다. In the above formula (6), R 1 and R 2 are connected to each other to form a cyclic amine group having 3 to 6 carbon atoms together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded.
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 7>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (7).
<화학식 7>≪ Formula 7 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 8>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (8).
<화학식 8>(8)
상기 <화학식 8>에서 L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다. Wherein L 1 and L 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and each of R 1 and R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms , And a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 9>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (9).
<화학식 9>≪ Formula 9 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 10>으로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (10).
<화학식 10>≪ Formula 10 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 11>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic Group 13 precursor may be represented by the following Formula 11.
<화학식 11>≪ Formula 11 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 12>로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic Group 13 precursor may be represented by Formula 12 below.
<화학식 12>≪ Formula 12 >
상기 <화학식 12>에서 R1 및 R2는 서로 연결되어 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 3 내지 6의 사이클릭 아민기를 형성한다. Wherein R 1 and R 2 are connected to each other to form a cyclic amine group having 3 to 6 carbon atoms together with the nitrogen atom bonded to R 1 and R 2 .
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 13>으로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다.The organic group 13 precursor may be represented by the following formula (13).
<화학식 13>≪ Formula 13 >
본 발명의 일 실시예에 의한 박막 증착 방법은 상기 유기 13족 전구체를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 포함한다.The thin film deposition method according to an embodiment of the present invention includes a deposition process for depositing a thin film on a substrate using the organic Group 13 precursor.
상기 증착 공정은, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정 또는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정에 의해 수행될 수 있다. The deposition process may be performed by an atomic layer deposition (ALD) process or a chemical vapor deposition (CVD) process.
상기 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)은, 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)을 포함할 수 있다.The chemical vapor deposition (CVD) may include metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
상기 증착 공정은, 챔버의 내부에 기판을 로딩하는 로딩단계; 상기 챔버의 내부에 로딩된 기판을 가열하는 가열단계; 상기 기판이 로딩된 챔버의 내부에 상기 유기 13족 전구체를 공급하는 공급단계; 상기 유기 13족 전구체를 상기 기판상에 흡착시켜 유기 13족 화합물 층을 형성하는 화합물 층 형성단계; 및 상기 기판에 열에너지, 플라즈마 또는 전기적 바이어스를 인가하여 상기 기판상에 상기 13족 원소 함유막을 형성하는 성막단계를 포함할 수 있다.The deposition process includes: a loading step of loading a substrate into a chamber; A heating step of heating a substrate loaded in the chamber; A supply step of supplying the organic group 13 precursor into the chamber in which the substrate is loaded; A compound layer forming step of forming an organic Group 13 compound layer by adsorbing the organic Group 13 precursor on the substrate; And forming a film containing the Group 13 element on the substrate by applying a thermal energy, a plasma, or an electrical bias to the substrate.
상기 가열단계는, 상기 기판을 50 ~ 800 ℃의 온도범위로 가열할 수 있다.The heating step may heat the substrate to a temperature ranging from 50 to 800 ° C.
상기 공급단계는, 상기 유기 13족 전구체를 20 ~ 100 ℃의 온도범위로 가열하여 상기 기판상으로 공급할 수 있다.In the supplying step, the organic group 13 precursor may be heated to a temperature ranging from 20 to 100 ° C and supplied onto the substrate.
상기 공급단계는, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소 중에서 선택된 하나 이상의 캐리어가스와 상기 유기 13족 전구체를 혼합하여 상기 기판상으로 공급할 수 있다.The supplying step may be performed by mixing at least one carrier gas selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He) and hydrogen and the organic group 13 precursor onto the substrate.
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄막 또는 갈륨막일 수 있다.The Group 13 element-containing film may be an aluminum film or a gallium film.
상기 공급단계는, 상기 기판상으로 수증기(H2O), 산소(O2) 및 오존(O3) 중에선 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급단계를 더 포함할 수 있다.The supplying step may further include a reactive gas supplying step of supplying at least one reaction gas selected from among water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), and ozone (O 3 ) onto the substrate.
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄 산화물막 또는 갈륨 산화물막일 수 있다.The Group 13 element-containing film may be an aluminum oxide film or a gallium oxide film.
상기 공급단계는, 상기 기판상으로 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 이산화질소(NO2) 및 질소(N2) 중에서 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급단계를 더 포함할 수 있다.The supplying step may further include a reactive gas supplying step of supplying at least one reaction gas selected from ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), nitrogen dioxide (NO 2 ) and nitrogen (N 2 ) can do.
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄 질화물막 또는 갈륨 질화물막일 수 있다.The Group 13 element-containing film may be an aluminum nitride film or a gallium nitride film.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체 및 이를 이용한 박막 증착의 효과는 다음과 같다.The effect of the organic group 13 precursor according to one embodiment of the present invention and the thin film deposition using the Group 13 precursor is as follows.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 분자 크기는 작지만 높은 끓는점을 가지므로 상온에서 액체 상태로 존재하며, 열 안정성이 우수하다. The organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention has a small molecular size but has a high boiling point and therefore exists in a liquid state at room temperature and is excellent in thermal stability.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자 및 유기 13족 원자를 하나의 분자 구조 내에 포함하기 때문에 실리콘 기판 및 금속 원자와 강한 친화력을 나타낸다.The organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention exhibits a strong affinity with a silicon substrate and a metal atom because it contains a nitrogen atom having an unshared electron pair and an organic group 13 atom in one molecular structure.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 이용하여 13족 원소 함유막을 증착하는 경우, 금속의 공급원 역할을 하는 금속 전구체 화합물의 분해온도와 비슷한 분해온도를 갖기 때문에 증착 공정의 온도창(temperature window)을 좁게 할 수 있다. When a Group 13 element-containing film is deposited using the organic Group 13 precursor according to an embodiment of the present invention, since it has a decomposition temperature similar to the decomposition temperature of the metal precursor compound serving as a metal source, window can be narrowed.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 비폭발성, 불연성의 성질을 가지므로, 이를 이용하여 13족 원소 함유막 증착시 장비의 유지, 보수 및 관리가 용이하다.Since the organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention has non-explosive and non-combustible properties, it is easy to maintain, repair, and maintain the equipment when depositing a film containing a Group 13 element.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 이용하여 13족 원소 함유막 증착시, 하부 구조물의 단위면적당 흡착되는 유기 13족 전구체의 분자수가 증가하므로 증착 밀도 및 증착 균일도가 향상된다. 따라서 13족 원소 함유막의 스텝 커버리지(step coverage)가 향상된다.When the Group 13 element-containing film is deposited using the organic Group 13 precursor according to one embodiment of the present invention, the number of molecules of the organic Group 13 precursor adsorbed per unit area of the lower structure increases, thereby improving the deposition density and the deposition uniformity. Thus, the step coverage of the Group 13 element containing film is improved.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 증착용 전구체는 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)에 비해 증기압이 낮으므로, 박막 증착시 증착 속도의 조절이 가능하다. The organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention has a vapor pressure lower than that of trimethylaluminum (TMA) in the vapor deposition precursor, so that the deposition rate can be controlled in the thin film deposition.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 이용하여 유기 13족 원소 함유막을 효과적으로 증착할 수 있다.Accordingly, the organic Group 13 element-containing film can be effectively deposited using the organic Group 13 precursor according to one embodiment of the present invention.
도 1은 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 에틸메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 피롤리디노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 다이메틸아미노 다이에틸갈륨의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 피롤리디노 다이에틸갈륨의 열분석 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 공정온도에 대한 주기당 성장률을 나타낸 그래프이다.
도 10은 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 주기당 막 두께를 나타낸 그래프이다.
도 11은 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 공정온도에 대한 주기당 성장률을 나타낸 그래프이다.
도 14는 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 주기당 막 두께를 나타낸 그래프이다.
도 15는 피롤리디노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 피롤리디노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 17은 피롤리디노 다이에틸알루미늄을 이용하여 증착된 알루미늄의 함유막의 막 두께를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the results of thermal analysis of diethylaminodiethylaluminum.
2 is a graph showing the results of a thermal analysis test of dimethylaminodiethylaluminum.
3 is a graph showing the results of a thermal analysis test of ethyl methyl amino diethyl aluminum.
4 is a graph showing the results of thermal analysis of pyrrolidinodiethylaluminum.
5 is a graph showing the results of thermal analysis of dimethylaminoethylgallium.
6 is a graph showing the results of thermal analysis of pyrrolidino diethyl gallium.
7 is a graph showing the results of ICP-AES component analysis of an aluminum-containing film deposited using diethylaminodiethyl aluminum.
8 is a graph showing the results of ASE component analysis of an aluminum-containing film deposited using diethylaminodiethyl aluminum.
9 is a graph showing the growth rate per cycle with respect to the process temperature of an aluminum-containing film deposited using diethylaminodiethylaluminum.
10 is a graph showing the film thickness per cycle of an aluminum-containing film deposited using diethylaminodiethyl aluminum.
11 is a graph showing the results of ICP-AES component analysis of an aluminum-containing film deposited using dimethylamino diethyl aluminum.
12 is a graph showing the results of ASE component analysis of an aluminum-containing film deposited using dimethylamino diethyl aluminum.
13 is a graph showing the growth rate per cycle versus processing temperature of an aluminum containing film deposited using dimethylamino diethyl aluminum.
14 is a graph showing the film thickness per period of an aluminum-containing film deposited using dimethylamino diethyl aluminum.
15 is a graph showing the results of ICP-AES component analysis of an aluminum-containing film deposited using pyrrolidinodiethyl aluminum.
16 is a graph showing the results of ASE component analysis of an aluminum-containing film deposited using pyrrolidinodiethyl aluminum.
17 is a graph showing the film thickness of a film containing aluminum deposited using pyrrolidinodiethyl aluminum.
본 발명은 유기 13족 전구체 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 이하에 첨부된 화학식 및 실험예를 이용하여 본 발명의 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.The present invention relates to an organic Group 13 precursor and a thin film deposition method using the Group 13 precursor and an embodiment of the present invention. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 하기의 <화학식 1>로 표현된다.The organic group 13 precursor according to one embodiment of the present invention is expressed by the following formula (1).
<화학식 1>≪
상기 <화학식 1>에서 M은 주기율표상에서 13족 원소에 속하는 금속 원소 중에서 선택된 어느 하나이며, L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다.Wherein M is any one selected from the metal elements belonging to Group 13 elements in the periodic table, L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms And R 1 and R 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
알루미늄 함유막을 형성하기 위해 전구체로서 일반적으로 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)이 널리 이용된다. 트리메틸알루미늄(TMA)은 박막 증착 외에 여려 분야에 사용되고 있기 때문에 원료 수급이 용이하고, 매우 높은 증기압을 가지며, 열적으로 안정하다는 장점이 존재한다. 하지만, 트리메틸알루미늄(TMA)은 매우 높은 증기압을 가지므로, 박막 증착 속도를 제어할 수 없으며, 극미량만이 공기 중에 노출되어도 자연 발화에 따른 화재가 발생하는 위험성이 존재한다. 또한, 트리메틸알루미늄(TMA)은 알루미늄과 탄소로만 이루어진 화합물이기 때문에 박막 증착시 불순물인 탄소가 생성되어 박막의 품질이 저하된다.In general, trimethylaluminum (TMA) is widely used as a precursor for forming an aluminum-containing film. Since trimethyl aluminum (TMA) is used in various fields besides thin film deposition, there is an advantage that it is easy to supply and supply raw materials, has a very high vapor pressure, and is thermally stable. However, since trimethyl aluminum (TMA) has a very high vapor pressure, the deposition rate of the thin film can not be controlled, and even if only a very small amount of air is exposed to air, there is a risk that a fire occurs due to spontaneous ignition. In addition, since trimethyl aluminum (TMA) is a compound composed only of aluminum and carbon, impurity carbon is formed when the thin film is deposited, and the quality of the thin film is deteriorated.
본 발명은 이러한 트리메틸알루미늄(TMA)의 단점을 보완하고, 효과적으로 알루미늄 함유막을 증착할 수 있는 유기 13족 전구체를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an organic Group 13 precursor that can complement the disadvantages of this trimethylaluminum (TMA) and effectively deposit an aluminum-containing film.
본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 박막 증착용 전구체는 하기의 <화학식 2>로 표시된다.The aluminum thin film deposition precursor according to one embodiment of the present invention is represented by the following formula (2).
<화학식 2>(2)
상기 <화학식 2>에서 L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다.Wherein L 1 and L 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms , And a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
상기 <화학식 2>로 표시되는 알루미늄 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2, R1 및 R2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 이는 하기의 <화학식 3>으로 표시된다.The substituents L 1 , L 2 , R 1 and R 2 of the aluminum thin film deposition precursor represented by
<화학식 3>(3)
상기 <화학식 2>로 표시되는 알루미늄 박막 증착용 전구체의 치환기 L1 및 L2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 치환기 R1 및 R2는 탄소수 1의 알킬기일 수 있다. 이는 하기의 <화학식 4>로 표시된다.The substituents L 1 and L 2 of the aluminum thin film deposition precursor represented by the
<화학식 4>≪ Formula 4 >
상기 <화학식 2>로 표시되는 알루미늄 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2 및 R1은 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 치환기 R2는 탄소수 1의 알킬기일 수 있다. 이는 하기의 <화학식 5>로 표시된다. The substituents L 1 , L 2 and R 1 of the aluminum thin film deposition precursor represented by the
<화학식 5>≪ Formula 5 >
상기 <화학식 2>로 표시되는 알루미늄 박막 증착용 전구체의 치환기 R1 및 R2는 서로 연결될 수 있으며, R1 및 R2는 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 3 내지 6의 사이클릭 아민기를 형성할 수 있다. 이는 하기의 <화학식 6>으로 표시된다. Wherein the <
<화학식 6>(6)
상기 <화학식 6>으로 표시되는 알루미늄 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, R1 및 R2는 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 4의 사이클릭 아민기를 형성할 수 있다. 이는 하기의 <화학식 7>로 표시된다.The substituents L 1 and L 2 of the aluminum thin film deposition precursor represented by Formula 6 may be an alkyl group having 2 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other, together with the nitrogen atom bonded to R 1 and R 2 , To form a cyclic amine group. This is expressed by the following formula (7).
<화학식 7>≪ Formula 7 >
또한, 본 발명은 효과적으로 갈륨 함유막을 증착할 수 있는 유기 13족 전구체를 제공하고자 한다. The present invention also provides an organic group 13 precursor capable of effectively depositing a gallium-containing film.
본 발명의 일 실시예에 의한 갈륨 박막 증착용 전구체는 하기의 <화학식 8>로 표시된다.The gallium thin film deposition precursor according to an embodiment of the present invention is represented by the following formula (8).
<화학식 8>(8)
상기 <화학식 8>에서 L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이다.Wherein L 1 and L 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and each of R 1 and R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms , And a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
상기 <화학식 8>로 표시되는 갈륨 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2, R1 및 R2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 이는 하기의 <화학식 9>로 표시된다.The substituents L 1 , L 2 , R 1 and R 2 of the precursor of the gallium thin film represented by the formula (8) may be an alkyl group having 2 carbon atoms, which is represented by the following formula (9).
<화학식 9>≪ Formula 9 >
상기 <화학식 8>로 표시되는 갈륨 박막 증착용 전구체의 치환기 L1 및 L2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 치환기 R1 및 R2는 탄소수 1의 알킬기일 수 있다. 이는 하기의 <화학식 10>으로 표시된다.The substituents L 1 and L 2 of the precursor of the gallium thin film represented by the
<화학식 10>≪ Formula 10 >
상기 <화학식 8>로 표시되는 갈륨 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2 및 R1은 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, 치환기 R2는 탄소수 1의 알킬기일 수 있다. 이는 하기의 <화학식 11>로 표시된다. The substituents L 1 , L 2 and R 1 of the precursor of the gallium thin film represented by the
<화학식 11>≪ Formula 11 >
상기 <화학식 8>로 표시되는 갈륨 박막 증착용 전구체의 치환기 R1 및 R2는 서로 연결될 수 있으며, R1 및 R2는 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 3 내지 6의 사이클릭 아민기를 형성할 수 있다. 이는 하기의 <화학식 12>로 표시된다. Wherein the <
<화학식 12>≪ Formula 12 >
상기 <화학식 12>로 표시되는 갈륨 박막 증착용 전구체의 치환기 L1, L2는 탄소수 2의 알킬기일 수 있으며, R1 및 R2는 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 4의 사이클릭 아민기를 형성할 수 있다. 이는 하기의 <화학식 13>으로 표시된다.The substituents L 1 and L 2 of the gallium film thin film deposition precursor represented by Formula 12 may be an alkyl group having 2 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other, together with the nitrogen atom bonded to R 1 and R 2 , To form a cyclic amine group. This is represented by the following formula (13).
<화학식 13>≪ Formula 13 >
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체에 대하여 아래의 실험예를 통해 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 아래의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것으로, 본 발명의 범위가 아래의 실험예로 한정되는 것은 아니다.The organic group 13 precursor according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the following experimental examples. The following experimental examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following experimental examples.
이하의 실험예에서 모든 합성 단계는 표준 진공 라인 슈렝크 방법(Schlenk technique)을 사용하였으며, 모든 합성은 질소 또는 아르곤 가스 분위기 하에서 실행하였다. 합성된 화합물의 구조 분석은 JEOL JNM-ECS 400 MHz NMR spectrometer(1H-NMR 400 MHz)를 이용하여 실시하였다. NMR 용매 benzene-d6는 하루 동안 CaH2와 함께 교반시켜 잔류 수분을 완전하게 제거한 후 사용하였다.In the following examples, all the synthesis steps were performed using the standard vacuum line Schlenk technique and all syntheses were carried out under a nitrogen or argon gas atmosphere. Structural analysis of the synthesized compound was carried out using JEOL JNM-
이하의 실험예에서 시차주사열량 분석(DSC) 시험은 열분석기(제조사: TA Instruments사, 모델명: TA-Q 600)를 시차주사열량 분석 모드로 하여 실시하였으며, 열중량 분석(TGA) 시험은 열분석기를 열중량 분석 모드로 하여 실시하였다. In the following Experimental Examples, a differential scanning calorimetry (DSC) test was conducted using a thermal analyzer (TA Instruments Co., Ltd., model: TA-Q 600) in a differential scanning calorimetry mode, The analyzer was run in thermogravimetric analysis mode.
실험예 1: (diethylamino)diethylalluminum, (CHExperimental Example 1: (diethylamino) diethylalluminum, (CH 33 CHCH 22 )) 22 Al(N(CHAl (N (CH 33 CHCH 22 )) 22 )의 제조)
500 mL 가지달린 둥근 플라스크에 무수 톨루엔 200 mL와 TEA(triethyl aluminum) 10.0 g (0.088 mol)을 첨가하였다. 가지달린 둥근 플라스크의 내부 온도를 0 ℃로 유지한 상태에서, DEA(diethylamine) 6.41 g (0.088 mol)을 적하깔때기를 이용하여 천천히 더 첨가하였다. DEA(diethylamine) 첨가가 종료되면 플라스크의 내부 온도를 30 ℃로 승온하여 약 4 시간 동안 더 교반하였다.200 mL of anhydrous toluene and 10.0 g (0.088 mol) of triethyl aluminum were added to a 500 mL round-bottomed flask. 6.41 g (0.088 mol) of DEA (diethylamine) was added slowly using a dropping funnel while keeping the internal temperature of the round flask with branches at 0 ° C. When the DEA (diethylamine) addition was completed, the internal temperature of the flask was raised to 30 DEG C and further stirred for about 4 hours.
4 시간의 교반이 완료되면 내부 온도를 110 ℃로 승온하여, 30 시간 동안 교반을 진행하였다. 30 시간의 교반이 완료되면 감압하여 용매를 모두 제거하고, 남겨진 노란색 액체를 감압 정제하여 노란색의 점성이 없는 액체 (diethylamino)diethylalluminum 11 g (수율: 80%)을 얻었다.After completion of the stirring for 4 hours, the internal temperature was elevated to 110 DEG C and stirred for 30 hours. After stirring for 30 hours, the solvent was removed under reduced pressure, and the remaining yellow liquid was purified under reduced pressure to obtain 11 g of diethylamino diethylalluminum (yield: 80%).
끓는점(b.p): 85 ℃ at 0.8 torrBoiling point (b.p): 85 ° C at 0.8 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.68 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)2), q, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 2.68 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3 CH 2) 2), q, 4H]
1H-NMR(C6D6) :δ 0.79 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)2), t, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 0.79 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3 CH 2) 2), t, 6H]
1H-NMR(C6D6) :δ 0.15 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)2), q, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 0.15 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3 CH 2) 2), q, 4H]
1H-NMR(C6D6) :δ 1.30 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)2), t, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 1.30 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3 CH 2) 2), t, 6H]
실험예 2: (dimethylamino)diethylalluminum, (CHExperimental Example 2: (dimethylamino) diethylalluminum, (CH 33 CHCH 22 )) 22 Al(N(CHAl (N (CH 33 )) 22 )의 제조)
500 mL의 가지달린 둥근 플라스크에 무수 톨루엔 200 mL와 TEA(triethyl aluminum) 10.0 g (0.088mol)을 첨가하였다. 가지달린 둥근 플라스크의 내부 온도를 0 ℃로 유지한 상태에서, DMA(dimethylamine) 3.95 g (0.088 mol)을 적하깔때기를 이용하여 천천히 더 첨가하였다. DMA(dimethylamine) 첨가가 종료되면 플라스크의 내부 온도를 30 ℃로 승온하여 약 4 시간 동안 더 교반하였다.200 mL of anhydrous toluene and 10.0 g (0.088 mol) of TEA (triethyl aluminum) were added to a 500 mL round-bottom flask. 3.95 g (0.088 mol) of DMA (dimethylamine) was slowly added slowly using a dropping funnel while keeping the internal temperature of the round flask with branches at 0 ° C. After the addition of dimethylamine (DMA) was completed, the internal temperature of the flask was raised to 30 DEG C and further stirred for about 4 hours.
4 시간의 교반이 완료되면, 내부 온도를 110 ℃로 승온하여, 30 시간 동안 교반을 진행하였다. 30 시간의 교반이 완료되면 감압하여 용매를 모두 제거하고, 남겨진 노란색 액체를 감압 정제하여 노란색의 점성이 없는 액체 (dimethylamino)diethylalluminum 9.05 g (수율: 80%)을 얻었다.When stirring for 4 hours was completed, the internal temperature was raised to 110 DEG C and stirring was continued for 30 hours. After stirring for 30 hours, the solvent was removed under reduced pressure, and the remaining yellow liquid was purified by vacuum filtration to obtain 9.05 g (yield: 80%) of yellow, dimethylamino diethylalluminum.
끓는점(b.p): 65 ℃ at 0.8 torrBoiling point (b.p): 65 ° C at 0.8 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.11 [(CH3CH2)2Al(N(CH3)2), s, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 2.11 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3) 2), s, 6H]
1H-NMR(C6D6):δ 0.10 [(CH3CH2)2Al(N(CH3)2), q, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 0.10 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 ) 2 )
1H-NMR(C6D6):δ 1.27 [(CH3CH2)2Al(N(CH3)2), t, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 1.27 [(CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3) 2), t, 6H]
실험예 3: (ethylmethylamino)diethylalluminum, (CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3))의 제조Preparation of (ethylmethylamino) diethylalluminum, (CH 3 CH 2) 2 Al (N (CH 3 CH 2) (CH 3)): Example 3
500 mL의 가지달린 둥근 플라스크에 무수 톨루엔 200 mL와 TEA(triethyl aluminum) 10.0 g (0.088mol)을 첨가하였다. 가지달린 둥근 플라스크의 내부 온도를 0 ℃로 유지한 상태에서, EMA(ethylmethylamine) 3.95 g (0.088 mol)을 적하깔때기를 이용하여 천천히 더 첨가하였다. EMA(ethylmethylamine) 첨가가 종료되면 플라스크의 내부 온도를 30 ℃로 승온하여 약 4 시간 동안 더 교반하였다.200 mL of anhydrous toluene and 10.0 g (0.088 mol) of TEA (triethyl aluminum) were added to a 500 mL round-bottom flask. 3.95 g (0.088 mol) of EMA (ethylmethylamine) was slowly added slowly using a dropping funnel while keeping the internal temperature of the round flask with branches at 0 ° C. When the addition of EMA (ethylmethylamine) was completed, the internal temperature of the flask was raised to 30 DEG C and further stirred for about 4 hours.
4 시간의 교반이 완료되면, 내부 온도를 110 ℃로 승온하여, 30 시간 동안 교반을 진행하였다. 30 시간의 교반이 완료되면 감압하여 용매를 모두 제거하고, 남겨진 노란색 액체를 감압 정제하여 노란색의 점성이 없는 액체 (ethylmethylamino)diethylalluminum 10.03 g (수율: 80%)을 얻었다.When stirring for 4 hours was completed, the internal temperature was raised to 110 DEG C and stirring was continued for 30 hours. When stirring was completed for 30 hours, the solvent was removed under reduced pressure and the remaining yellow liquid was purified by vacuum filtration to obtain 10.03 g (yield: 80%) of yellow viscous liquid (ethylmethylamino) diethylalluminum.
끓는점(b.p): 65 ℃ at 0.8 torrBoiling point (b.p): 65 ° C at 0.8 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.55 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3)), q, 2H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 2.55 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 CH 2 ) (CH 3 )
1H-NMR(C6D6):δ 0.81 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3)), t, 3H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 0.81 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 CH 2 ) (CH 3 )
1H-NMR(C6D6):δ 2.11 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3)), s, 3H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 2.11 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 CH 2 ) (CH 3 )
1H-NMR(C6D6):δ 0.15 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3)), q, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 0.15 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 CH 2 ) (CH 3 )
1H-NMR(C6D6):δ 1.28 [(CH3CH2)2Al(N(CH3CH2)(CH3)), t, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 1.28 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (N (CH 3 CH 2 ) (CH 3 )
실험예 4: (pyrrolidino)diethylalluminum, (CH3CH2)2Al(NC4H8)의 제조Preparation of (pyrrolidino) diethylalluminum, (CH 3 CH 2) 2 Al (NC 4 H 8): Experimental Example 4
500 mL의 가지달린 둥근 플라스크에 무수 톨루엔 200 mL와 TEA(triethyl aluminum) 10.0 g (0.088mol)을 첨가하였다. 가지달린 둥근 플라스크의 내부 온도를 0 ℃로 유지한 상태에서, Pyrrolidine 6.23 g (0.088 mol)을 적하깔때기를 이용하여 천천히 더 첨가하였다. Pyrrolidine 첨가가 종료되면 플라스크의 내부 온도를 30 ℃로 승온하여 약 4 시간 동안 더 교반하였다.200 mL of anhydrous toluene and 10.0 g (0.088 mol) of TEA (triethyl aluminum) were added to a 500 mL round-bottom flask. 6.23 g (0.088 mol) of Pyrrolidine was slowly added slowly using a dropping funnel while keeping the internal temperature of the round flask with branches at 0 占 폚. After the addition of pyrrolidine was completed, the temperature inside the flask was raised to 30 DEG C and further stirred for about 4 hours.
4 시간의 교반이 완료되면, 내부 온도를 110 ℃로 승온하여, 30 시간 동안 교반을 진행하였다. 30 시간의 교반이 완료되면 감압하여 용매를 모두 제거하고, 남겨진 노란색 액체를 감압 정제하여 노란색의 점성이 없는 액체 (pyrrolidino)diethylalluminum 10.88 g (수율: 80%)을 얻었다.When stirring for 4 hours was completed, the internal temperature was raised to 110 DEG C and stirring was continued for 30 hours. After stirring for 30 hours was completed, the solvent was removed under reduced pressure, and the remaining yellow liquid was purified by vacuum filtration to obtain 10.88 g (yield: 80%) of yellow viscous liquid (pyrrolidino diethylalluminum).
끓는점(b.p): 110 ℃ at 0.8 torrBoiling point (bp): 110 ° C at 0.8 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.65 [(CH3CH2)2Al(NC4H8), m, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 2.65 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (NC 4 H 8 ), m, 4H]
1H-NMR(C6D6):δ 1.34 [(CH3CH2)2Al(NC4H8), m, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 1.34 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (NC 4 H 8 ), m, 4H]
1H-NMR(C6D6):δ 0.12 [(CH3CH2)2Al(NC4H8), q, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 0.12 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (NC 4 H 8 ), q, 4H]
1H-NMR(C6D6):δ 1.28 [(CH3CH2)2Al(NC4H8), t, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 1.28 [(CH 3 CH 2 ) 2 Al (NC 4 H 8 ), t, 6H]
실험예 5: (dimethylamino)diethylgallium, (CH3CH2)2Ga(N(CH3)2)의 합성Experimental Example 5: (dimethylamino) diethylgallium, ( CH 3 CH 2) 2 Synthesis of Ga (N (CH 3) 2 )
하기 <반응식 1>에 따라 500 ml의 가지달린 둥근 플라스크에 Mesitylene 250 ml를 첨가하고, Triethylgallium(TEGa) 28.1 g(0.179 mol)을 첨가하였다. 반응기 온도를 -40 ℃로 냉각시키고, 무색의 기체 Dimethylamine 8.986 g(0.197 mol)을 천천히 첨가하였다. Cyclopentanol이 완전히 첨가되면 반응기 온도를 20 ℃로 승온하고 1 시간 동안 교반하였다. 1 시간의 교반이 끝난 후 Reflux를 140 ℃에서 55 시간 동안 진행하였다. Reflux가 끝난 후 감압정제를 통하여 무색 투명한 액체 (dimethylamino)diethylgallium 23.13 g(수율: 75 %)을 얻었다.250 ml of mesitylene was added to a 500 ml round-bottomed flask according to
끓는점(b.p): 100 ℃ at 0.5 torrBoiling point (b.p): 100 ° C at 0.5 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.230 [(CH3CH2)2Ga(N(CH3)2), m, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 2.230 [(CH 3 CH 2 ) 2 Ga (N (CH 3 ) 2 )
1H-NMR(C6D6):δ 1.26, 1.28, 1.30 [(CH3CH2)2Ga(N(CH3)2), m, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 1.26, 1.28, 1.30 [(CH 3 CH 2) 2 Ga (N (CH 3) 2), m, 6H]
1H-NMR(C6D6):δ 0.50, 0.52, 0.54, 0.56 [(CH3CH2)2Ga(N(CH3)2), m, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 0.50, 0.52, 0.54, 0.56 [(CH 3 CH 2) 2 Ga (N (CH 3) 2), m, 4H]
<반응식 1><
실험예 6: (pyrrolidino)diethylgallium, (CH3CH2)2Ga(NC4H8)의 합성Experimental Example 6: Synthesis of (pyrrolidino) diethylgallium, (CH 3 CH 2) 2 Ga (NC 4 H 8)
하기 <반응식 2>에 따라 500 ml의 가지달린 둥근 플라스크에 Toluene 250 ml를 첨가하고, Triethylgallium(TEGa) 19.34 g(0.123 mol)을 첨가하였다. 반응기 온도를 -40 ℃로 냉각시키고, 옅은 노란색 액체 Pyrrolidine 9.740 g(0.136 mol)을 천천히 첨가하였다. Pyrrolidine이 완전히 첨가되면 반응기 온도를 20 ℃로 승온하고 1 시간 동안 교반하였다. 1 시간의 교반이 끝난 후 Reflux를 110 ℃에서 151 시간 동안 진행하였다. Reflux가 끝난 후 감압정제를 통하여 노란색 액체 (pyrrolidino)diethylgallium 17.81 g(수율: 73%)을 얻었다.According to the following
끓는점(b.p): 120 ℃ at 0.8 torrBoiling point (b.p): 120 ° C at 0.8 torr
1H-NMR(C6D6):δ 2.70, 2.69, 2.68, 2.67 [(CH3CH2)2Ga(NC4H8), br, 2H] 1 H-NMR (C 6 D 6): δ 2.70, 2.69, 2.68, 2.67 [(CH 3 CH 2) 2 Ga (NC 4 H 8), br, 2H]
1H-NMR(C6D6):δ 1.37, 1.36, 1.35, 1,34 [(CH3CH2)2Ga(NC4H8), br, 2H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 1.37, 1.36, 1.35, 1.34 [(CH 3 CH 2 ) 2 Ga (NC 4 H 8 )
1H-NMR(C6D6):δ 1.31, 1.29, 1.27 [(CH3CH2)2Ga(NC4H8), m, 6H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 1.31, 1.29, 1.27 [(CH 3 CH 2 ) 2 Ga (NC 4 H 8 )
1H-NMR(C6D6):δ 0.55, 0.53, 0.51, 0.49 [(CH3CH2)2Ga(NC4H8), m, 4H] 1 H-NMR (C 6 D 6 ):? 0.55, 0.53, 0.51, 0.49 [(CH 3 CH 2 ) 2 Ga (NC 4 H 8 )
<반응식 2><
실험예 7: 열분석 시험Experimental Example 7: Thermal analysis test
실험예 1의 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄, 실험예 2의 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄, 실험예 3의 에틸메틸아미노 다이에틸알루미늄, 실험예 4의 피롤리디노 다이에틸알루미늄, 실험예 5의 다이메틸아미노 다이에틸갈륨 및 실험예 6의 피롤리디노 다이에틸갈륨에 대하여 시차주사열량 분석(DSC) 시험 및 열중량 분석(TGA) 시험을 실시하였다.The diethylaminoethyl aluminum of Experimental Example 1, the dimethyl amino diethyl aluminum of Experimental Example 2, the ethyl methyl amino diethyl aluminum of Experimental Example 3, the pyrrolidinodiethyl aluminum of Experimental Example 4, the dimethyl Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) tests were performed on aminodiethyl gallium and diethyl gallium pyrrolidinone of Experimental Example 6.
시차주사열량 분석(DSC) 시험 및 열중량 분석(TGA) 시험 조건은 다음과 같다. The differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric (TGA) test conditions are as follows.
이송가스: 아르곤(Ar) 가스,Transfer gas: argon (Ar) gas,
이송가스 유량: 100 cc/min,Transfer gas flow rate: 100 cc / min,
가열 프로파일: 30 ℃에서 350 ℃로 10 ℃/min의 승온 속도로 가열,Heating profile: Heating from 30 占 폚 to 350 占 폚 at a heating rate of 10 占 폚 / min,
시료량: 10 mg.Sample volume: 10 mg.
실험예 1의 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과는 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 점선으로 표시된 열곡선은 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이고, 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선의 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분해 온도는 약 237.12 ℃이고, 잔류 성분(residue)량이 초기 중량대비 약 1.613 % 인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis of the diethylaminodiethylaluminum of Experimental Example 1 are shown in Fig. 1 shows the DSC curve and the TGA curve obtained through the thermal analysis test in a single figure, the curve with the dotted line shows the result obtained from the DSC test, and the curve with the solid line The results obtained from the TGA test are shown. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the heat flow decreased at the time of heating the DSC thermal curve, but suddenly rose again. As shown in FIG. 1, the pyrolysis temperature of diethylaminodiethyl aluminum is about 237.12 ° C., and the residue amount is about 1.613% of the initial weight. Therefore, the diethylaminodiethyl aluminum of the present invention is excellent in thermal stability and can be confirmed that the residue is small.
실험예 2의 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과는 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 점선으로 표시된 열곡선의 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이고, 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선이 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분해 온도는 약 192.79 ℃이고, 잔류 성분(residue)량이 초기 중량대비 약 2.100 % 인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다이메틸아미노 다이에킬알루미늄은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis test of the dimethylamino diethyl aluminum of Experimental Example 2 are shown in Fig. FIG. 2 shows a DSC thermal curve and a TGA thermal curve obtained through the thermal analysis test results in a single figure, showing the results obtained from the DSC test of the thermal curve indicated by the dashed line, and the solid curve indicated by the solid line The results obtained from the TGA test are shown. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the DSC heat curve suddenly rises again while the heat flow decreases at the time of temperature rise. As shown in FIG. 2, the thermal decomposition temperature of dimethylaminodiethyl aluminum is about 192.79 ° C., and the residue amount is about 2.100% of the initial weight. Therefore, it can be confirmed that the dimethylamino dicetyl aluminum of the present invention is excellent in heat stability and the residue is small.
실험예 3의 에틸메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과는 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 점선으로 표시된 열곡선은 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이고, 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선의 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에틸메틸아미노 다이에틸알루미늄의 열분해 온도는 약 217.04 ℃이고, 잔류 성분(residue)량이 초기 중량대비 약 1.218 % 인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 에틸메틸아미노 다이에틸알루미늄은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis test of ethylmethylaminodiethylaluminum of Experimental Example 3 are shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the DSC thermal curve and the TGA thermal curve obtained from the results of the thermal analysis test in a single figure, the thermal curve indicated by the dotted line indicates the results obtained from the DSC test, and the thermal curve indicated by the solid line The results obtained from the TGA test are shown. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the heat flow decreased at the time of heating the DSC thermal curve, but suddenly rose again. As shown in FIG. 3, the pyrolysis temperature of ethylmethylaminodiethyl aluminum is about 217.04 ° C., and the residue amount is about 1.218% of the initial weight. Therefore, the ethyl methyl amino diethyl aluminum of the present invention is excellent in heat stability and can be confirmed that the residue is small.
실험예 4의 피롤리디노 다이에틸알루미늄의 열분석 시험 결과는 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 점선으로 표시된 열곡선은 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이고, 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선의 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 피롤리디노 다이에틸알루미늄의 열분해 온도는 약 217.04 ℃이고, 잔류 성분(residue)량이 초기 중량대비 약 1.218 % 인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 피롤리디노 다이에틸알루미늄은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis test of the pyrrolidino diethylaluminum of Experimental Example 4 are shown in Fig. FIG. 4 is a graph showing the DSC heat curve and the TGA heat curve obtained through the results of the thermal analysis test in a single drawing. The heat curve indicated by the dotted line indicates the result obtained from the DSC test, The results obtained from the TGA test are shown. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the heat flow decreased at the time of heating the DSC thermal curve, but suddenly rose again. As shown in FIG. 4, the thermal decomposition temperature of the pyrrolidinodiethyl aluminum is about 217.04 ° C., and the residue amount is about 1.218% of the initial weight. Therefore, the pyrrolidino diethyl aluminum of the present invention is excellent in thermal stability and can be confirmed that the residue is small.
실험예 5의 다이메틸아미노 다이에틸갈륨의 열분석 시험 결과는 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 녹색 실선으로 표시된 열곡선은 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 도시한 것이고, 청색 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선의 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이메틸아미노 다이에틸갈륨의 열분해 온도는 198.74 ℃, T1/2는 178.83 ℃로 확인되었다. 또한, 350 ℃까지 승온하고 남은 잔류성분(residue)량이 초기 중량대비 약 3.2 %인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다이메틸아미노 다이에틸갈륨은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis test of dimethylamino diethyl gallium of Experimental Example 5 are shown in Fig. FIG. 5 shows the DSC thermal curve and the TGA thermal curve obtained through the results of the thermal analysis test in a single figure. The heat curve indicated by the green solid line shows the result obtained from the DSC test, and the column indicated by the blue solid line The curve shows the results obtained from the TGA test. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the heat flow decreased at the time of heating the DSC thermal curve, but suddenly rose again. As shown in Fig. 5, the thermal decomposition temperature of dimethylaminodiethyl gallium was found to be 198.74 占 폚, and T1 / 2 was found to be 178.83 占 폚. Also, it can be confirmed that the amount of residue remaining after raising the temperature to 350 캜 is about 3.2% of the initial weight. Therefore, the dimethylaminoethylgallium of the present invention is excellent in thermal stability and can be confirmed that the residue is small.
실험예 6의 피롤리디노 다이에틸갈륨의 열분석 시험 결과는 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 열분석 시험 결과를 통해 얻어진 DSC 열곡선 및 TGA 열곡선을 하나의 도면으로 종합하여 도시한 것이며, 녹색 실선으로 표시된 열곡선은 DSC 시험으로부터 얻은 결과를 도시한 것이고, 청색 실선으로 표시된 열곡선은 TGA 시험으로부터 얻은 결과를 표시한 것이다. DSC 시험의 열분해 온도는 DSC 열곡선의 승온시 열 흐름량이 저감하다가 갑자기 다시 상승하는 지점의 온도로 지정하였다. 도 6에 도시된 바와 같이, 피롤리디노 다이에틸갈륨의 열분해 온도는 229.28 ℃, T1/2는 251.31 ℃로 확인되었다. 또한, 350 ℃까지 승온하고 남은 잔류성분(residue)량이 초기 중량대비 약 3.466 %인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 피롤리디노 다이에틸갈륨은 열 안전성이 우수하며, 잔여물이 작음을 확인할 수 있다.The results of the thermal analysis test of the diethyl gallium pyrrolidone of Experimental Example 6 are shown in Fig. FIG. 6 is a graph showing the DSC heat curve and the TGA thermal curve obtained through the results of the thermal analysis test in a single figure. The heat curve indicated by the green solid line shows the result obtained from the DSC test, The curve shows the results obtained from the TGA test. The pyrolysis temperature of the DSC test was specified as the temperature at which the heat flow decreased at the time of heating the DSC thermal curve, but suddenly rose again. As shown in FIG. 6, pyrolytic diethyl gallium was found to have a thermal decomposition temperature of 229.28 ° C and a T1 / 2 of 251.31 ° C. Also, it can be confirmed that the amount of residue remaining after raising the temperature to 350 캜 is about 3.466% of the initial weight. Therefore, the pyrrolidino diethyl gallium of the present invention is excellent in thermal stability and can be confirmed that the residue is small.
이상에 검토한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 분자 크기는 작지만 높은 끓는 점을 가지므로 상온에서 액체 상태로 존재하며, 열 안정성이 우수하다. 또한, 비공유 전자쌍을 갖는 질소 원자와 알루미늄 또는 갈륨 원자를 하나의 분자 구조 내에 포함하기 때문에 실리콘 기판 및 금속 원자와 강한 친화력을 나타낸다.As described above, the organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention has a small molecular size but has a high boiling point, and therefore is present in a liquid state at room temperature and has excellent thermal stability. In addition, since it contains a nitrogen atom having a non-covalent electron pair and an aluminum or gallium atom in one molecular structure, it exhibits a strong affinity with a silicon substrate and a metal atom.
본 발명의 다른 실시예에 의한 박막 증착 방법은, 전술한 유기 13족 전구체를 이용하여 기판 상에 알루미늄 함유막 또는 갈륨 함유막을 증착하는 증착공정을 포함한다.A thin film deposition method according to another embodiment of the present invention includes a deposition process for depositing an aluminum-containing film or a gallium-containing film on a substrate using the aforementioned organic group 13 precursor.
증착 공정은, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정 또는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정에 의해 수행될 수 있으며, 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)은 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)일 수 있다.The deposition process may be performed by an atomic layer deposition (ALD) process or a chemical vapor deposition (CVD) process, and the chemical vapor deposition (CVD) Chemical Vapor Deposition, MOCVD).
증착 공정은, 기판에 대한 공정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버의 내부에 기판을 로딩하는 로딩단계(S100), 챔버의 내부에 로딩된 기판을 가열하는 가열단계(S200), 기판이 로딩된 챔버의 내부에 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 공급하는 공급단계(S300), 공급된 유기 13족 전구체를 기판상에 흡착시켜서 유기 알루미늄 화합물 층 또는 유기 갈륨 화합물 층을 형성하는 화합물 층 형성단계(S400) 및 유기 알루미늄 화합물 층 또는 유기 갈륨 화합물 층이 형성된 기판에 열에너지, 플라즈마 또는 전기적 바이어스를 인가하여 알루미늄 함유막 또는 갈륨 함유막을 형성하는 성막단계(S500)를 포함한다.The deposition process includes a loading step (S100) for loading a substrate into a chamber for providing a space in which a process for the substrate is performed, a heating step (S200) for heating a substrate loaded inside the chamber, (S300) for supplying an organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention to the inside of the compound layer, a compound layer for forming an organic aluminum compound layer or an organic gallium compound layer by adsorbing the supplied organic group 13 precursor on a substrate (S500) for forming an aluminum-containing film or a gallium-containing film by applying a thermal energy, a plasma or an electrical bias to the substrate on which the organic aluminum compound layer or the organic gallium compound layer is formed.
가열단계(S200)에서는 기판을 50 ~ 800 ℃의 온도범위로 가열할 수 있으며, 공급단계(S300)에서는 유기 13족 전구체를 20 ~ 100 ℃의 온도범위로 가열하여 기판상으로 공급할 수 있다.In the heating step (S200), the substrate can be heated to a temperature ranging from 50 to 800 ° C. In the supplying step (S300), the organic group 13 precursor can be heated to a temperature ranging from 20 to 100 ° C to be supplied onto the substrate.
공급단계(S300)에서 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소 중에서 선택된 하나 이상 캐리어가스를 혼합하여 기판상으로 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 캐리어가스의 혼합물만을 기판상에 공급하여 증착 공정이 수행하는 경우, 알루미늄막 또는 갈륨 막이 기판상에 증착된다.In the supplying step S300, an organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention may be mixed with at least one carrier gas selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He) have. When only a mixture of the organic group 13 precursor and the carrier gas according to an embodiment of the present invention is supplied onto the substrate and an evaporation process is performed, an aluminum film or a gallium film is deposited on the substrate.
공급단계(S300)에서 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 기판상으로 공급하고, 수증기(H2O), 산소(O2) 및 오존(O3) 등의 산소계열 반응가스를 기판상으로 공급할 수 있다. 산소계열 반응가스는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 함께 기판상으로 공급될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 별도로 기판상으로 공급될 수도 있다. 산소계열 반응가스를 기판상으로 공급하여 증착 공정을 수행하는 경우, 알루미늄 산화물막, 하프늄 알루미늄 산화물막, 지르코늄 알루미늄 산화물막 및 티타늄 알루미늄 산화물막 등과 같은 금속 알루미늄 산화물막 또는 갈륨 산화물막, 하프늄 갈륨 산화물막, 지르코늄 갈륨 산화물막 및 티타늄 갈륨 산화물막 등과 같은 금속 갈륨 산화물막이 형성될 수 있다. In the supplying step S300, an organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention is supplied onto a substrate and an oxygen-based reaction gas such as water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) Can be supplied onto the substrate. The oxygen-based reaction gas may be supplied onto the substrate together with the organic Group 13 precursor according to an embodiment of the present invention, and may be supplied onto the substrate separately from the organic Group 13 precursor according to an embodiment of the present invention. When the oxygen-based reaction gas is supplied onto the substrate to perform the deposition process, a metal aluminum oxide film or a gallium oxide film such as an aluminum oxide film, a hafnium aluminum oxide film, a zirconium aluminum oxide film and a titanium aluminum oxide film, , A zirconium gallium oxide film, a titanium gallium oxide film, or the like may be formed.
공급단계(S300)에서 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 기판상으로 공급하고, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 이산화질소(NO2) 및 질소(N2) 등의 질소계열 반응가스를 기판상으로 공급할 수 있다. 질소계열 반응가스는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 함께 기판상으로 공급될 수도 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체와 별도로 기판상으로 공급될 수도 있다. 질소계열 반응가스를 기판상으로 공급하여 증착 공정을 수행하는 경우, 알루미늄 질화물막, 하프늄 알루미늄 질화물막, 지르코늄 알루미늄 질화물막 및 티타늄 알루미늄 질화물막 등과 같은 금속 알루미늄 질화물막 또는 갈륨 질화물막, 하프늄 갈륨 질화물막, 지르코늄 갈륨 질화물막 및 티타늄 갈륨 질화물막 등과 같은 금속 갈륨 질화물막이 형성될 수 있다.Supplying an organic Group 13 precursor according to one embodiment of the present invention in the supply step (S300) onto the substrate, and ammonia (NH 3), hydrazine (N 2 H 4), nitrogen dioxide (NO 2) and nitrogen (N 2) Or the like can be supplied onto the substrate. The nitrogen-based reaction gas may be supplied onto the substrate together with the organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention, or may be supplied onto the substrate separately from the organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention. A metal aluminum nitride film or a gallium nitride film such as an aluminum nitride film, a hafnium aluminum nitride film, a zirconium aluminum nitride film, and a titanium aluminum nitride film, a hafnium gallium nitride film, , A gallium nitride film such as a zirconium gallium nitride film and a titanium gallium nitride film may be formed.
공급단계(S300)에서 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체는 버블링 방식, 가스상(vapor phase) 질량유량제어기(mass flow controller) 방식, 직접 액체 주입(Direct Liquid Injection, DLI) 방식, 유기 용매에 용해하여 이송하는 액체 이송 방식 등에 의해 기판상으로 공급될 수 있으나, 반드시 이들 방식에 국한될 것은 아니다.In the supplying step S300, the organic Group 13 precursor according to an exemplary embodiment of the present invention may be prepared by a bubbling method, a vapor phase mass flow controller method, a direct liquid injection (DLI) And may be supplied onto a substrate by a liquid transporting method or the like for dissolving in an organic solvent and transporting it, but it is not necessarily limited to these methods.
화합물 층 형성단계(S400) 이후, 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 헬륨(He) 등의 불활성가스로부터 선택된 제1 퍼지가스를 챔버 내로 공급하여 기판상에 흡착되지 않은 과량의 유기 13족 전구체를 제거하는 제1 퍼지단계(S410)를 수행할 수 있으며, 제1 퍼지단계(S410)에서는 제1 퍼지가스를 1 분 미만의 시간으로 챔버 내로 공급할 수 있다.A first purge gas selected from an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) is supplied into the chamber after the compound layer formation step (S400) A first purge step (S410) of removing the precursor may be performed. In the first purge step (S410), the first purge gas may be supplied into the chamber for less than one minute.
성막단계(S500) 이후, 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 헬륨(He) 등의 불활성가스로부터 선택된 제2 퍼지가스를 챔버 내로 공급하여 과량의 반응가스 및 생성 부산물을 제거하는 제2 퍼지단계(S510)를 수행할 수 있으며, 제2 퍼지단계(S510)에서는 제2 퍼지가스를 1 분 미만의 시간으로 챔버 내로 도입할 수 있다.After the film formation step (S500), argon (Ar), nitrogen (N 2) and helium (He) and the second purge gas is selected from inert gas, such as feed into the chamber the second purge to remove excess reaction gas and generating a by-product Step S510 may be performed and in the second purge step S510, the second purge gas may be introduced into the chamber for less than one minute.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기 13족 전구체를 이용한 박막 증착 방법에 대하여 아래의 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 아래의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시되는 것으로, 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.The thin film deposition method using an organic group 13 precursor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the following examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1>≪ Example 1 >
다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용한 알루미늄 함유막의 증착 및 증착된 알루미늄 함유막의 분석:Deposition of aluminum containing films using diethylaminodiethyl aluminum compounds as precursors and analysis of deposited aluminum containing films:
상기 <실험예 1>에서 수득된 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용하여 기판에 알루미늄 함유막 증착 실험을 수행하였다. 기판은 실리콘(Si) 웨이퍼를 사용하였으며, 증착 공정은 챔버 내에서 400 ℃의 공정 온도로 진행하였다. 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물은 스테인리스 스틸(Stainless steel) 재질의 용기에 담아서 기화하였으며, 기화장치(Vaporizer)의 기화온도는 175 ℃로 설정하였다. 250 sccm의 유속을 갖는 아르곤(Ar) 기체를 캐리어 가스로 이용하였으며, 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물은 LMF(Liguid Flow Meter)를이용하여 분당 0.02 g의 공급속도로 공급되도록 하였다. 챔버 내로 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 공급하는 공급관의 온도는 180 ~ 185 ℃의 온도범위로 유지하였다.An aluminum-containing film deposition experiment was performed on the substrate using the diethylaminodiethyl aluminum compound obtained in the above <Experimental Example 1> as a precursor. A silicon (Si) wafer was used as the substrate, and the deposition process was carried out at a process temperature of 400 DEG C in the chamber. The diethylaminodiethyl aluminum compound was vaporized in a container made of stainless steel, and the vaporization temperature of the vaporizer was set at 175 ° C. Argon (Ar) gas having a flow rate of 250 sccm was used as the carrier gas, and the diethylaminodiethyl aluminum compound was fed at a feed rate of 0.02 g per minute using LMF (Liguid Flow Meter). The temperature of the feed line feeding the diethylamino diethyl aluminum compound into the chamber was maintained in the temperature range of 180-185 占 폚.
챔버 내의 공정압력은 0.3 torr로 조절하였으며, 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물 기체가 O2와 교대로 기판에 접촉하도록 공정 조건을 제어하였다. 증착 공정은 1초간 다이에틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물 기체 공급, 1초간 아르곤(Ar) 가스 공급, 0.2초간 O2 기체 공급 및 플라즈마 인가, 1초간 아르곤(Ar) 기체를 공급하는 주기를 이용하였다. 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 ICP-AES, ASE 성분 분석을 통해 확인하였다.The process pressure in the chamber was adjusted to 0.3 torr and the process conditions were controlled such that the diethylaminodiethyl aluminum compound gas alternately contacts the substrate with O 2 . In the deposition process, a cycle of supplying diethylaminodiethyl aluminum compound gas, 1 second of argon (Ar) gas, 0.2 second of O 2 gas supply and plasma, and 1 second of argon (Ar) gas was used for 1 second. The aluminum-containing film deposited by the deposition process was confirmed by ICP-AES and ASE component analysis.
도 7은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 도 8은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막에는 잔류 탄소(C)가 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, Al과 O의 원자퍼센트(Atomic Percent) 비가 Al : O = 2 : 3임이 확인되어 알루미늄 산화막(Al2O3)이 형성됨을 확인할 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the results of ICP-AES component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process, and FIG. 8 is a graph showing the results of the ASE component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process. As shown in FIGS. 7 and 8, it can be confirmed that the residual carbon (C) is not present in the aluminum-containing film deposited by the deposition process. In addition, it was confirmed that the atomic percent ratio of Al and O was Al: O = 2: 3, confirming that aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) was formed.
도 9는 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 공정온도에 대한 주기당 성장률을 나타낸 그래프이며, 도 10은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 주기당 막 두께를 나타낸 그래프이다. 도 9에 나타난 바와 같이 350 ~ 500 ℃의 온도영역에서, 주기당 성장률(Growth Per Cycle, GPC)은 0.75 ~ 0.8 Å 수준을 나타낸다. 동일 온도영역에서 트리메틸알루미늄(TMA)의 주기당 성장률(GPC)는 약 1.0 Å 수준이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 트리메틸알루미늄(TMA)을 이용하는 경우에 비해 주기당 성장률(GPC)이 낮은 것을 확인할 수 있다. 도 10에 나타난 바와 같이 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막 두께는 증착 주기가 진행됨에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 증착 주기의 조절에 따라 박막 두께를 용이하게 조절할 수 있다. FIG. 9 is a graph showing the growth rate per cycle with respect to the process temperature of the aluminum-containing film deposited by the deposition process, and FIG. 10 is a graph showing the film thickness per period of the aluminum-containing film deposited by the deposition process. As shown in FIG. 9, the growth per cycle (GPC) in the temperature range of 350 to 500 ° C. is 0.75 to 0.8 Å. Since the growth rate (GPC) of trimethyl aluminum (TMA) per cycle is about 1.0 Å in the same temperature range, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to one embodiment of the present invention is excellent in the case of using trimethyl aluminum It can be confirmed that the growth rate per cycle (GPC) is low. As shown in FIG. 10, it can be seen that the aluminum-containing film thickness deposited by the deposition process increases linearly as the deposition cycle progresses. Therefore, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to an embodiment of the present invention can easily control the thickness of the thin film according to the adjustment of the deposition cycle.
<실시예 2>≪ Example 2 >
다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용한 알루미늄 함유막의 증착 및 증착된 알루미늄 함유막의 분석:Deposition of an aluminum-containing film using a dimethylamino diethyl aluminum compound as a precursor and analysis of the deposited aluminum-containing film:
상기 <실험예 2>에서 수득된 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용하여 기판에 알루미늄 함유막 증착 실험을 수행하였다. 기판은 실리콘(Si) 웨이퍼를 사용하였으며, 증착 공정은 챔버 내에서 400 ℃의 공정 온도로 진행하였다. 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물은 스테인리스 스틸(Stainless steel) 재질의 용기에 담아서 기화하였으며, 기화장치(Vaporizer)의 기화온도는 130 ℃로 설정하였다. 250 sccm의 유속을 갖는 아르곤(Ar) 기체를 캐리어 가스로 이용하였으며, 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물은 LMF(Liguid Flow Meter)를이용하여 분당 0.02 g의 공급속도로 공급되도록 하였다. 챔버 내로 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물을 공급하는 공급관의 온도는 135 ~ 140 ℃의 온도범위로 유지하였다.An aluminum-containing film deposition experiment was performed on a substrate using the dimethylamino diethyl aluminum compound obtained in the above <Experimental Example 2> as a precursor. A silicon (Si) wafer was used as the substrate, and the deposition process was carried out at a process temperature of 400 DEG C in the chamber. The dimethylaminodiethyl aluminum compound was vaporized in a container made of stainless steel, and the vaporization temperature of the vaporizer was set at 130 ° C. Argon (Ar) gas having a flow rate of 250 sccm was used as a carrier gas, and the dimethylamino diethyl aluminum compound was fed at a feed rate of 0.02 g per minute using LMF (Liguid Flow Meter). The temperature of the feed pipe for feeding the dimethylamino diethyl aluminum compound into the chamber was maintained in the temperature range of 135-140 캜.
챔버 내의 공정압력은 0.3 torr로 조절하였으며, 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물 기체가 O2와 교대로 기판에 접촉하도록 공정 조건을 제어하였다. 증착 공정은 0.8초간 다이메틸아미노 다이에틸알루미늄 화합물 기체 공급, 1초간 아르곤(Ar) 가스 공급, 1초간 O2 기체 공급 및 플라즈마 인가, 1초간 아르곤(Ar) 기체를 공급하는 주기를 이용하였다. 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 ICP-AES, ASE 성분 분석을 통해 확인하였다.The process pressure in the chamber was adjusted to 0.3 torr and the process conditions were controlled such that the dimethylaminodiethyl aluminum compound gas alternately contacts the substrate with O 2 . In the deposition process, a cycle of supplying dimethylaminodiethyl aluminum compound gas, 1 second of argon (Ar) gas, 1 second of O 2 gas supply and plasma, and 1 second of argon (Ar) gas was used for 0.8 seconds. The aluminum-containing film deposited by the deposition process was confirmed by ICP-AES and ASE component analysis.
도 11은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 도 12는 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막에는 잔류 탄소(C)가 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, Al과 O의 원자퍼센트(Atomic Percent) 비가 Al : O = 2 : 3임이 확인되어 알루미늄 산화막(Al2O3)이 형성됨을 확인할 수 있다.FIG. 11 is a graph showing the results of ICP-AES component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process, and FIG. 12 is a graph showing the results of the ASE component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process. As shown in FIGS. 11 and 12, it can be confirmed that the residual carbon (C) is not present in the aluminum-containing film deposited by the deposition process. In addition, it was confirmed that the atomic percent ratio of Al and O was Al: O = 2: 3, confirming that aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) was formed.
도 13은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 공정온도에 대한 주기당 성장률을 나타낸 그래프이며, 도 14는 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 주기당 막 두께를 나타낸 그래프이다. 도 13에 나타난 바와 같이 250 ~ 500 ℃의 온도영역에서, 주기당 성장률(Growth Per Cycle, GPC)은 0.75 ~ 0.8 Å 수준을 나타낸다. 동일 온도영역에서 트리메틸알루미늄(TMA)의 주기당 성장률(GPC)는 약 1.0 Å 수준이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 트리메틸알루미늄(TMA)을 이용하는 경우에 비하여 주기당 성장률(GPC)이 낮은 것을 확인할 수 있다. 도 14에 나타난 바와 같이 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막 두께는 증착 주기가 진행됨에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 증착 주기의 조절에 따라 박막 두께를 용이하게 조절할 수 있다. FIG. 13 is a graph showing the growth rate per cycle with respect to the process temperature of the aluminum-containing film deposited by the deposition process, and FIG. 14 is a graph showing the film thickness per cycle of the aluminum-containing film deposited by the deposition process. As shown in FIG. 13, the growth per cycle (GPC) is in the range of 0.75 to 0.8 Å in a temperature range of 250 to 500 ° C. Since the growth rate (GPC) of trimethyl aluminum (TMA) per cycle is about 1.0 Å in the same temperature range, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to one embodiment of the present invention is excellent in the case of using trimethyl aluminum It can be confirmed that the growth rate per cycle (GPC) is low. As shown in FIG. 14, it can be seen that the aluminum-containing film thickness deposited by the deposition process increases linearly as the deposition cycle progresses. Therefore, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to an embodiment of the present invention can easily control the thickness of the thin film according to the adjustment of the deposition cycle.
<실시예 3>≪ Example 3 >
피놀리디노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용한 알루미늄 함유막의 증착 및 증착된 알루미늄 함유막의 분석:Deposition of an aluminum containing film using a pyridridino diethyl aluminum compound as a precursor and analysis of the deposited aluminum containing film:
상기 <실험예 4>에서 수득된 피놀리디노 다이에틸알루미늄 화합물을 전구체로 이용하여 기판에 알루미늄 함유막 증착 실험을 수행하였다. 기판은 실리콘(Si) 웨이퍼를 사용하였으며, 증착 공정은 챔버 내에서 400 ℃의 공정 온도로 진행하였다. 피놀리디노 다이에틸알루미늄 화합물은 스테인리스 스틸(Stainless steel) 재질의 용기에 담아서 기화하였으며, 기화장치(Vaporizer)의 기화온도는 175 ℃로 설정하였다. 250 sccm의 유속을 갖는 아르곤(Ar) 기체를 캐리어 가스로 이용하였으며, 피놀리디노 다이에틸알루미늄 화합물은 LMF(Liguid Flow Meter)를 이용하여 분당 0.02 g의 공급속도로 공급되도록 하였다. 챔버 내로 피롤리디노 다이에틸알루미늄 화합물을 공급하는 공급관의 온도는 180 ~ 185 ℃의 온도범위로 유지하였다.An aluminum-containing film deposition experiment was performed on the substrate using the pyridridino diethylaluminum compound obtained in Experimental Example 4 as a precursor. A silicon (Si) wafer was used as the substrate, and the deposition process was carried out at a process temperature of 400 DEG C in the chamber. The pyrrolidino diethyl aluminum compound was vaporized in a container made of stainless steel, and the vaporization temperature of the vaporizer was set at 175 ° C. Argon (Ar) gas having a flow rate of 250 sccm was used as a carrier gas, and the pyrrolidino diethyl aluminum compound was fed at a feed rate of 0.02 g per minute using LMF (Liguid Flow Meter). The temperature of the feed line to feed the pyrrolidino diethyl aluminum compound into the chamber was maintained in the temperature range of 180 to 185 占 폚.
챔버 내의 공정압력은 0.3 torr로 조절하였으며, 피롤리디노 다이에틸알루미늄 화합물 기체가 O2와 교대로 기판에 접촉하도록 공정 조건을 제어하였다. 증착 공정은 0.6초간 피롤리디노 다이에틸알루미늄 화합물 기체 공급, 2초간 아르곤(Ar) 가스 공급, 1초간 O2 기체 공급 및 플라즈마 인가, 0.5초간 아르곤(Ar) 기체를 공급하는 주기를 이용하였다. 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 ICP-AES, ASE 성분 분석을 통해 확인하였다.The process pressure in the chamber was adjusted to 0.3 torr, and the process conditions were controlled such that the pyrrolidino diethyl aluminum compound gas alternately contacts the substrate with O 2 . In the deposition process, a period of supplying 0.6 g of pyrrolidino diethyl aluminum compound gas, 2 seconds of argon (Ar) gas supply, 1 second of O 2 gas supply and plasma, and 0.5 second of argon (Ar) gas was used. The aluminum-containing film deposited by the deposition process was confirmed by ICP-AES and ASE component analysis.
도 15는 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ICP-AES 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 도 16은 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 ASE 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 15 및 도 16에 나타난 바와 같이 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막에는 잔류 탄소(C)가 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, Al과 O의 원자퍼센트(Atomic Percent) 비가 Al : O = 2 : 3임이 확인되어 알루미늄 산화막(Al2O3)이 형성됨을 확인할 수 있다.15 is a graph showing the results of the ICP-AES component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process, and FIG. 16 is a graph showing the results of the ASE component analysis of the aluminum-containing film deposited by the deposition process. As shown in FIG. 15 and FIG. 16, it can be confirmed that the residual carbon (C) is not present in the aluminum-containing film deposited by the deposition process. In addition, it was confirmed that the atomic percent ratio of Al and O was Al: O = 2: 3, confirming that aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) was formed.
도 17은 200 주기(cycle)를 기준으로 상기 증착 공정에 의해 증착된 알루미늄 함유막의 막 두께를 공정온도에 대해 나타낸 그래프이다. 도 17에 나타난 바와 같이 350 ~ 450 ℃의 온도영역에서, 주기당 성장률(Growth Per Cycle, GPC)은 약 0.4 Å 수준을 나타낸다. 동일 온도영역에서 트리메틸알루미늄(TMA)의 주기당 성장률(GPC)는 약 1.0 Å 수준이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 트리메틸알루미늄(TMA)을 이용하는 경우에 비하여 주기당 성장률(GPC)이 낮은 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법에 의해 증착된 알루미늄 함유막은 증착 주기의 조절에 따라 박막 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 17 is a graph showing the film thickness of the aluminum-containing film deposited by the deposition process with respect to the process temperature based on 200 cycles. As shown in FIG. 17, the growth per cycle (GPC) is about 0.4 A in the temperature range of 350 to 450 ° C. Since the growth rate (GPC) of trimethyl aluminum (TMA) per cycle is about 1.0 Å in the same temperature range, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to one embodiment of the present invention is excellent in the case of using trimethyl aluminum It can be confirmed that the growth rate per cycle (GPC) is low. Therefore, the aluminum-containing film deposited by the thin film deposition method according to an embodiment of the present invention can easily control the thickness of the thin film according to the adjustment of the deposition cycle.
이상에서 본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, Therefore, the technical idea and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.
Claims (25)
<화학식 6>
<화학식 12>
상기 <화학식 6> 및 <화학식 12>에서 L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로 알킬기 중에서 선택된 어느 하나이고, R1 및 R2는 서로 연결되어 R1 및 R2가 결합되어 있는 질소원자와 함께 탄소수 3 내지 6의 사이클릭 아민기를 형성한다. Wherein the organic group 13 precursor is represented by any one of the following formulas (6) and (12).
(6)
≪ Formula 12 >
Wherein L 1 and L 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and R 1 and R 2 are each independently a group selected from the group consisting of a carbon number A cycloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, R 1 and R 2 are connected to each other to form a cyclic amine group having 3 to 6 carbon atoms together with a nitrogen atom bonded to R 1 and R 2 .
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 7>로 표시되는 것을 특징으로 하는, 유기 13족 전구체.
<화학식 7>
Wherein the organic Group 13 precursor is represented by Formula 7 below.
≪ Formula 7 >
상기 유기 13족 전구체는 하기 <화학식 13>으로 표시되는 것을 특징으로 하는, 유기 13족 전구체.
<화학식 13>
Wherein the organic Group 13 precursor is represented by Formula 13 below.
≪ Formula 13 >
상기 증착 공정은,
원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정 또는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정에 의해 수행되는, 박막 증착 방법.15. The method of claim 14,
The deposition process may include:
(ALD) process or a Chemical Vapor Deposition (CVD) process.
상기 화학 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)은,
유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)을 포함하는, 박막 증착 방법. 16. The method of claim 15,
The chemical vapor deposition (CVD)
A method of depositing a thin film, the method comprising metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
상기 증착 공정은,
챔버의 내부에 기판을 로딩하는 로딩단계;
상기 챔버의 내부에 로딩된 기판을 가열하는 가열단계;
상기 기판이 로딩된 챔버의 내부에 상기 유기 13족 전구체를 공급하는 공급단계;
상기 유기 13족 전구체를 상기 기판상에 흡착시켜 유기 13족 화합물 층을 형성하는 화합물 층 형성단계; 및
상기 기판에 열에너지, 플라즈마 또는 전기적 바이어스를 인가하여 상기 기판상에 상기 13족 원소 함유막을 형성하는 성막단계를 포함하는, 박막 증착 방법. 15. The method of claim 14,
The deposition process may include:
A loading step of loading a substrate inside the chamber;
A heating step of heating a substrate loaded in the chamber;
A supply step of supplying the organic group 13 precursor into the chamber in which the substrate is loaded;
A compound layer forming step of forming an organic Group 13 compound layer by adsorbing the organic Group 13 precursor on the substrate; And
Applying a thermal energy, a plasma, or an electrical bias to the substrate to form the film containing the Group 13 element on the substrate.
상기 가열단계는,
상기 기판을 50 ~ 800 ℃의 온도범위로 가열하는, 박막 증착 방법. 18. The method of claim 17,
In the heating step,
Wherein the substrate is heated to a temperature in the range of 50 to 800 占 폚.
상기 공급단계는,
상기 유기 13족 전구체를 20 ~ 100 ℃의 온도범위로 가열하여 상기 기판상으로 공급하는, 박막 증착 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the supplying step comprises:
Wherein the organic Group 13 precursor is heated to a temperature ranging from 20 to 100 占 폚 and supplied onto the substrate.
상기 공급단계는,
아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소 중에서 선택된 하나 이상의 캐리어가스와 상기 유기 13족 전구체를 혼합하여 상기 기판상으로 공급하는, 박막 증착 방법. 19. The method of claim 18,
Wherein the supplying step comprises:
Wherein at least one carrier gas selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He) and hydrogen is mixed with the organic group 13 precursor and supplied onto the substrate.
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄막 또는 갈륨막인, 박막 증착 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the Group 13 element-containing film is an aluminum film or a gallium film.
상기 공급단계는,
상기 기판상으로 수증기(H2O), 산소(O2) 및 오존(O3) 중에선 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급단계를 더 포함하는, 박막 증착 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the supplying step comprises:
Further comprising a reaction gas supplying step of supplying at least one reaction gas selected from among water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) onto the substrate.
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄 산화물막 또는 갈륨 산화물막인, 박막 증착 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the Group 13 element-containing film is an aluminum oxide film or a gallium oxide film.
상기 공급단계는,
상기 기판상으로 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 이산화질소(NO2) 및 질소(N2) 중에서 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급단계를 더 포함하는, 박막 증착 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the supplying step comprises:
Further comprising a reactive gas supplying step of supplying at least one reaction gas selected from ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), nitrogen dioxide (NO 2 ) and nitrogen (N 2 ) onto the substrate .
상기 13족 원소 함유막은 알루미늄 질화물막 또는 갈륨 질화물막인, 박막 증착 방법.25. The method of claim 24,
Wherein the Group 13 element-containing film is an aluminum nitride film or a gallium nitride film.
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