KR102215341B1 - Metal precursor and metal containing thin film prepared by using the same - Google Patents

Metal precursor and metal containing thin film prepared by using the same Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 우수한 열 안정성을 가져 고온공정에 유리하고, 그로인해 높은 생산성과 함께, 미세화 공정에서 발생하는 문제를 해결할 수 있으며, 액체 상태로 존재하여 높은 휘발성 및 충분한 증기압을 가져 화학 증착, 특히 유기금속 화학증착(MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition)이나 원자층 증착(ALD; atomic layer deposition) 공정을 통한 차세대 DRAM용 박막 형성에 유용한, 하기 화학식 1의 금속 전구체 및 이를 이용하여 제조된 금속 함유 박막이 제공된다:
[화학식 1]

Figure 112013095790008-pat00049

상기 식에서, M, R, Xa 내지 Xc 및 m은 명세서 중에서 정의한 바와 같다.In the present invention, it has excellent thermal stability, which is advantageous for high-temperature processes, thereby solving problems arising in the micronization process with high productivity, and being in a liquid state, it has high volatility and sufficient vapor pressure, so that chemical vapor deposition, especially organometallics The metal precursor of the following Formula 1 and a metal-containing thin film manufactured using the same, useful for forming a thin film for next-generation DRAM through a chemical vapor deposition (MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition) or atomic layer deposition (ALD) process Provided:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00049

In the above formula, M, R, X a to X c and m are as defined in the specification.

Description

금속 전구체 및 이를 이용하여 제조된 금속 함유 박막{METAL PRECURSOR AND METAL CONTAINING THIN FILM PREPARED BY USING THE SAME}A metal precursor and a metal-containing thin film prepared by using the same {METAL PRECURSOR AND METAL CONTAINING THIN FILM PREPARED BY USING THE SAME}

본 발명은 금속 전구체 및 이를 이용하여 제조된 금속 함유 박막에 관한 것이다.The present invention relates to a metal precursor and a metal-containing thin film prepared using the same.

최근 디램(DRAM; dynamic random access memory) 메모리 소자는 미세화 공정에 따라 셀의 크기가 작아지고 있다. 특히, 캐패시터(capacitor)의 하프피치(1/2 pitch)가 감소함에 따라 정전용량을 확보하기 위해 종횡비(aspect ratio)가 커지는 구조로 공정이 진행되고 있다. 따라서, 종래 유기금속 전구체를 사용하여 유기금속화학증착(MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition)방법 또는 원자층증착(ALD; atomic layer deposition)방법으로 캐패시터에 고-유전물질막(high-k film)을 증착할 경우 낮은 스텝커버리지(step-coverage)로 인하여 보이드(void) 형성 및 디펙(defect) 발생을 초래한다. 따라서 신규한 고-유전물질막이나 스텝커버리지 향상을 위해 고온공정에 필요한 열적으로 안정한 전구체의 개발이 필요한 상황이다.In recent years, dynamic random access memory (DRAM) memory devices have a smaller cell size according to a miniaturization process. In particular, as the half pitch of the capacitor decreases, the process is in progress with a structure in which the aspect ratio increases in order to secure capacitance. Therefore, a high- k film on the capacitor by using a conventional metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or an atomic layer deposition (ALD) method using a conventional organometallic precursor. In the case of evaporation, void formation and defects occur due to low step-coverage. Therefore, it is necessary to develop a new high-dielectric material film or a thermally stable precursor required for a high-temperature process to improve step coverage.

미국 특허 제6100414호(2000.08.08 등록)US Patent No. 6100414 (2000.08.08 registered)

본 발명의 목적은 우수한 열 안정성을 가져 고온공정에 유리하고, 그로인해 미세화 공정에서 발생하는 문제 해결 및 높은 생산성을 기대할 수 있으며, 액체 상태로 존재하여 높은 휘발성 및 충분한 증기압을 가져 유기금속화학증착(MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition) 또는 원자층증착(ALD; atomic layer deposition) 공정을 통한 차세대 DRAM용 박막 형성에 유용한 신규 금속 전구체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to have excellent thermal stability, which is advantageous for high-temperature processes, thereby solving problems arising in the micronization process and high productivity, and is present in a liquid state, resulting in high volatility and sufficient vapor pressure. It is to provide a new metal precursor useful for forming a thin film for next-generation DRAM through a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) or atomic layer deposition (ALD) process.

본 발명의 다른 목적은 상기 금속 전구체를 이용한 금속 함유 박막의 형성방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a metal-containing thin film using the metal precursor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 금속 전구체를 이용하여 제조된 금속 함유 박막 및 이를 포함하는 반도체 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a metal-containing thin film manufactured using the metal precursor and a semiconductor device including the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예에 따르면 하기 화학식 1의 금속 전구체를 제공한다:In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a metal precursor of the following formula 1 is provided:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112013095790008-pat00001
Figure 112013095790008-pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,

Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 NRaRb 또는 -ORc이고,X a and X b are each independently NR a R b or -OR c ,

Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이고,X c is -(NR d )- or -O-,

Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,

R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고 R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and

m은 0 내지 4의 정수이다.m is an integer from 0 to 4.

상기한 금속 함유 박막 형성용 금속 전구체는 상기 화학식 1에 있어서, M이 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, Xa 및 Xb이 각각 독립적으로 -NRaRb이고, Xc가 -(NRd)- 또는 -O-이며, Ra, Rb 및 Rd이 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 및 tert-부틸기로 이루어진 군에서 선택되며, 그리고, m이 0의 정수인 화합물일 수 있다.The metal precursor for forming a metal-containing thin film is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti in Formula 1, X a and X b are each independently -NR a R b , and X c is- (NR d )- or -O-, and R a , R b and R d are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group And, it may be a compound in which m is an integer of 0.

또한, 상기 금속 함유 박막 형성용 금속 전구체는 (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄 (Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노) 티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEtMe)2), 3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 하프늄(Cp(CH2)3OHf(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 티타늄(Cp(CH2)3OTi(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 티타늄(Cp(CH2)3OTi(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노) 지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEtMe)2), ((3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스 (에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEtMe)2) 및 (3-시클로펜타디에닐프로폭시) 비스(에틸메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3OTi(NEtMe)2)으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.In addition, the metal precursor for forming the metal-containing thin film is (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclo Pentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(diethylamino) zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclo Pentadienylpropylamino) bis(diethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi (NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis (ethylmethylamino) zirconium (Cp (CH 2 ) 3 NMeZr (NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclo Pentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NEtMe) 2 ), 3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) Bis(dimethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino) Hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(diethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NEt 2 ) 2 ), (3 -Cyclopentadienylph Lopoxy)bis(ethylmethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEtMe) 2 ), ((3-cyclopentadienylpropoxy)bis (ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf (NEtMe) 2 ) and (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NEtMe) 2 ) may be selected from the group consisting of.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 3의 화합물을 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속(M)을 포함하는 하기 화학식 2의 화합물과 반응시키거나; 또는 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하고, 이를 하기 화학식 5의 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 상기 화학식 1의 금속 함유 박막 형성용 금속 전구체의 제조 방법이 제공된다:According to another embodiment of the present invention, the compound of Formula 3 is reacted with the compound of Formula 2 including a metal (M) selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti; Alternatively, the preparation of a metal precursor for forming a metal-containing thin film of formula 1 comprising the step of reacting a compound of formula 3 with a compound of formula 4 to prepare a compound of formula 6 and reacting it with a compound of formula 5 Methods are provided:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112013095790008-pat00002
Figure 112013095790008-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112013095790008-pat00003
Figure 112013095790008-pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112013095790008-pat00004
Figure 112013095790008-pat00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112013095790008-pat00005
Figure 112013095790008-pat00005

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112013095790008-pat00006
Figure 112013095790008-pat00006

상기 화학식 2 내지 6에서, In Formulas 2 to 6,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,

M'은 Li 또는 Na이고, M'is Li or Na,

X은 -NRaRb 또는 -ORc이고,X is -NR a R b or -OR c ,

Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이며, X c is -(NR d )- or -O-,

Y, Ya 및 Yb는 각각 독립적으로 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택되고,Y, Y a and Y b are each independently selected from the group consisting of Cl, Br and I,

Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,

R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,

R'은 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고 R'is a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and

m은 0 내지 4의 정수이다.m is an integer from 0 to 4.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하는 단계를 포함하는 금속 함유 박막의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the metal precursor of Formula 1, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb) , Depositing a mixture of a second metal precursor containing at least one metal (M") selected from barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and lanthanide atoms on a substrate for forming a metal-containing thin film A method of manufacturing a thin film containing metal is provided.

상기 제조방법에 있어서, 상기 증착은 유기금속 화학증착법 또는 원자층 증착법을 이용하여 실시될 수 있다.In the above manufacturing method, the deposition may be carried out using an organic metal chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method.

또한, 상기 증착은, 반응기 내에 위치하는 금속 박막 형성용 기판 위로 하기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 상기 제2금속 전구체의 혼합물을 공급하는 단계, 그리고 반응기 내에 반응성 가스를 공급한 후, 반응성 가스의 존재하에서 열처리, 플라즈마 처리 및 광 조사로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 처리 공정을 실시하는 단계에 의해 실시될 수도 있다.In addition, in the deposition, supplying a metal precursor of the following Formula 1 or a mixture of the metal precursor of Formula 1 and the second metal precursor on a substrate for forming a metal thin film located in the reactor, and supplying a reactive gas into the reactor After that, in the presence of a reactive gas, it may be carried out by performing any one treatment step selected from the group consisting of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation.

그리고, 상기 반응성 가스는 수증기, 산소, 오존, 수소, 암모니아, 히드라진 및 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.In addition, the reactive gas may be selected from the group consisting of steam, oxygen, ozone, hydrogen, ammonia, hydrazine, and silane.

또한, 상기 금속 함유 박막은 하기 화학식 7의 화합물을 포함할 수 있다: In addition, the metal-containing thin film may include a compound represented by Formula 7:

[화학식 7][Formula 7]

(M1-aM"a)Ob (M 1-a M" a )O b

상기 식에서,In the above formula,

a는 0 ≤ a < 1 이고,a is 0 ≤ a <1,

b는 0 < b ≤ 2 이며, b is 0 <b ≤ 2,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, 그리고 M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti, and

M"은 규소, 티타늄, 게르마늄, 스트론튬, 니오브, 바륨, 하프늄, 탄탈륨 및 란탄족 원자로부터 선택된 것이다.M" is selected from silicon, titanium, germanium, strontium, niobium, barium, hafnium, tantalum and lanthanide atoms.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하여 제조된 금속 함유 박막이 제공된다:According to another embodiment of the present invention, the metal precursor of Formula 1, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb) , Barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and a mixture of a second metal precursor containing at least one metal (M") selected from lanthanide atoms is deposited on a substrate for forming a metal-containing thin film. A metal-containing thin film is provided:

상기한 금속 함유 박막은 하기 화학식 7의 화합물을 포함할 수 있다:The metal-containing thin film may include a compound represented by the following formula (7):

[화학식 7][Formula 7]

(M1-aM"a)Ob (M 1-a M" a )O b

상기 식에서,In the above formula,

a는 0 ≤ a < 1 이고,a is 0 ≤ a <1,

b는 0 < b ≤ 2 이며, b is 0 <b ≤ 2,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, 그리고 M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti, and

M"은 규소, 티타늄, 게르마늄, 스트론튬, 니오브, 바륨, 하프늄, 탄탈륨 및 란탄족 원자로부터 선택된 것이다.M" is selected from silicon, titanium, germanium, strontium, niobium, barium, hafnium, tantalum and lanthanide atoms.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하여 제조된 금속 함유 박막을 포함하는 반도체 소자가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the metal precursor of Formula 1, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb) , Barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and a mixture of a second metal precursor containing at least one metal (M") selected from lanthanide atoms is deposited on a substrate for forming a metal-containing thin film. A semiconductor device comprising a metal-containing thin film is provided.

상기한 반도체 소자는 임의 접근 메모리(RAM)용 금속 절연체 금속(MIM)을 포함하는 것일 수 있다.The semiconductor device described above may include a metal insulator metal (MIM) for a random access memory (RAM).

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specifics of the embodiments of the present invention are included in the detailed description below.

본 발명의 목적은 우수한 열 안정성을 가져 고온공정에 유리하고, 그로인해 미세화 공정에서 발생하는 문제 해결 및 높은 생산성을 기대할 수 있으며, 액체 상태로 존재하여 높은 휘발성 및 충분한 증기압을 가져 MOCVD 또는 ALD 공정을 통한 차세대 DRAM용 박막 형성에 유용한 신규 금속 전구체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to have excellent thermal stability, which is advantageous for high-temperature processes, thereby solving problems arising from the micronization process and expecting high productivity, and is present in a liquid state, so that it has high volatility and sufficient vapor pressure, so that MOCVD or ALD processes can be performed. It is to provide a new metal precursor useful for forming a thin film for next-generation DRAM.

도 1은 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체에 대한 열 중량 분석 그래프이다.
도 2는 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체에 대한 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 3는 시험예 3에서 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체를 각각 이용하여 원자층 증착법(ALD)에 따른 금속 함유 박막 형성시, 온도에 따른 증착률 변화를 관찰한 그래프이다.
도 4a는 시험예 4에서 실시예 1-1 및 비교예 1에서 제조한 금속 전구체를 각각 이용하여 원자층 증착법에 따른 금속 함유 박막 형성시. 금속 전구체의 주입 시간에 따른 증착률 변화 그래프이고, 도 4b는 오존 주입 시간에 따른 증착률 변화 그래프이다.
도 5는 시험예 5에서 실시예 1-1의 금속 전구체를 이용하여 형성한 금속 함유 박막의 AES(Auger Electron Spectroscopy)분석 그래프이다.
도 6a 및 6b는 시험예 5에서 실시예 1-1의 금속 전구체를 각각 이용하여 형성한 금속 함유 박막의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석 그래프로, 도 6a는 Zr3d 스캔을, 그리고 도 6b는 O1s 스캔을 각각 나타낸다.
도 7a 내지 7c는 시험예 5에서 실시예 1-1 및 비교예 1, 2의 금속 전구체를 각각 이용하여 형성한 금속 함유 박막의 SIMS(Secondary ion Mass spectroscopy) 분석 그래프이다.
도 8은 실시예 1-1의 전구체를 ALD 증착하여 형성한 금속 함유 박막의 HR-TEM(High-Resolution Transmission Electron Microscopy)분석 사진이다.
1 shows Example 1-1 and Comparative Example It is a thermogravimetric analysis graph for the metal precursors prepared in 1 and 2.
2 shows Example 1-1 and Comparative Example Differential scanning calorimetry graphs for the metal precursors prepared in steps 1 and 2.
3 is an observation of a change in deposition rate depending on temperature when forming a metal-containing thin film according to the atomic layer deposition method (ALD) using the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 in Test Example 3, respectively. It is a graph.
Figure 4a is a case of forming a metal-containing thin film according to the atomic layer deposition method using the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Example 1 in Test Example 4, respectively. It is a graph of the deposition rate change according to the injection time of the metal precursor, and FIG. 4B is a graph of the deposition rate change according to the ozone injection time.
5 is a graph of AES (Auger Electron Spectroscopy) analysis of a metal-containing thin film formed using the metal precursor of Example 1-1 in Test Example 5. FIG.
6A and 6B are XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis graphs of a metal-containing thin film formed using each of the metal precursors of Example 1-1 in Test Example 5, FIG. 6A is a Zr3d scan, and FIG. 6B is Each of the O1s scans is shown.
7A to 7C are SIMS (Secondary ion Mass spectroscopy) analysis graphs of a metal-containing thin film formed using the metal precursors of Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 in Test Example 5, respectively.
8 is an HR-TEM (High-Resolution Transmission Electron Microscopy) analysis photograph of a metal-containing thin film formed by ALD deposition of the precursor of Example 1-1.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is intended to illustrate specific embodiments and to be described in detail in the detailed description, since various transformations may be applied and various embodiments may be provided. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as'comprise' or'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '알킬기'는 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 의미하며, 상기 알킬기는 1차 알킬기, 2차 알킬기 및 3차 알킬기를 포함한다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, 이소헥실기 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, unless otherwise specified, an'alkyl group' refers to a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and the alkyl group includes a primary alkyl group, a secondary alkyl group, and a tertiary alkyl group. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, A hexyl group, an isohexyl group, and the like, but are not limited thereto.

본 발명은 우수한 열 안정성을 가져 고온공정에 유리하고, 그로인해 미세화 공정에서 발생하는 문제 해결 및 높은 생산성을 기대할 수 있으며, 액체 상태로 존재하여 높은 휘발성 및 충분한 증기압을 가져 MOCVD 또는 ALD 공정을 통한 DRAM용 박막 형성에 유용한 신규 금속 전구체를 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention has excellent thermal stability and is advantageous for high-temperature processes, thereby solving problems occurring in the micronization process and expecting high productivity. Since it exists in a liquid state, it has high volatility and sufficient vapor pressure, so that DRAM through MOCVD or ALD process It is characterized by providing a novel metal precursor useful for forming a thin film.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 금속 함유 박막 형성용 금속 전구체는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물일 수 있다: That is, the metal precursor for forming a metal-containing thin film according to an embodiment of the present invention may be a compound having a structure represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112013095790008-pat00007
Figure 112013095790008-pat00007

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,

Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 -NRaRb 또는 -ORc이고, X a and X b are each independently -NR a R b or -OR c ,

Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이고, X c is -(NR d )- or -O-,

Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, 바람직하게는 수소원자(H), 메틸기(-CH3), 에틸기(-CH2CH3), 프로필기(-(CH2)2CH3), 이소프로필기(-CH(CH3)2), n-부틸기(-(CH2)3CH3) 및 tert-부틸기(-C(CH3)3)로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, preferably a hydrogen atom (H), a methyl group (-CH 3 ), an ethyl group (-CH 2 CH 3 ), a propyl group (- (CH 2 ) 2 CH 3 ), isopropyl group (-CH(CH 3 ) 2 ), n-butyl group (-(CH 2 ) 3 CH 3 ) and tert-butyl group (-C(CH 3 ) 3 ) It may be selected from the group consisting of,

R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 및 tert-부틸기로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 그리고Each R is independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and preferably may be selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group, and

m은 0 내지 4의 정수이다.m is an integer from 0 to 4.

구체적으로, 상기 금속전구체는 (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEtMe)2), 3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 티타늄(Cp(CH2)3OTi(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3OTi(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEtMe)2), ((3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEtMe)2) 또는 (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)티타늄 (Cp(CH2)3OTi(NEtMe)2) 등일 수 있다.Specifically, the metal precursor is (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis (dimethylamino) zirconium (Cp (CH 2 ) 3 NMeZr (NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropyl Amino) bis (dimethylamino) hafnium (Cp (CH 2 ) 3 NMeHf (NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis (dimethylamino) titanium (Cp (CH 2 ) 3 NMeTi ( NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(diethylamino) zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropyl Amino) bis (diethylamino) hafnium (Cp (CH 2 ) 3 NMeHf (NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis (dimethylamino) titanium (Cp (CH 2 ) 3 NMeTi (NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropyl Amino) bis (ethylmethylamino) hafnium (Cp (CH 2 ) 3 NMeHf (NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis (ethylmethylamino) titanium (Cp (CH 2 ) 3 NMeTi (NEtMe) 2 ), 3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino ) Hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NMe 2 ) 2 ), (3 -Cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino) hafnium (Cp( CH 2 ) 3 OHf(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(diethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadie Nylpropoxy)bis(ethylmethylamino) Leconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEtMe) 2 ), ((3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NEtMe) 2 ) or (3 -Cyclopentadienylpropoxy)bis(ethylmethylamino)titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NEtMe) 2 ) and the like.

이중에서도, 상기 화학식 1에서 상기 M은 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, Xa 및 Xb이 각각 독립적으로 -NRaRb이고, Xc가 -(NRd)- 또는 -O-이며, Ra, Rb 및 Rd가 각각 독립적으로 수소원자(H), 메틸기(-CH3), 에틸기(-CH2CH3), 프로필기(-(CH2)2CH3), 이소프로필기(-CH(CH3)2), n-부틸기(-(CH2)3CH3) 및 tert-부틸기(-C(CH3)3)로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, m이 0의 정수인 화합물이 보다 바람직할 수 있다. Among them, in Formula 1, M is selected from the group consisting of Zr, Hf, and Ti, and X a and X b are each independently -NR a R b , and X c is -(NR d )- or -O -And R a , R b and R d are each independently a hydrogen atom (H), a methyl group (-CH 3 ), an ethyl group (-CH 2 CH 3 ), a propyl group (-(CH 2 ) 2 CH 3 ), It is selected from the group consisting of isopropyl group (-CH(CH 3 ) 2 ), n-butyl group (-(CH 2 ) 3 CH 3 ) and tert-butyl group (-C(CH 3 ) 3 ), and m The compound which is this integer of 0 may be more preferable.

상기와 같은 구조를 갖는 금속 전구체는, Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속(M)을 포함하는 하기 화학식 2의 화합물과 시클로펜타디엔닐기를 포함하는 하기 화학식 3의 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:The metal precursor having the above structure is a step of reacting a compound of the following formula (2) containing a metal (M) selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti and a compound of the following formula (3) containing a cyclopentadienyl group It can be prepared by a manufacturing method comprising:

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112013095790008-pat00008
Figure 112013095790008-pat00008

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112013095790008-pat00009
Figure 112013095790008-pat00009

상기 화학식 2 및 3에서 M, Xc, R 및 m은 앞서 정의한 바와 동일하며,In Formulas 2 and 3, M, X c , R and m are the same as defined above,

X은 -NRaRb 또는 -ORc이고, 이때 Ra 내지 Rc는 앞서 정의한 바와 동일하며, 그리고 X is -NR a R b or -OR c , wherein R a to R c are the same as previously defined, and

R'은 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이다.R'is a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group.

이하 제시된 반응식들을 참조하여 본 발명에 따른 금속 전구체의 제조방법을 보다 상세히 설명한다. 제시된 반응식들은 본 발명을 설명하기 위한 일 예일뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.A method of preparing a metal precursor according to the present invention will be described in more detail with reference to the reaction equations presented below. The presented reaction schemes are only examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 금속 전구체는 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속(M)을 포함하는 하기 화학식 2의 화합물과 시클로펜타디엔닐기를 포함하는 하기 화학식 3의 화합물의 반응에 의해 제조될 수 있다:The metal precursor according to the present invention is a compound of the following formula (3) including a compound of the following formula (2) and a cyclopentadienyl group containing a metal (M) selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti as shown in Scheme 1 below. It can be prepared by the reaction of:

[반응식 1] [Scheme 1]

Figure 112013095790008-pat00010
Figure 112013095790008-pat00010

상기 반응식 1에서, M, R, R', X, Xa 내지 Xc 및 m은 앞서 정의한 바와 동일하다.In Scheme 1, M, R, R', X, X a to X c and m are the same as defined above.

상기 화학식 2의 화합물은 금속 전구체 화합물에 금속(M)을 제공하는 원료물질로서, 하기 반응식 2에서와 같이 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속(M)을 포함하는 하기 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5의 화합물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다:The compound of Formula 2 is a raw material for providing a metal (M) to the metal precursor compound, and the compound of Formula 4 including a metal (M) selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti as shown in Scheme 2 below. Can be prepared by reacting with a compound of formula (5):

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112013095790008-pat00011
Figure 112013095790008-pat00011

상기 반응식 2에서, M 및 X는 앞서 정의한 바와 동일하며, M'은 Li 또는 Na이고, 그리고 Y는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다. In Scheme 2, M and X are the same as defined above, M'is Li or Na, and Y is selected from the group consisting of Cl, Br and I.

상기 화학식 4의 화합물은 Zr, Hf 또는 Ti를 포함하는 염화물일 수 있으며, 구체적인 예로는 ZrCl4, HfCl4 또는 TiCl4 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The compound of Formula 4 may be a chloride containing Zr, Hf, or Ti, and specific examples include ZrCl 4 , HfCl 4 or TiCl 4 , but are not limited thereto.

또 상기 화학식 5의 화합물은 금속(M')을 포함하는 아마이드계 화합물 및 알콕시드계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 구체적인 예로는 LiNMe2, LiNEt2, LiNEtMe, LiOMe 또는 NaOMe 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 작용기들에서 Me는 메틸기를, Et는 에틸기를 의미한다. In addition, the compound of Formula 5 may be selected from the group consisting of an amide compound and an alkoxide compound including a metal (M'). Specific examples may include LiNMe 2 , LiNEt 2 , LiNEtMe, LiOMe or NaOMe, but are not limited thereto. In addition, in the functional groups, Me means a methyl group and Et means an ethyl group.

일례로, 상기 화학식 4의 화합물로서 LiNMe2를 사용하는 경우, 금속 원료물질과의 반응 결과로 M(NMe2)4의 화합물이 제조될 수 있다.For example, when LiNMe 2 is used as the compound of Formula 4, a compound of M(NMe 2 ) 4 may be prepared as a result of reaction with a metal raw material.

상기 화학식 4의 화합물과 화학식 5의 화합물과의 반응은 저온 조건에서 실시하는 것이 바람직하며, 각 화합물의 사용량은 화학양론적으로 결정될 수 있다. The reaction between the compound of Formula 4 and the compound of Formula 5 is preferably carried out under low temperature conditions, and the amount of each compound may be determined stoichiometrically.

또한, 본 발명에 따른 금속 전구체의 제조에 사용되는 상기 시클로펜다디엔기를 포함하는 상기 화학식 3의 화합물의 구체적인 예로는, Cp(CH2)3NHCH3 또는 Cp(CH2)3OH 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, specific examples of the compound of Formula 3 including the cyclopentadiene group used in the preparation of the metal precursor according to the present invention include Cp(CH 2 ) 3 NHCH 3 or Cp(CH 2 ) 3 OH, etc. However, it is not limited thereto.

상기한 화학식 3의 화합물은 상업적으로 입수하여 사용할 수도 있고, 또는 다양한 제조 방법에 따라 제조될 수 있다.The compound of Formula 3 may be commercially obtained and used, or may be prepared according to various manufacturing methods.

일례로 상기 화학식 3에서 Xc가 -(NRd)-이고, Rd 및 R'이 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기인 화합물의 경우, 하기 반응식 3에서와 같은 반응에 따라 제조할 수 있다. For example, in the case of a compound in Formula 3 wherein X c is -(NR d )-, R d and R'are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, according to the reaction as in Scheme 3 below Can be manufactured.

[반응식 3][Scheme 3]

Figure 112013095790008-pat00012
Figure 112013095790008-pat00012

상기 반응식 3에서, R, R', m은 앞서 정의한 바와 동일하며, Z는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In Scheme 3, R, R', m are the same as previously defined, and Z is selected from the group consisting of Cl, Br and I.

상세하게는, 상기 화학식 3a의 3-아미노프로판올을 에틸 포메이트와 같은 알킬포메이트계 화합물과 아마이드 반응시켜 화학식 3b의 화합물을 제조하는 단계; 상기 화학식 3b의 화합물을 LiAlH4와 같은 환원제를 사용하여 환원반응시켜 화학식 3c의 화합물을 제조하는 단계; 상기 화학식 3c의 화합물을 브롬화수소(HBr)와 같은 할로겐화수소와의 환류 반응으로 화학식 3d의 화합물을 제조하는 단계; 그리고 상기 화학식 3d의 화합물을 화학식 3e의 금속 시클로펜타디엔과 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 화학식 3의 화합물이 제조될 수 있다.Specifically, preparing a compound of Formula 3b by reacting the 3-aminopropanol of Formula 3a with an alkyl formate-based compound such as ethyl formate with an amide; Reducing the compound of Formula 3b using a reducing agent such as LiAlH 4 to prepare a compound of Formula 3c; Preparing a compound of Formula 3d by refluxing the compound of Formula 3c with a hydrogen halide such as hydrogen bromide (HBr); And the compound of Formula 3 may be prepared by a manufacturing method comprising the step of reacting the compound of Formula 3d with the metal cyclopentadiene of Formula 3e.

다른 방법으로 하기 반응식 4에서와 같이, 화학식 3f의 1,3-디할로겐화알킬을 화학식 3e의 금속 시클로펜타디엔과 반응시켜 화학식 3g의 화합물을 제조하는 단계; 그리고 상기 화학식 3g의 화합물을 화학식 3h의 아민계 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 화학식 3의 화합물이 제조될 수도 있다. Alternatively, as in Scheme 4 below, reacting 1,3-dihalogenated alkyl of Formula 3f with metal cyclopentadiene of Formula 3e to prepare a compound of Formula 3g; In addition, the compound of Formula 3 may be prepared by a method comprising reacting the compound of Formula 3g with the amine compound of Formula 3h.

[반응식 4][Scheme 4]

Figure 112013095790008-pat00013
Figure 112013095790008-pat00013

상기 반응식 4에서, M', R, R', Z 및 m은 앞서 정의한 바와 동일하다.In Scheme 4, M', R, R', Z and m are the same as defined above.

또 다른 방법으로 하기 반응식 5에서와 같이, 하기 화학식 3h의 아미노-3-할로겐화알킬 할로겐산염을 하기 화학식 3e의 금속 시클로펜타디엔과 반응시켜 하기 화학식 3i의 화합물을 제조하는 단계, 그리고 화학식 3i의 화합물을 하기 화학식 3j의 알데히드계 화합물과 리덕티브아미네이션 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 화학식 3의 화합물이 제조될 수도 있다:As another method, as in Scheme 5 below, reacting an amino-3-halogenated alkyl halide of Formula 3h with a metal cyclopentadiene of Formula 3e to prepare a compound of Formula 3i, and a compound of Formula 3i The compound of Formula 3 may be prepared by a method comprising the step of reacting the aldehyde-based compound of Formula 3j with a reductive amination reaction:

[반응식 5][Scheme 5]

Figure 112013095790008-pat00014
Figure 112013095790008-pat00014

상기 반응식 5에서, M', R, R', Z 및 m은 앞서 정의한 바와 동일하다.In Scheme 5, M', R, R', Z and m are the same as previously defined.

상기한 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물과의 반응은 저온의 조건에서 실시하는 것이 바람직하며, 각 화합물의 사용량은 화학양론적으로 결정될 수 있다.The reaction between the compound of Formula 2 and the compound of Formula 3 is preferably carried out under low temperature conditions, and the amount of each compound may be determined stoichiometrically.

상기와 같은 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물의 반응에 의해 화학식 1의 금속 전구체가 제조된다.The metal precursor of Formula 1 is prepared by the reaction of the compound of Formula 2 and the compound of Formula 3 as described above.

또 다른 방법으로, 본 발명에 따른 화학식 1의 금속 전구체는 하기 반응식 6에서와 같이 화학식 3의 화합물을 화학식 4의 화합물과 반응시켜 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계; 그리고 화학식 6의 화합물을 화학식 5의 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수도 있다:In another method, the metal precursor of Formula 1 according to the present invention comprises the steps of preparing a compound of Formula 6 by reacting a compound of Formula 3 with a compound of Formula 4 as shown in Scheme 6 below; And it may be prepared by a manufacturing method comprising the step of reacting the compound of formula 6 with the compound of formula 5:

[반응식 6] [Scheme 6]

Figure 112013095790008-pat00015
Figure 112013095790008-pat00015

상기 반응식 6에서 M, M', R, Xa 내지 Xc, 및 m은 앞서 정의한 바와 동일하고, Y, Ya 및 Yb는 각각 독립적으로 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In Scheme 6, M, M', R, X a to X c , and m are the same as previously defined, and Y, Y a and Y b are each independently selected from the group consisting of Cl, Br and I.

상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 화학식 1의 금속 전구체는 분자내 고리를 형성하는 시클로펜타디엔닐기(cyclopentadienyl group, Cp)를 포함하는 비대칭의 4배위 화합물로, 적절한 분배(분배 온도에서 물리적 상태, 열 안정성), 넓은 자기-제한 원자층 증착(ALD) 범위를 가져 종래 디램 캐패시터의 고유전체막(지르코늄옥사이드막)을 형성하기 위해 사용되는 전구체들, 예를 들면 하기와 같은 구조를 갖는 TEMAZr, CpZr(NMe2)3, 또는 Cp(CH2)2NMeZr(NMe2)2 등에 비해 열적으로 보다 안정하며, MOCVD 및 ALD 공정에 더욱 유리하다. 따라서, 본 발명에 따른 금속 전구체는 디램의 캐패시터용 고-유전물질막에 응용이 가능하며, 응용 범위가 이에 한정되지는 않는다.The metal precursor of Formula 1 prepared by the above manufacturing method is an asymmetric quadruple compound containing a cyclopentadienyl group (Cp) forming an intramolecular ring, and is a suitable distribution (physical state at a distribution temperature, Thermal stability), precursors used to form a high dielectric film (zirconium oxide film) of a conventional DRAM capacitor with a wide range of self-limiting atomic layer deposition (ALD), for example, TEMAZr, CpZr having the following structures It is more thermally stable than (NMe 2 ) 3 , or Cp(CH 2 ) 2 NMeZr(NMe 2 ) 2 , and is more advantageous in MOCVD and ALD processes. Therefore, the metal precursor according to the present invention can be applied to a high-dielectric film for a capacitor of a DRAM, and the application range is not limited thereto.

Figure 112013095790008-pat00016
Figure 112013095790008-pat00017
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TEMAZr CpZr(NMe2)3 Cp(CH2)2NMeZr(NMe2)2 TEMAZr CpZr(NMe 2 ) 3 Cp(CH 2 ) 2 NMeZr(NMe 2 ) 2

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면 상기 화학식 1의 금속 전구체를 이용한 금속 함유 박막의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a metal-containing thin film using the metal precursor of Formula 1 is provided.

상기 제조방법은 금속 전구체로서 화학식 1의 화합물을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 증착에 의한 금속 박막의 제조방법에 따라 실시될 수 있으며, 구체적으로는 화학증착법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 방법으로 실시될 수 있다. The manufacturing method may be carried out according to a conventional method of manufacturing a metal thin film by vapor deposition, except that the compound of Formula 1 is used as a metal precursor, and specifically, chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition method. (atomic layer deposition, ALD), or the like.

구체적으로는, 반응기내에 존재하는 금속 박막 형성용 기판 위로 상기 화학식 1의 금속 전구체를 공급하는 단계, 및 상기 반응기 내에 반응성 가스를 공급하고, 열처리, 플라즈마 처리 및 광 조사로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 처리 공정을 실시하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. Specifically, the step of supplying the metal precursor of Formula 1 onto the substrate for forming a metal thin film existing in the reactor, and supplying a reactive gas into the reactor, and one selected from the group consisting of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation. It can be manufactured by a manufacturing method comprising the step of performing a treatment process of.

이하 각 단계별로 상세히 설명하면, 먼저, 화학식 1의 금속 전구체를 금속 박막 형성용 기판 위로 공급한다.Hereinafter, each step will be described in detail, first, a metal precursor of Formula 1 is supplied onto a substrate for forming a metal thin film.

이때 상기 금속 박막 형성용 기판으로는 기술적 작용으로 인하여 금속 박막에 의해 코팅될 필요가 있는, 반도체 제조에 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하다. 구체적으로는 규소 기판(Si), 실리카 기판(SiO2), 질화 규소 기판(SiN), 규소 옥시 니트라이드 기판 (SiON), 티타늄 니트라이드 기판(TiN), 탄탈륨 니트라이드 기판(TaN), 텅스텐 기판(W) 또는 귀금속 기판, 예를 들어 백금 기판(Pt), 팔라듐 기판(Pd), 로듐 기판(Rh) 또는 금 기판(Au) 등이 사용될 수 있다. At this time, the substrate for forming a metal thin film may be used without particular limitation as long as it is used for semiconductor manufacturing, which needs to be coated with a metal thin film due to a technical action. Specifically, silicon substrate (Si), silica substrate (SiO 2 ), silicon nitride substrate (SiN), silicon oxynitride substrate (SiON), titanium nitride substrate (TiN), tantalum nitride substrate (TaN), tungsten substrate (W) or a noble metal substrate, for example, a platinum substrate (Pt), a palladium substrate (Pd), a rhodium substrate (Rh), a gold substrate (Au), or the like may be used.

또, 상기 화학식 1의 금속 전구체의 공급은 휘발된 기체를 이송시키는 방법, 직접 액체 주입 방법 또는 금속 전구체를 유기 용매에 용해시켜 이송하는 액체 이송 방법이 이용될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 전구체를 휘발된 기체로 이송하는 방법은 금속 전구체가 들어 있는 용기를 항온조에 넣은 후 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 또는 질소 등의 비활성 가스로 버블링하여 금속 전구체를 증발시킨 후 금속 박막 형성용 기판 위로 이송시키거나, 또는 액체운반시스템(LDS: Liquid Delivery System)을 사용하여 액상의 금속 전구체를 기화기를 통해 기상으로 변화시킨 후 금속 박막 형성용 기판 위로 이송시킴으로써 실시될 있다.In addition, the supply of the metal precursor of Formula 1 may be a method of transporting a volatilized gas, a direct liquid injection method, or a liquid transport method of dissolving and transporting the metal precursor in an organic solvent. Specifically, the method of transferring the metal precursor to the volatilized gas is to evaporate the metal precursor by bubbling with an inert gas such as helium, neon, argon, krypton, xenon or nitrogen after placing a container containing the metal precursor in a thermostat. Then, it may be transferred onto a substrate for forming a metal thin film, or a liquid metal precursor is converted into a gas phase through a vaporizer using a liquid delivery system (LDS) and transferred onto a substrate for forming a metal thin film.

상기 화학식 1의 금속 전구체의 공급시, 최종 형성되는 금속 박막에서의 전기적 특성, 즉 정전용량을 더욱 개선시키기 위하여 제2 금속 전구체로서 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 금속 전구체를 선택적으로 더 공급할 수도 있다. When the metal precursor of Formula 1 is supplied, silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), and strontium are used as second metal precursors to further improve electrical properties, that is, capacitance, in the metal thin film that is finally formed. Sr), niobium (Nb), barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and a metal precursor containing at least one metal (M") selected from a lanthanide atom may be optionally further supplied.

구체적으로 상기 제2금속 전구체는 상기한 금속을 포함하는 알킬아마이드계 화합물 또는 알콕시계 화합물 일 수 있다. 일례로 상기 금속이 Si인 경우 제2금속 전구체로 SiH(N(CH3)2)3, Si(N(C2H5)2)4, Si(N(C2H5)(CH3))4, Si(N(CH3)2)4 Si(OC4H9)4, Si(OC2H5)4, Si(OCH3)4, Si(OC(CH3)3)4 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the second metal precursor may be an alkylamide compound or an alkoxy compound including the above metal. For example, when the metal is Si, SiH(N(CH 3 ) 2 ) 3 , Si(N(C 2 H 5 ) 2 ) 4 , Si(N(C 2 H 5 )(CH 3 ) as the second metal precursor ) 4 , Si(N(CH 3 ) 2 ) 4 Si(OC 4 H 9 ) 4 , Si(OC 2 H 5 ) 4 , Si(OCH 3 ) 4 , Si(OC(CH 3 ) 3 ) 4 etc. It may be used, but is not limited thereto.

상기 제2금속전구체의 공급은 화학식 1의 금속 전구체의 공급 방법과 동일한 방법으로 실시될 수 있으며, 상기 제2금속 전구체는 화학식 1의 금속 전구체와 함께 박막 형성용 기판 위로 공급될 수도 있고, 또는 금속 전구체의 공급 완료 이후 순차적으로 공급될 수도 있다. The supply of the second metal precursor may be performed in the same manner as the method of supplying the metal precursor of Formula 1, and the second metal precursor may be supplied together with the metal precursor of Formula 1 onto the substrate for thin film formation, or It may be sequentially supplied after the supply of the precursor is completed.

상기와 같은 화학식 1의 금속 전구체 및 선택적으로 제2금속 전구체는 상기 금속 박막 형성용 기판과 접촉시키기 위해 반응 챔버 내로 공급되기 전까지 150 내지 600℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 150 내지 450℃의 온도를 유지하는 것이 좋다.The metal precursor of Formula 1 and optionally the second metal precursor as described above are preferably maintained at a temperature of 150 to 600° C. before being supplied into the reaction chamber to contact the substrate for forming the metal thin film, and more preferably 150 It is good to maintain the temperature of to 450 ℃.

또, 금속 전구체의 공급 단계 후 반응성 가스의 공급에 앞서, 상기 화학식 1의 금속 전구체 및 선택적으로 제2금속 전구체의 기판 위로의 이동을 돕거나, 반응기 내가 증착에 적절한 압력을 갖도록 하며, 또한 반응기내 존재하는 불순물 등을 외부로 방출시키기 위하여, 반응기 내에 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등의 불활성 기체를 퍼징하는 공정이 실시될 수 있다. 이때 불활성 기체의 퍼징은 반응기내 압력이 1 내지 5Torr가 되도록 실시되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, after the supplying step of the metal precursor, prior to supplying the reactive gas, the metal precursor of Formula 1 and optionally the second metal precursor are assisted to move onto the substrate, or the inside of the reactor is made to have an appropriate pressure for deposition. In order to discharge existing impurities to the outside, a process of purging an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He) in the reactor may be performed. At this time, purging of the inert gas may be preferably carried out so that the pressure in the reactor is 1 to 5 Torr.

상기한 금속 전구체들의 공급 완료 후 반응성 가스를 반응기 내로 공급하고, 반응성 가스의 존재하에서 열처리, 플라즈마 처리 및 광 조사로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 처리 공정을 실시한다.After the supply of the metal precursors is completed, a reactive gas is supplied into the reactor, and in the presence of the reactive gas, one type of treatment process selected from the group consisting of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation is performed.

상기 반응성 가스로는 수증기(H2O), 산소, 오존(O3), 수소, 암모니아, 히드라진 및 실란 등이 사용될 수 있다. 이때 수증기, 산소, 오존 등과 같은 산화성 가스 존재 하에서 실시될 경우 금속 산화물 박막이 형성될 수 있고, 수소, 암모니아, 히드라진, 또는 실란 등의 환원성 가스 존재하에서 실시되는 경우 금속 단체 또는 금속 질화물의 박막이 형성될 수 있다.As the reactive gas, water vapor (H 2 O), oxygen, ozone (O 3 ), hydrogen, ammonia, hydrazine, and silane may be used. At this time, when conducted in the presence of oxidizing gases such as water vapor, oxygen, ozone, etc., a metal oxide thin film may be formed, and when conducted in the presence of a reducing gas such as hydrogen, ammonia, hydrazine, or silane, a metal alone or a thin film of metal nitride is formed. Can be.

상기 열처리, 플라즈마 처리 또는 광조사의 처리 공정은 금속 전구체의 증착을 위한 열에너지를 제공하기 위한 것으로, 통상의 방법에 따라 실시될 수 있다. 바람직하게는, 충분한 성장 속도로, 목적하는 물리적 상태와 조성을 갖는 금속 박막을 제조하기 위해서는 반응기내 기판의 온도가 100 내지 1000℃, 바람직하게는 300 내지 500℃가 되도록 상기 처리 공정을 실시하는 것이 바람직하다. The heat treatment, plasma treatment, or light irradiation treatment process is to provide thermal energy for depositing a metal precursor, and may be performed according to a conventional method. Preferably, in order to produce a metal thin film having a desired physical state and composition at a sufficient growth rate, it is preferable to perform the above treatment so that the temperature of the substrate in the reactor is 100 to 1000°C, preferably 300 to 500°C. Do.

또한, 상기 처리 공정시에도 앞서와 같이 반응성 가스의 기판 위로의 이동을 돕거나, 반응기 내가 증착에 적절한 압력을 갖도록 하며, 또한 반응기내 존재하는 불순물 또는 부산물 등을 외부로 방출시키기 위하여, 반응기 내에 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등의 불활성 기체를 퍼징하는 공정이 실시될 수 있다. In addition, during the treatment process, argon in the reactor helps to move the reactive gas onto the substrate as before, or to have a pressure suitable for deposition in the reactor, and to release impurities or by-products present in the reactor to the outside. A process of purging an inert gas such as (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He) may be performed.

상기와 같은, 금속 전구체의 투입, 반응성 가스의 투입, 그리고 불활성 가스의 투입하 처리 공정의 실시를 1싸이클로 하여. 1싸이클 이상 반복 실시함으로써 금속 함유 박막이 형성될 수 있다.As described above, the introduction of the metal precursor, the addition of the reactive gas, and the implementation of the treatment process under the introduction of an inert gas were carried out in one cycle. A metal-containing thin film can be formed by repeating one or more cycles.

구체적으로, 반응성 가스로서 산화성 가스를 사용할 경우 제조되는 금속 함유 박막은 하기 화학식 7의 금속 산화물을 포함할 수 있다:Specifically, when an oxidizing gas is used as the reactive gas, the metal-containing thin film prepared may include a metal oxide represented by the following Formula 7:

[화학식 7][Formula 7]

(M1-aM"a)Ob (M 1-a M" a )O b

상기 화학식 7에서,In Chemical Formula 7,

a는 0 ≤ a < 1 이고,a is 0 ≤ a <1,

b는 0 < b ≤ 2 이며, b is 0 <b ≤ 2,

M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, 그리고 M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti, and

M"은 제2금속 전구체로부터 유도되는 것으로, 규소, 티타늄, 게르마늄, 스트론튬, 니오브, 바륨, 하프늄, 탄탈륨 및 란탄족 원자로부터 선택된 것이다.M" is derived from a second metal precursor and is selected from silicon, titanium, germanium, strontium, niobium, barium, hafnium, tantalum and lanthanide atoms.

상기와 같은 금속 함유 박막의 제조방법은, 열 안정성이 우수한 금속 전구체를 이용함으로써 증착 공정시 종래에 비해 높은 온도에서 증착 공정 실시가 가능하고, 전구체의 열분해에 기인한 파티클 오염이나 탄소 등의 불순물 오염없이 고순도의 금속, 금속 산화물 또는 금속 질화물 박막을 형성할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 제조방법에 따라 형성된 금속 함유 박막은 반도체 소자에서의 고유전 물질막, 특히 반도체 메모리 소자에서의 DRAM, CMOS 등에 유용하다. In the method of manufacturing a metal-containing thin film as described above, by using a metal precursor with excellent thermal stability, it is possible to perform the deposition process at a higher temperature than the conventional one during the deposition process, and contamination of particles or impurities such as carbon due to thermal decomposition of the precursor. Without it, a high-purity metal, metal oxide or metal nitride thin film can be formed. Accordingly, the metal-containing thin film formed according to the manufacturing method of the present invention is useful as a high-k material film in a semiconductor device, especially a DRAM, CMOS, etc. in a semiconductor memory device.

이에 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기한 금속 함유 박막의 형성 방법에 의해 형성된 금속 함유 박막, 및 상기 박막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 구체적으로 상기 반도체 소자는 임의 접근 메모리(RAM)용 금속 절연체 금속(MIM)을 포함하는 반도체 소자일 수 있다.Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a metal-containing thin film formed by the method for forming the metal-containing thin film, and a semiconductor device including the thin film are provided. Specifically, the semiconductor device may be a semiconductor device including a metal insulator metal (MIM) for a random access memory (RAM).

또한 상기 반도체 소자는 소자내 DRAM 등 고유전특성이 요구되는 물질막에 본 발명에 따른 금속 함유 박막을 포함하는 것을 제외하고는 통상의 반도체 소자의 구성과 동일하므로, 본 명세서에서는 반도체 소자의 구성에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, the semiconductor device is the same as the configuration of a conventional semiconductor device, except that the metal-containing thin film according to the present invention is included in a material film requiring high dielectric properties such as DRAM in the device. Detailed descriptions of these are omitted.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

제조예 1-1. 3-Preparation Example 1-1. 3- NN -포밀아미노-1-프로판올의 합성 -Synthesis of formylamino-1-propanol

1ℓ 둥근바닥플라스크에 에틸 포메이트(222g, 3mol, 3eq.)를 넣고 0℃로 냉각한 후, 3-아미노프로판올(75g, 1mol, 1eq.)를 천천히 적가하였다. 투입 종료 후 혼합 용액의 온도를 상온으로 가온하고 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 결과의 용액을 감압증류하여 과량의 에틸 포메이트를 제거하였다. 별도의 정제 공정없이 목적 화합물로서 무색 액체의 3-N-포밀아미노-1-프로판올(103g, 100%)을 수득하였다. Ethyl formate (222g, 3mol, 3eq.) was added to a 1L round bottom flask, cooled to 0°C, and 3-aminopropanol (75g, 1mol, 1eq.) was slowly added dropwise. After the addition was completed, the temperature of the mixed solution was heated to room temperature and stirred for 12 hours. After the reaction was completed, the resulting solution was distilled under reduced pressure to remove excess ethyl formate. A colorless liquid 3- N -formylamino-1-propanol (103g, 100%) was obtained as the target compound without a separate purification process.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.18 (s, 1H), 6.42 (br, 1H), 3.68 (t, 2H), 3.46 (q, 2H), 3.08 (s, 1H), 1.72 (m, 2H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.18 (s, 1H), 6.42 (br, 1H), 3.68 (t, 2H), 3.46 (q, 2H), 3.08 (s, 1H), 1.72 (m, 2H)

제조예1-2. Preparation Example 1-2. NN -메틸아미노-1-프로판올의 합성 -Synthesis of methylamino-1-propanol

3ℓ 둥근바닥플라스크에 LiAlH4(100g, 2.6mol, 1.2eq)을 넣고, THF 1.3ℓ를 첨가한 후 교반하였다. 결과로 수득된 반응액을 0℃로 냉각한 후, 상기 제조예 1-1에서 제조한 3-N-포밀아미노-1-프로판올(223g, 2.1mol, 1eq.)를 THF 190㎖ 에 희석하여 제조한 용액을 천천히 적가하였다. 적가 완료 후, 환류 온도에서 3시간 교반하였다. 반응 종료 후, 결과로 수득된 반응액의 온도를 0℃로 냉각하고 증류수 97.2㎖를 천천히 적가한 후, 10% w/w NaOH 수용액 220㎖를 천천히 넣고 다시 증류수 97.2㎖를 천천히 투입하였다. 투입 완료 후 생성된 고체를 여과하고, 여액을 농축 후 분별 증류하여, 목적 화합물로서 무색 액체의 N-메틸아미노-1-프로판올(160g, 83 %)을 수득하였다. LiAlH 4 (100g, 2.6mol, 1.2eq) was added to a 3ℓ round bottom flask, and 1.3ℓ of THF was added, followed by stirring. The resulting reaction solution was cooled to 0°C, and then 3- N -formylamino-1-propanol (223g, 2.1mol, 1eq.) prepared in Preparation Example 1-1 was diluted in 190ml THF to prepare it. One solution was slowly added dropwise. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at reflux temperature for 3 hours. After the reaction was completed, the temperature of the resulting reaction solution was cooled to 0° C., and 97.2 ml of distilled water was slowly added dropwise, 220 ml of 10% w/w NaOH aqueous solution was slowly added, and 97.2 ml of distilled water was slowly added thereto. After completion of the addition, the resulting solid was filtered, and the filtrate was concentrated and fractionated to obtain a colorless liquid N -methylamino-1-propanol (160 g, 83%) as the target compound.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 3.45 (t, 2H), 3.3-2.8 (br, 1H), 2.50 (t, 2H), 2.16 (s, 3H), 1.44 (m, 2H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 3.45 (t, 2H), 3.3-2.8 (br, 1H), 2.50 (t, 2H), 2.16 (s, 3H), 1.44 (m, 2H)

제조예1-3. Preparation Example 1-3. NN -3-브로모프로필--3-Bromopropyl- NN -메틸아민 브롬산염의 합성 -Synthesis of methylamine bromate

1 ℓ 둥근바닥플라스크에 47~49% 브롬산(970g, 5.3mol, 3eq.)을 넣고, 0℃로 냉각한 후, 상기 제조예 1-2에서 제조한 N-메틸아미노-1-프로판올(160g, 1.8mol, 1eq.)를 천천히 적가하였다. 적가 완료후 환류 온도에서 6시간동안 교반하였다. 결과의 반응물에 대해 감압 증류로 과량의 물을 제거하고, 아세톤을 이용하여 재결정하였다. 결과로 생성된 고체를 여과 후 아세톤으로 세척하여, 목적 화합물로서 흰색 고체의 N-3-브로모프로필-N-메틸아민 브롬산염(292g, 70%)을 수득하였다.  47-49% bromic acid (970g, 5.3mol, 3eq.) was added to a 1 ℓ round bottom flask, cooled to 0°C, and then N -methylamino-1-propanol (160g) prepared in Preparation Example 1-2 , 1.8 mol, 1 eq.) was slowly added dropwise. After the addition was completed, the mixture was stirred at reflux for 6 hours. The resulting reactant was distilled under reduced pressure to remove excess water, and recrystallized using acetone. The resulting solid was filtered and washed with acetone to obtain a white solid N- 3-bromopropyl- N -methylamine bromate (292g, 70%) as the target compound.

1H NMR (300 MHz, D2O) δ 3.35 (t, 2H), 3.02 (t, 2H), 2.55 (s, 3H), 2.07 (m, 2H)
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ 3.35 (t, 2H), 3.02 (t, 2H), 2.55 (s, 3H), 2.07 (m, 2H)

제조예 1-4. 메틸-3-시클로펜타디엔일프로필아민(Cp(CHPreparation Example 1-4. Methyl-3-cyclopentadienylpropylamine (Cp(CH 22 )) 33 NHMe)의 합성 NHMe) synthesis

3 ℓ 반응기에 상기 제조예 1-3에서 제조한 N-3-브로모프로필-N-메틸아민 브롬산염(232g, 1mol, 1eq.)을 THF 1.3ℓ에 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다.  결과의 용액에 2M 소듐시클로펜타디엔 용액(1ℓ, 2mol, 2eq.)을 천천히 적가하고, 적가 완료 후 상온으로 가온하여 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 생성된 고체를 여과하고, 여액을 농축 후 분별 증류하여 목적 화합물로서 연노란색 액체로서 메틸-3-시클로펜타디엔일프로필아민(89g, 65%)을 수득하였다.In a 3 liter reactor, N- 3-bromopropyl- N -methylamine bromate (232 g, 1 mol, 1 eq.) prepared in Preparation Example 1-3 was dissolved in 1.3 liter of THF and then cooled to 0°C. 2M sodium cyclopentadiene solution (1ℓ, 2mol, 2eq.) was slowly added dropwise to the resulting solution, and after the addition was completed, the mixture was heated to room temperature and stirred for 12 hours. After the reaction was completed, the resulting solid was filtered, and the filtrate was concentrated and fractionated to obtain methyl-3-cyclopentadienylpropylamine (89g, 65%) as a light yellow liquid as the target compound.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 6.02-6.43 (m, 3H), 2.89-2.95 (m, 2H) 2.59 (m, 2H), 2.35-2.43 (m, 5H), 1.75 (m, 2H), 1.26 (br s, 1H).
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 6.02-6.43 (m, 3H), 2.89-2.95 (m, 2H) 2.59 (m, 2H), 2.35-2.43 (m, 5H), 1.75 (m, 2H) , 1.26 (br s, 1H).

제조예 1-5. 3-시클로펜타디엔일프로필알콜(Cp(CHPreparation Example 1-5. 3-cyclopentadienylpropyl alcohol (Cp(CH 22 )) 33 OH)의 합성 OH) synthesis

3 ℓ 반응기에 3-브로모프로판올(139g, 1mol, 1eq.)을 THF 1.3ℓ에 용해시킨 후 0℃로 냉각하였다.  결과의 용액에 2M 소듐시클로펜타디엔 용액(0.5ℓ, 1mol, 2eq.)을 천천히 적가하고, 적가 완료 후 상온으로 가온하여 12시간 교반하였다. 반응 종료 후 생성된 고체를 여과하고, 여액을 농축 후 분별 증류하여 목적 화합물로서 연노란색 액체로서 3-시클로펜타디엔일프로필알콜(62g, 50%)을 수득하였다.In a 3 liter reactor, 3-bromopropanol (139g, 1 mol, 1eq.) was dissolved in 1.3 liter of THF and then cooled to 0°C. 2M sodium cyclopentadiene solution (0.5ℓ, 1mol, 2eq.) was slowly added dropwise to the resulting solution, and after the addition was completed, the mixture was heated to room temperature and stirred for 12 hours. After the reaction was completed, the resulting solid was filtered, and the filtrate was concentrated and fractionated to obtain 3-cyclopentadienylpropyl alcohol (62 g, 50%) as a light yellow liquid as the target compound.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 6.01-6.23 (m, 3H), 3.89-3.92 (m, 2H) 2.59 (m, 2H), 2.31-2.35 (m, 2H), 1.85 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 6.01-6.23 (m, 3H), 3.89-3.92 (m, 2H) 2.59 (m, 2H), 2.31-2.35 (m, 2H), 1.85 (m, 2H) .

제조예 2-1. 테트라키스(디메틸아미노)지르코늄(IV) (Zr(NMePreparation Example 2-1. Tetrakis (dimethylamino) zirconium (IV) (Zr(NMe 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

LiNMe2 242g을 톨루엔 2L에 녹인 후 -20℃로 냉각하였다. 냉각 용액에 ZrCl4 233g을 투입한 후, 환류 온도에서 6시간동안 반응시켜 Zr(NMe2)4을 제조하였다.
After dissolving 242 g of LiNMe 2 in 2 L of toluene, it was cooled to -20°C. After adding 233 g of ZrCl 4 to the cooling solution, it was reacted at reflux for 6 hours to prepare Zr(NMe 2 ) 4 .

제조예 2-2. 테트라키스(디에틸아미노)지르코늄(IV) (Zr(NEtPreparation Example 2-2. Tetrakis (diethylamino) zirconium (IV) (Zr(NEt 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-1에서 LiNMe2 대신에 LiNEt2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 Zr(NEt2)4을 제조하였다.
Conducted in the same manner as in Preparation Example 2-1 except for using, instead of 2 LiNEt LiNMe 2 in Preparation Example 2-1 to prepare a Zr (NEt 2) 4.

제조예 2-3. 테트라키스(에틸메틸아미노)지르코늄(IV) (Zr(NEtMe)Preparation Example 2-3. Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium(IV) (Zr(NEtMe) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-1에서 LiNMe2 대신에 LiNEtMe를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 Zr(NEtMe)4을 제조하였다.
Zr(NEtMe) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that LiNEtMe was used instead of LiNMe 2 in Preparation Example 2-1.

제조예 2-4. 테트라키스(디메틸아미노)하프늄(IV) (Hf(NMePreparation Example 2-4. Tetrakis(dimethylamino)hafnium(IV) (Hf(NMe 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-1에서 ZrCl4대신에 HfCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 Hf(NMe2)4를 제조하였다.
Hf(NMe 2 ) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that HfCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-1.

제조예 2-5. 테트라키스(디에틸아미노)하프늄(IV) (Hf(NEtPreparation Example 2-5. Tetrakis(diethylamino)hafnium(IV) (Hf(NEt 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-2에서 ZrCl4대신에 HfCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-2에서와 동일한 방법으로 실시하여 Hf(NEt2)4를 제조하였다.
Hf(NEt 2 ) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-2, except that HfCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-2.

제조예 2-6. 테트라키스(에틸메틸아미노)하프늄(IV) (Hf(NEtMe)Preparation Example 2-6. Tetrakis(ethylmethylamino)hafnium(IV) (Hf(NEtMe) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-3에서 ZrCl4대신에 HfCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-3에서와 동일한 방법으로 실시하여 Hf(NEtMe)4를 제조하였다.
Hf(NEtMe) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-3, except that HfCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-3.

제조예 2-7. 테트라키스(디메틸아미노)티타늄(IV) (Ti(NMeManufacturing Example 2-7. Tetrakis (dimethylamino) titanium (IV) (Ti (NMe 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-1에서 ZrCl4대신에 TiCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 Ti(NMe2)4를 제조하였다.
Ti(NMe 2 ) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that TiCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-1.

제조예 2-8. 테트라키스(디에틸아미노)티타늄(IV) (Ti(NEtManufacturing Example 2-8. Tetrakis (diethylamino) titanium (IV) (Ti (NEt 22 )) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-2에서 ZrCl4대신에 TiCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-2에서와 동일한 방법으로 실시하여 Ti(NEt2)4를 제조하였다.
Ti(NEt 2 ) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-2, except that TiCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-2.

제조예 2-9. 테트라키스(에틸메틸아미노)티타늄(IV) (Ti(NEtMe)Manufacturing Example 2-9. Tetrakis (ethylmethylamino) titanium (IV) (Ti (NEtMe) 44 )의 제조) Of manufacture

제조예 2-3에서 ZrCl4대신에 TiCl4를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 2-3에서와 동일한 방법으로 실시하여 Ti(NEtMe)4를 제조하였다.
Ti(NEtMe) 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-3, except that TiCl 4 was used instead of ZrCl 4 in Preparation Example 2-3.

실시예 1-1. (메틸-3-시클로펜타디엔프로필아미도)비스(디메틸아미도)지르코늄(Cp(CHExample 1-1. (Methyl-3-cyclopentadienepropylamido)bis(dimethylamido)zirconium (Cp(CH 22 )) 33 NMeZr(NMeNMeZr (NMe 22 )) 22 ) 합성 ) synthesis

250㎖ 불꽃 건조 슈랭크 플라스크에 상기 제조예 2-1에서 제조한 Zr(NMe2)4 (15.6g, 58.4mmol, 1eq)을 넣고 톨루엔 25㎖를 첨가하여 용해시켰다. 결과로 수득된 용액을 -20℃로 냉각한 후, 상기 제조예 1-4에서 제조한 Cp(CH2)3NHMe(8.02g, 58.4mmol, 1eq.)을 천천히 적가하였다. 적가 종료 후 결과의 반응용액을 상온으로 가온하고, 40℃에서 15분간 교반하였다. 결과의 반응용액에 대해 감압 증류를 통하여 톨루엔 용매를 제거하고, 분별 증류를 실시하여 목적 화합물로서 하기와 같은 구조를 갖는 Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2 (17.38g, 90%)(i)를 무색 액체로 얻었다. Zr(NMe 2 ) 4 (15.6g, 58.4mmol, 1eq) prepared in Preparation Example 2-1 was added to a 250 ml flame-dried Schrank flask, and 25 ml of toluene was added to dissolve. After the resulting solution was cooled to -20°C, Cp(CH 2 ) 3 NHMe (8.02g, 58.4mmol, 1eq.) prepared in Preparation Example 1-4 was slowly added dropwise. After the dropwise addition was completed, the resulting reaction solution was heated to room temperature and stirred at 40°C for 15 minutes. The resulting reaction solution was distilled under reduced pressure to remove the toluene solvent, and subjected to fractional distillation to form Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 (17.38g, 90%) i) was obtained as a colorless liquid.

Figure 112013095790008-pat00019
(1a)
Figure 112013095790008-pat00019
(1a)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.95 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.21 (s, 3H), 2.91 (s, 12H), 2.76 (m, 2H), 2.50 (m, 2H), 1.79 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.95 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.21 (s, 3H), 2.91 (s, 12H), 2.76 (m, 2H), 2.50 ( m, 2H), 1.79 (m, 2H).

실시예 1-2. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노) 지르코늄(Cp(CHExample 1-2. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(diethylamino) zirconium (Cp(CH 22 )) 33 NMeZr(NEtNMeZr(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-2에서 제조한 Zr(NEt2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeZr(NEt2)2을 수득하였다.Except for using Zr(NEt 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-2 instead of Zr(NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00020
(1b)
Figure 112013095790008-pat00020
(1b)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.98 (t, 2H), 5.79 (t, 2H), 3.35 (q, 8H), 3.20 (s, 3H), 2.77 (t, 2H), 2.50(m, 2H), 1.79 (m, 2H), 1.01(t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.98 (t, 2H), 5.79 (t, 2H), 3.35 (q, 8H), 3.20 (s, 3H), 2.77 (t, 2H), 2.50 ( m, 2H), 1.79 (m, 2H), 1.01 (t, 12H).

실시예 1-3. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노) 지르코늄(Cp(CHExample 1-3. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) zirconium (Cp(CH 22 )) 33 NMeZr(NEtMe)NMeZr(NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 상기 제조예 2-3에서 제조한 Zr(NEtMe)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeZr(NEtMe)2을 수득하였다.Except for using Zr (NEtMe) 4 prepared in Preparation Example 2-3 instead of Zr (NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00021
(1c)
Figure 112013095790008-pat00021
(1c)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.96 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 2.98 (s, 3H), 2.86 (s, 6H), 2.76 (t, 2H), 2.50(m, 2H), 1.79 (m, 2H), 1.05(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.96 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 2.98 (s, 3H), 2.86 (s, 6H), 2.76 ( t, 2H), 2.50 (m, 2H), 1.79 (m, 2H), 1.05 (t, 6H).

실시예 1-4. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 지르코늄(Cp(CHExample 1-4. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino)zirconium (Cp(CH 22 )) 33 OZr(NMeOZr(NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OZr(NMe2)2을 수득하였다.Examples 1-1 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is subjected to the in the same manner as in Example 1-1, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2) 3 OZr(NMe 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00022
(1d)
Figure 112013095790008-pat00022
(1d)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.94 (t, 2H), 5.72 (t, 2H), 2.90 (s, 12H), 2.71 (m, 2H), 2.49 (m, 2H), 1.77 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.94 (t, 2H), 5.72 (t, 2H), 2.90 (s, 12H), 2.71 (m, 2H), 2.49 (m, 2H), 1.77 ( m, 2H).

실시예 1-5. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노)지르코늄 (Cp(CHExample 1-5. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino)zirconium (Cp(CH 22 )) 33 OZr(NEtOZr(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-2에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-2에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OZr(NEt2)2을 수득하였다.Example 1-2 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is of a structure to conducted in the same manner as in Example 1-2 but using 3 OH (CH 2) 3 OZr(NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00023
(1e)
Figure 112013095790008-pat00023
(1e)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.96 (t, 2H), 5.71 (t, 2H), 3.31 (q, 8H), 2.69 (t, 2H), 2.48(m, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.11(t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.96 (t, 2H), 5.71 (t, 2H), 3.31 (q, 8H), 2.69 (t, 2H), 2.48 (m, 2H), 1.71 ( m, 2H), 1.11 (t, 12H).

실시예 1-6. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노) 지르코늄(Cp(CHExample 1-6. (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) zirconium (Cp(CH 22 )) 33 OZr(NEtMe)OZr(NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-3에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1-3에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OZr(NEtMe)2을 수득하였다.Examples 1-3 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is of a structure to conducted in the same manner as in Example 1-3 but using 3 OH (CH 2) 3 OZr(NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00024
(1f)
Figure 112013095790008-pat00024
(1f)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.91 (t, 2H), 5.71 (t, 2H), 3.20 (t, 4H), 2.83 (s, 6H), 2.71 (t, 2H), 2.42(m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.15(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.91 (t, 2H), 5.71 (t, 2H), 3.20 (t, 4H), 2.83 (s, 6H), 2.71 (t, 2H), 2.42 ( m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.15 (t, 6H).

실시예 1-7. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-7. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 NMeHf(NMeNMeHf (NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-4에서 제조한 Hf(NMe2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2을 수득하였다.Except for using Hf (NMe 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-4 instead of Zr (NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NMe 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00025
(1g)
Figure 112013095790008-pat00025
(1g)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.91 (t, 2H), 5.75 (t, 2H), 3.20 (s, 3H), 2.96-2.98 (m, 14H), 2.47 (m, 2H), 1.74 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.91 (t, 2H), 5.75 (t, 2H), 3.20 (s, 3H), 2.96-2.98 (m, 14H), 2.47 (m, 2H), 1.74 (m, 2H).

실시예 1-8. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-8. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(diethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 NMeHf(NEtNMeHf(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-5에서 제조한 Hf(NEt2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeHf(NEt2)2을 수득하였다.Except for using Hf(NEt 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-5 instead of Zr(NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00026
(1h)
Figure 112013095790008-pat00026
(1h)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.95 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.37 (q, 8H), 3.19 (s, 3H), 2.93 (t, 2H), 2.49(m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.15 (t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.95 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.37 (q, 8H), 3.19 (s, 3H), 2.93 (t, 2H), 2.49 ( m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.15 (t, 12H).

실시예 1-9. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-9. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 NMeHf(NEtMe)NMeHf (NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-6에서 제조한 Hf(NEtMe)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeHf(NEtMe)2을 수득하였다.Except for using Hf (NEtMe) 4 prepared in Preparation Example 2-6 instead of Zr (NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following structural formula was carried out in the same manner as in Example 1-1 Cp(CH 2 ) 3 of NMeHf(NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00027
(1i)
Figure 112013095790008-pat00027
(1i)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.93 (t, 2H), 5.77 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 3.14 (t, 2H), 3.04 (s, 3H), 2.91 (s, 6H), 2.48 (t, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.05(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.93 (t, 2H), 5.77 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 3.14 (t, 2H), 3.04 (s, 3H), 2.91 ( s, 6H), 2.48 (t, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.05 (t, 6H).

실시예 1-10. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-10. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 OHf(NMeOHf(NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-7에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-7에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OHf(NMe2)2을 수득하였다.Example 1-7 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is, in the embodiment to the embodiment in the same manner as in Example 1-7, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2 ) 3 OHf (NMe 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00028
(1j)
Figure 112013095790008-pat00028
(1j)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.90 (t, 2H), 5.72 (t, 2H), 2.94-2.91 (m, 14H), 2.43 (m, 2H), 1.71 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.90 (t, 2H), 5.72 (t, 2H), 2.94-2.91 (m, 14H), 2.43 (m, 2H), 1.71 (m, 2H).

실시예 1-11. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-11. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 OHf(NEtOHf(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-8에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-8에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OHf(NEt2)2을 수득하였다.Example 1-8 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is, in the embodiment to the embodiment in the same manner as in Example 1-8, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2 ) 3 OHf (NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00029
(1k)
Figure 112013095790008-pat00029
(1k)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.94 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.35 (q, 8H), 2.91 (t, 2H), 2.47(m, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.13 (t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.94 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.35 (q, 8H), 2.91 (t, 2H), 2.47 (m, 2H), 1.75 ( m, 2H), 1.13 (t, 12H).

실시예 1-12. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노) 하프늄(Cp(CHExample 1-12. (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 22 )) 33 OHf(NEtMe)OHf(NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-9에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-9에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OHf(NEtMe)2을 수득하였다.Example 1-9 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) 3 and has, in the embodiment 1-9 to the embodiment in the same way as with the structural formula Cp but using OH (CH 2 ) 3 OHf (NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00030
(1l)
Figure 112013095790008-pat00030
(1l)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.92 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.22 (t, 4H), 3.13 (t, 2H), 2.92 (s, 6H), 2.46 (t, 2H), 1.74 (m, 2H), 1.06(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.92 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.22 (t, 4H), 3.13 (t, 2H), 2.92 (s, 6H), 2.46 ( t, 2H), 1.74 (m, 2H), 1.06 (t, 6H).

실시예 1-13. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-13. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 NMeTi(NMeNMeTi (NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-7에서 제조한 Ti(NMe2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2을 수득하였다.Except for using the Ti (NMe 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-7 instead of Zr (NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NMe 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00031
(1m)
Figure 112013095790008-pat00031
(1m)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.81 (t, 2H), 5.65 (t, 2H), 3.47 (s, 3H), 3.11 (s, 12H), 2.78 (t, 2H), 2.44 (m, 2H), 1.69 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.81 (t, 2H), 5.65 (t, 2H), 3.47 (s, 3H), 3.11 (s, 12H), 2.78 (t, 2H), 2.44 ( m, 2H), 1.69 (m, 2H).

실시예 1-14. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-14. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(diethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 NMeTi(NEtNMeTi(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-8에서 제조한 Ti(NEt2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeTi(NEt2)2을 수득하였다.Except for using the Ti(NEt 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-8 instead of Zr(NMe 2 ) 4 in Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1. The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00032
(1n)
Figure 112013095790008-pat00032
(1n)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.96 (t, 2H), 5.79 (t, 2H), 3.36 (q, 8H), 3.20 (s, 3H), 2.92 (m, 2H), 2.49(m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.15 (t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.96 (t, 2H), 5.79 (t, 2H), 3.36 (q, 8H), 3.20 (s, 3H), 2.92 (m, 2H), 2.49 ( m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.15 (t, 12H).

실시예 1-15. (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-15. (Methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 NMeTi(NEtMe)NMeTi (NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-1에서 Zr(NMe2)4 대신에 제조예 2-9에서 제조한 Ti(NEtMe2)4을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3NMeTi(NEtMe)2을 수득하였다.In Example 1-1, the following was carried out in the same manner as in Example 1-1, except that Ti(NEtMe 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-9 was used instead of Zr(NMe 2 ) 4 The structural formula of Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00033
(1o)
Figure 112013095790008-pat00033
(1o)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.92 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.20 (t, 4H), 3.13 (t, 2H), 3.01 (s, 3H), 2.90 (s, 6H), 2.45 (t, 2H), 1.72 (m, 2H), 1.02(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.92 (t, 2H), 5.76 (t, 2H), 3.20 (t, 4H), 3.13 (t, 2H), 3.01 (s, 3H), 2.90 ( s, 6H), 2.45 (t, 2H), 1.72 (m, 2H), 1.02 (t, 6H).

실시예 1-16. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-16. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 OTi(NMeOTi (NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-13에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-13에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OTi(NMe2)2을 수득하였다.Examples 1-13 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is, in the embodiment to the embodiment in the same manner as in Example 1-13, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2 ) 3 OTi(NMe 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00034
(1p)
Figure 112013095790008-pat00034
(1p)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.82 (t, 2H), 5.64 (t, 2H), 3.13 (s, 12H), 2.76 (t, 2H), 2.47 (m, 2H), 1.65 (m, 2H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.82 (t, 2H), 5.64 (t, 2H), 3.13 (s, 12H), 2.76 (t, 2H), 2.47 (m, 2H), 1.65 ( m, 2H).

실시예 1-17. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-17. (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 OTi(NEtOTi(NEt 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-14에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-14에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OTi(NEt2)2을 수득하였다.Examples 1 to 14 in Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is, in the embodiment to the embodiment in the same manner as in Example 1-14, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2 ) 3 OTi(NEt 2 ) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00035
(1q)
Figure 112013095790008-pat00035
(1q)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.97 (t, 2H), 5.77 (t, 2H), 3.38 (q, 8H), 2.90 (m, 2H), 2.51(m, 2H), 1.75 (m, 2H), 1.17 (t, 12H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.97 (t, 2H), 5.77 (t, 2H), 3.38 (q, 8H), 2.90 (m, 2H), 2.51 (m, 2H), 1.75 ( m, 2H), 1.17 (t, 12H).

실시예 1-18. (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노) 티타늄(Cp(CHExample 1-18. (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) titanium (Cp(CH 22 )) 33 OTi(NEtMe)OTi(NEtMe) 22 )의 합성) Synthesis

실시예 1-15에서 Cp(CH2)3NHMe 대신에 Cp(CH2)3OH를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-15에서와 동일한 방법으로 실시하여 하기 구조식의 Cp(CH2)3OTi(NEtMe)2을 수득하였다.Example 15 In the Cp (CH 2) 3 Cp instead NHMe (CH 2) Cp, and is, in the embodiment to the embodiment in the same manner as in Example 1-15, except that the Structural Formula 3 OH (CH 2 ) 3 OTi(NEtMe) 2 was obtained.

Figure 112013095790008-pat00036
(1r)
Figure 112013095790008-pat00036
(1r)

1H NMR (300 MHz, C6D6) δ 5.90 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 3.11 (t, 2H), 2.87 (s, 6H), 2.42 (t, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.03(t, 6H).
1 H NMR (300 MHz, C 6 D 6 ) δ 5.90 (t, 2H), 5.78 (t, 2H), 3.21 (t, 4H), 3.11 (t, 2H), 2.87 (s, 6H), 2.42 ( t, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.03 (t, 6H).

비교예 1. (시클로펜타디에닐)트리스(디메틸아미노)지르코늄(CpZr(NMeComparative Example 1.(Cyclopentadienyl)tris(dimethylamino)zirconium (CpZr(NMe 22 )) 33 )의 합성) Synthesis

제조예 2-1에서 제조한 Zr(NMe2)4를 -20℃로 냉각한 후 Cp 137g를 적가하고, 상온으로 가온하여 6시간동안 환류 교반하였다. 반응 종료 후 결과의 반응물을 증류로 정제하여 하기 구조식의 CpZr(NMe2)3 202g을 수득하였다.Zr (NMe 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-1 was cooled to -20°C, Cp 137g was added dropwise, heated to room temperature, and stirred under reflux for 6 hours. After the reaction was completed, the resulting reaction product was purified by distillation to obtain 202 g of CpZr(NMe 2 ) 3 of the following structural formula.

Figure 112013095790008-pat00037
(8)
Figure 112013095790008-pat00037
(8)

비교예 2. (메틸-2-시클로펜타디엔에틸아미도)비스(디메틸아미도)지르코늄 (Cp(CHComparative Example 2.(Methyl-2-cyclopentadieneethylamido)bis(dimethylamido)zirconium (Cp(CH 22 )) 22 NMeZr(NMeNMeZr (NMe 22 )) 22 )의 합성) Synthesis

250 ㎖ 불꽃 건조 슈랭크 플라스크에 상기 제조예 2-1에서 제조한 Zr(NMe2)4 38g를 넣고 톨루엔 100㎖를 첨가하여 용해시켰다. 결과로 수득된 용액을 -20℃로 냉각한 후, (2-시클로펜타디엔일-에틸)메틸아민(Cp(CH2)2NHMe) 13.5g을 30분에 걸쳐 천천히 투입하였다. 투입 종료 후 결과의 반응 용액을 상온에서 가온하고 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 감압 하에서 용매를 완전히 제거하고, 결과로 수득된 생성된 액체를 감압 하에서 증류하여 노란색 액체로서 하기 구조식의 Cp(CH2)2NMeZr(NMe2)2 를 29.5g 수득하였다. In a 250 ml flame-dried Schrank flask, 38 g of Zr(NMe 2 ) 4 prepared in Preparation Example 2-1 was added, and 100 ml of toluene was added to dissolve it. After the resulting solution was cooled to -20°C, (2-cyclopentadienyl-ethyl)methylamine (Cp(CH 2 ) 2 NHMe) 13.5 g was slowly added over 30 minutes. After the addition was completed, the resulting reaction solution was heated at room temperature and stirred for 12 hours. After completion of the reaction, the solvent was completely removed under reduced pressure, and the resulting liquid was distilled under reduced pressure to obtain 29.5 g of Cp(CH 2 ) 2 NMeZr(NMe 2 ) 2 of the following structural formula as a yellow liquid.

Figure 112013095790008-pat00038
(9)
Figure 112013095790008-pat00038
(9)

시험예 1. 열적 거동 비교Test Example 1. Comparison of thermal behavior

상기 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체의 열적 거동 평가를 위해 열 중량 분석을 실시하였다. Thermogravimetric analysis was performed to evaluate the thermal behavior of the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2.

상세하게는, 열 중량 분석 장치(Universal V4.1D TA Instruments)를 수분 및 산소 함량이 0.1ppm 미만으로 유지된 아르곤 글로브 박스에 저장하고, 상기 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서의 금속 전구체를 각각 포함하는 샘플 10mg을 알루미늄 도가니에 넣고, 25℃에서 500℃로 10℃/분 온도 기울기로 가열하였다. 질량 손실을 도가니 온도의 함수로서 모니터링 하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.Specifically, a thermal gravimetric analyzer (Universal V4.1D TA Instruments) was stored in an argon glove box with a moisture and oxygen content of less than 0.1 ppm, and the metals in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 10 mg of a sample containing each of the precursors was placed in an aluminum crucible and heated from 25°C to 500°C at a temperature gradient of 10°C/minute. Mass loss was monitored as a function of crucible temperature. The results are shown in FIG. 1.

도 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1-1의 금속 전구체는 비교예 1 및 2의 금속 전구체에 비해 우수한 열적 안정성을 나타내었다.
As shown in FIG. 1, the metal precursor of Example 1-1 exhibited excellent thermal stability compared to the metal precursors of Comparative Examples 1 and 2.

시험예 2. 열량 거동 비교Test Example 2. Comparison of calorific behavior

상기 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체의 열량 거동 평가를 위해 시차 주사 열량 분석을 실시하였다.Differential scanning calorimetry was performed to evaluate the caloric behavior of the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2.

상세하게는, 시차 주사 열량 측정 장치에 상기 실시예 1-1 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체를 각각 포함하는 샘플 10mg을 밀폐된 알루미늄 도가니에 넣고, 40℃에서 500℃로 10℃/분 온도 기울기로 가열하였다. 열량 변화를 도가니 온도의 함수로서 모니터링하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.Specifically, 10 mg of a sample containing each of the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 was put in a sealed aluminum crucible in a differential scanning calorimetry device, and 10° C./from 40° C. to 500° C. Heated to a minute temperature gradient. Caloric change was monitored as a function of crucible temperature. The results are shown in FIG. 2.

도 2에 나타난 결과로부터, 실시예 1-1의 금속전구체가 비교예 1 및 2의 금속전구체에 비해 열적 분해 온도가 높은 것을 알 수 있다.
From the results shown in FIG. 2, it can be seen that the metal precursor of Example 1-1 has a higher thermal decomposition temperature than the metal precursors of Comparative Examples 1 and 2.

실시예 2-1. 원자층 증착에 의한 ZrOExample 2-1. ZrO by atomic layer deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

상기 실시예 1-1에서 제조한 Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2를 버블러에 담아 130℃로 5초 동안 가열하여 반응 챔버에 도입하였다. 캐리어 기체로서 아르곤(Ar)를 유속 100sccm 로 10초 동안 공급하여 Ar 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 챔버내 압력은 1 Torr로 제어하였다. 다음으로 반응성 가스로서 O3을 5초 동안 상기 반응 챔버에 도입한 후, 10초 동안 Ar 퍼징을 실시하였다. 이때 금속 박막이 형성될 기판을 320℃로 가열하였다. 이 같은 공정을 200회 반복하여 자기-제한 원자층인 ZrO2 박막을 수득하였다.
The Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 prepared in Example 1-1 was put in a bubbler and heated at 130° C. for 5 seconds to be introduced into the reaction chamber. Ar purge was performed by supplying argon (Ar) as a carrier gas at a flow rate of 100 sccm for 10 seconds. At this time, the pressure in the reaction chamber was controlled to 1 Torr. Next, after introducing O 3 as a reactive gas into the reaction chamber for 5 seconds, Ar purging was performed for 10 seconds. At this time, the substrate on which the metal thin film is to be formed was heated to 320°C. This process was repeated 200 times to obtain a ZrO 2 thin film, which is a self-limiting atomic layer.

실시예 2-2. 원자층 증착에 의한 ZrOExample 2-2. ZrO by atomic layer deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

산소 공급원으로서 H2O를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 실시하여 ZrO2 박막을 수득하였다.
A ZrO 2 thin film was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that H 2 O was used as the oxygen source.

실시예 2-3. 원자층 증착에 의한 HfOExample 2-3. HfO by atomic layer deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

금속 전구체로서 상기 실시예 1-7에서 합성한 Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 실시하여 자기-제한 원자층인 HfO2 박막을 형성하였다.
HfO, a self-limiting atomic layer, was carried out in the same manner as in Example 2-1, except that Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NMe 2 ) 2 synthesized in Example 1-7 was used as a metal precursor. 2 A thin film was formed.

실시예 2-4. 원자층 증착에 의한 TiOExample 2-4. TiO by atomic layer deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

금속 전구체로서 상기 실시예 1-13에서 합성한 Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 실시하여 TiO2 박막을 형성하였다.
A TiO 2 thin film was formed in the same manner as in Example 2-1, except that the Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NMe 2 ) 2 synthesized in Example 1-13 was used as a metal precursor.

실시예 3-1. 화학 증착에 의한 ZrOExample 3-1. ZrO by chemical vapor deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

상기 실시예 1-1에서 제조한 금속 전구체, Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2을 버블러에 담고 130℃로 5초 동안 가열한 후, 반응 챔버에 도입하였다. 캐리어 기체로서 아르곤(Ar)를 유속 50sccm 로 10초 동안 공급하여 Ar 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 용기의 압력은 1Torr로 제어하였다. 다음으로 Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2를 반응 챔버내에서 O3/Ar 기체 혼합물과 혼합하고 300℃에서 440℃까지 가열하여 ZrO2 박막을 형성하였다. 이때, 반응 챔버내의 압력은 5 Torr로 제어하였다.
The metal precursor prepared in Example 1-1, Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 was put in a bubbler and heated at 130° C. for 5 seconds, and then introduced into a reaction chamber. Ar purge was performed by supplying argon (Ar) as a carrier gas at a flow rate of 50 sccm for 10 seconds. At this time, the pressure of the reaction vessel was controlled to 1 Torr. Next, Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 was mixed with an O 3 /Ar gas mixture in a reaction chamber and heated from 300°C to 440°C to form a ZrO 2 thin film. At this time, the pressure in the reaction chamber was controlled to 5 Torr.

실시예 3-2. 화학 증착에 의한 ZrOExample 3-2. ZrO by chemical vapor deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

반응성 가스로서 H2O를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3-1과 동일한 방법으로 실시하여 ZrO2 박막을 형성하였다.
A ZrO 2 thin film was formed in the same manner as in Example 3-1, except that H 2 O was used as the reactive gas.

실시예 3-3. 화학 증착에 의한 HfOExample 3-3. HfO by chemical vapor deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

금속 전구체로서 상기 실시예 1-7에서 합성한 Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3-1과 동일한 방법으로 실시하여 HfO2 박막을 형성하였다.
A HfO 2 thin film was formed in the same manner as in Example 3-1, except that Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NMe 2 ) 2 synthesized in Example 1-7 was used as a metal precursor.

실시예 3-4. 화학 증착에 의한 TiOExample 3-4. TiO by chemical vapor deposition 22 박막의 형성 Thin film formation

금속 전구체로서 상기 실시예 1-13에서 합성한 Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3-1과 동일한 방법으로 실시하여 TiO2 박막을 형성하였다.
A TiO 2 thin film was formed in the same manner as in Example 3-1, except that Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NMe 2 ) 2 synthesized in Example 1-13 was used as a metal precursor.

시험예 3. 온도에 따른 ALD 성장 특성 평가Test Example 3. Evaluation of ALD growth characteristics according to temperature

기판 온도에 따른 ALD 성장 특성을 평가하기 위하여, 실시예 1-1, 및 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체를 사용하여 실시예 2-1에서와 유사한 방법으로 실시하였다. 단, 실시예 1-1에서 제조한 금속 전구체에 대해서는 전구체의 온도를 130℃로, 그리고 비교예 1, 2에서 제조한 금속 전구체에 대해서는 전구체의 온도를 각각 105℃로 설정하였으며, 전구체 주입시간 및 오존 주입 시간은 실시예 및 비교예 모두 각각 5초로 고정한 후, 실시예 1-1의 경우 증착 온도를 300℃에서 460℃로 변화시키고, 비교예 1의 경우 300℃에서 420℃까지, 그리고 비교예 2의 경우에는 260℃에서 420℃까지 변화시키며 증착 특성을 평가하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. In order to evaluate the ALD growth characteristics according to the substrate temperature, the metal precursors prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 were used in a similar manner as in Example 2-1. However, for the metal precursor prepared in Example 1-1, the temperature of the precursor was set to 130°C, and for the metal precursor prepared in Comparative Examples 1 and 2, the temperature of the precursor was set to 105°C, respectively, and the precursor injection time and The ozone injection time was fixed at 5 seconds for both Examples and Comparative Examples, and then the deposition temperature was changed from 300°C to 460°C in Example 1-1, and from 300°C to 420°C in Comparative Example 1, and Comparative Example 1 In case 2, the deposition characteristics were evaluated by changing from 260°C to 420°C. The results are shown in FIG. 3.

도 3에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 금속 전구체의 경우 300℃ 이상부터 380℃까지 CVD 반응에 의해 온도가 증가할수록 증착률이 증가하는 경향을 보였으며, 비교예 2의 전구체는 300℃부터 340℃까지 짧은 온도 구간에서 ALD window를 나타내다가 340℃ 이후 증착률이 감소하는 경향을 보였다. 반면, 실시예 1-1의 금속 전구체의 경우 300℃에서 1.2Å증착률을 나타내었으며, 온도가 증가하여 420℃의 고온에서 1.25Å증착률을 나타내었다. 이 같은 결과로부터 실시예 1-1의 금속 전구체가 비교예 1 및 2에 비해 고온에서도 우수한 ALD 성장 특성을 가짐을 알수 있다.
As shown in FIG. 3, in the case of the metal precursor of Comparative Example 1, the deposition rate tended to increase as the temperature increased by the CVD reaction from 300° C. to 380° C., and the precursor of Comparative Example 2 was from 300° C. to 340 The ALD window was displayed in a short temperature range to °C, and the deposition rate decreased after 340 °C. On the other hand, in the case of the metal precursor of Example 1-1, a deposition rate of 1.2Å was exhibited at 300°C, and the temperature was increased, indicating a deposition rate of 1.25Å at a high temperature of 420°C. From these results, it can be seen that the metal precursor of Example 1-1 has excellent ALD growth characteristics even at high temperatures compared to Comparative Examples 1 and 2.

시험예 4. 금속 전구체 및 오존 주입시간에 따른 ALD 성장 특성 평가Test Example 4. Evaluation of ALD growth characteristics according to metal precursor and ozone injection time

금속 전구체 및 오존 주입시간에 따른 ALD 성장 특성을 평가하기 위하여, 금속 전구체 및 오존 주입시간을 다양하게 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1-1, 및 비교예 1에서 제조한 금속 전구체를 사용하여 실시예 2-1에서와 유사한 방법으로 실시하였다. 이때, 실시예 1-1에서 제조한 금속전구체에 대해서는 전구체 온도를 130℃로, 그리고 비교예 1에서 제조한 금속 전구체에 대해서는 전구체의 온도를 각각 105℃로 설정하였으며, 기판 온도의 경우 실시예 1-1의 금속전구체는 320℃에서 증착을 실시하였고, 비교예 1은 300℃에서 증착을 실시하였다. 또한, 전구체 주입시간 및 오존 주입시간은 비교예 1의 경우 2~7초/2~7초 동일하게 한 반면, 실시예 1-1의 경우 전구체 주입시간 및 오존 주입시간을 2~7초/2~5초로 변화시켰다. 실험 결과를 도 4a 및 도 4b에 나타내었다.In order to evaluate the ALD growth characteristics according to the metal precursor and ozone injection time, the metal precursor and the metal precursor prepared in Example 1-1 and Comparative Example 1 were used, except that the metal precursor and the ozone injection time were variously changed. It was carried out in a similar manner as in Example 2-1. At this time, for the metal precursor prepared in Example 1-1, the precursor temperature was set to 130°C, and for the metal precursor prepared in Comparative Example 1, the temperature of the precursor was set to 105°C. In the case of the substrate temperature, Example 1 The metal precursor of -1 was deposited at 320°C, and Comparative Example 1 was deposited at 300°C. In addition, the precursor injection time and the ozone injection time were 2 to 7 seconds/2 to 7 seconds in the case of Comparative Example 1, whereas the precursor injection time and ozone injection time were 2 to 7 seconds/2 in the case of Example 1-1. Changed to ~5 seconds. The experimental results are shown in FIGS. 4A and 4B.

도 4a는 금속 전구체 주입 시간별 성장 특성, 즉 증착률 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 4b는 오존 주입 시간에 따른 증착률 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 4A is a graph showing a result of observing a change in a deposition rate, that is, a growth characteristic for each metal precursor injection time, and FIG. 4B is a graph showing a result of observing a change in a deposition rate according to an ozone injection time.

도 4a에 나타난 바와 같이, 전구체 주입 시간별 증착 특성을 평가한 결과, 증착 실험에 사용된 실시예 1-1 및 비교예 1의 전구체는 모두 6초 이상의 주입시간에서 일정한 증착률을 나타내었다. 비교예 1의 전구체의 경우 1.25Å, 실시예 1-1의 경우 1.45Å의 일정한 증착률을 나타내었으며, 이로부터 각각의 금속 전구체가 ALD 성장하였음을 알 수 있다. As shown in FIG. 4A, as a result of evaluating the deposition characteristics for each precursor injection time, the precursors of Example 1-1 and Comparative Example 1 used in the deposition experiment showed a constant deposition rate at an injection time of 6 seconds or more. The precursor of Comparative Example 1 exhibited a constant deposition rate of 1.25 Å and that of Example 1-1 was 1.45 Å, from which it can be seen that each metal precursor was grown by ALD.

또한, 도 4b에 나타난 바와 같이, 오존의 주입 시간별 증착 특성을 평가한 결과, 주입 시간이 2초부터 증착은 가능하였으나, 완벽한 ALD 증착은 아니였다. 상세하게는 비교예 1의 금속 전구체의 경우 6초 주입 후 평균 1.25Å ALD 증착 및 성장이 가능하였으며, 실시예 1-1의 금속 전구체의 경우 4초 주입 후 평균 1.45Å의 두께로 균일한 ALD 성장함을 나타내었다.
In addition, as shown in FIG. 4B, as a result of evaluating the deposition characteristics for each injection time of ozone, deposition was possible from 2 seconds in the injection time, but it was not a perfect ALD deposition. In detail, in the case of the metal precursor of Comparative Example 1, an average of 1.25 Å ALD deposition and growth were possible after 6 seconds injection, and in the case of the metal precursor of Example 1-1, a uniform ALD was grown with an average thickness of 1.45 Å after 4 seconds injection. Shown.

시험예 5. 금속 함유 박막의 평가Test Example 5. Evaluation of metal-containing thin film

상기 시험예 3에서의 실시예 1-1의 금속 전구체를 이용하여 300℃에서 ALD 증착을 실시하여 형성한 ZrO2 박막에 대하여 AES(Auger Electron Spectroscopy)를 이용하여 막내 규소 함유량 및 탄소와 질소 등의 불순물 함유량을 분석하였다(10nm profile). 그 결과를 표 1 및 도 5에 나타내었다. For the ZrO 2 thin film formed by performing ALD deposition at 300°C using the metal precursor of Example 1-1 in Test Example 3, the silicon content and carbon and nitrogen in the film were measured using AES (Auger Electron Spectroscopy). The impurity content was analyzed (10 nm profile). The results are shown in Table 1 and FIG. 5.

성분원소Ingredient 원자 함량(%)Atomic content (%) CC 1.31.3 OO 69.969.9 ZrZr 28.728.7 SiSi 00

표 1 및 도 5에 나타난 바와 같이, 박막의 가장 중요한 탄소의 비율이 1% 미만으로 검출되었으며, 증착된 박막의 Zr과 O의 비율이 1:2로 화학양론적 비가 우수함을 알수 있다. 특히 깊이 프로파일(depth profile)되는 동안 Zr과 O가 1:2가 균일하게 증착됨을 알수 있다.
As shown in Tables 1 and 5, the most important carbon ratio of the thin film was detected to be less than 1%, and the ratio of Zr and O of the deposited thin film was 1:2, indicating that the stoichiometric ratio was excellent. In particular, it can be seen that 1:2 of Zr and O are uniformly deposited during the depth profile.

또한, 상기 시험예 3에서의 실시예 1-1 및 비교예 1, 2의 전구체를 이용하여 300℃에서 ALD 증착을 실시하여 형성한 금속 함유 박막에 대해 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석 및 SIMS(Secondary ion Mass spectroscopy) 분석을 실시하였다. 그 결과를 표 2와 3, 그리고 도 6a~6b, 도 7a~7c에 각각 나타내었다.In addition, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis and SIMS on the metal-containing thin film formed by performing ALD deposition at 300°C using the precursors of Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 in Test Example 3 (Secondary ion Mass spectroscopy) analysis was performed. The results are shown in Tables 2 and 3, and FIGS. 6a to 6b and 7a to 7c, respectively.

하기 표 2 및 도 6a, 6b는 XPS 분석 결과를 나타낸 것으로, 도 6a는 실시예 1-1의 금속 전구체를 이용하여 형성한 금속 함유 박막에 대한 Zr3d 스캔을, 도 6b는 O1s 스캔을 각각 나타낸다.Table 2 and FIGS. 6A and 6B show the XPS analysis results, and FIG. 6A shows a Zr3d scan of a metal-containing thin film formed using the metal precursor of Example 1-1, and FIG. 6B shows an O1s scan.

또, 하기 표 3 및 도 7a 내지 7c는 SIMS 분석 결과를 나타낸 것으로, 도 7a 내지 7c는 각각 실시예 1-1 및 비교예 1, 2의 금속전구체를 이용하여 형성한 금속 함유 박막에 대한 SIMS 분석 그래프이다.In addition, the following Table 3 and Figures 7a to 7c show the SIMS analysis results, Figures 7a to 7c are SIMS analysis of the metal-containing thin film formed using the metal precursors of Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively It is a graph.

(단위: %)(unit: %) 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 실시예1-1Example 1-1 Etch. TimeEtch. Time 0s0s 5s5s 0s0s 5s5s 0s0s 5s5s ZrZr 22.7922.79 41.8841.88 23.5223.52 41.1541.15 21.1521.15 42.1342.13 OO 37.5337.53 58.1258.12 38.1938.19 58.8558.85 37.3337.33 57.8757.87 CC 39.6839.68 -- 38.2938.29 -- 38.8138.81 -- NN -- -- -- -- 2.712.71 --

(단위: %)(unit: %) 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 실시예1-1Example 1-1 OO 55.7955.79 55.0755.07 53.4853.48 ZrZr 42.6542.65 41.9041.90 44.2144.21 HH 1.261.26 2.172.17 1.861.86 CC 0.040.04 0.360.36 0.080.08 SiSi 0.210.21 0.440.44 0.330.33 NN 0.040.04 0.070.07 0.040.04

상기와 같이, 본 발명에 따른 금속 전구체는 적절한 분배(분배 온도에서 물리적 상태 및 열 안정성)와 넓은 자기-제한 ALD 범위를 가져, ALD 및 MOCVD에 의한 순수한 필름의 증착이 가능하다. 특히, 종래 TEMAZr, CpZr(NMe2)3 및 Cp(CH2)2Zr(NMe2)2 에 비해 ALD 또는 MOCVD 공정에 유리한 IV족 금속 함유 박막의 증착에 적합하다.As described above, the metal precursor according to the present invention has an appropriate distribution (physical state and thermal stability at the distribution temperature) and a wide self-limiting ALD range, enabling deposition of pure films by ALD and MOCVD. In particular, it is suitable for deposition of a group IV metal-containing thin film, which is advantageous for ALD or MOCVD processes compared to conventional TEMAZr, CpZr(NMe 2 ) 3 and Cp(CH 2 ) 2 Zr(NMe 2 ) 2 .

또, 상기 시험예 3에서의 실시예 1-1의 전구체를 이용하여 300℃에서 ALD 증착을 실시하여 형성한 금속 함유 박막에 대하여 엘립소미터(Ellipsometer)를 통하여 두께를 측정하고, HR-TEM을 이용하여 두께를 확인하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.In addition, the thickness of the metal-containing thin film formed by performing ALD deposition at 300°C using the precursor of Example 1-1 in Test Example 3 was measured through an ellipsometer, and the HR-TEM was measured. The thickness was confirmed using. The results are shown in FIG. 8.

도 8은 실시예 1-1의 전구체를 ALD 증착하여 형성한 금속 함유 박막의 HR-TEM 관찰 사진이다. 8 is an HR-TEM observation photograph of a metal-containing thin film formed by ALD deposition of the precursor of Example 1-1.

그 결과, 우수한 막질의 ZrO2 박막을 확인하였다.As a result, a ZrO2 thin film with excellent film quality was confirmed.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.

Claims (13)

하기 화학식 1의 금속 전구체:
[화학식 1]
Figure 112013095790008-pat00039

상기 화학식 1에서,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 NRaRb 또는 -ORc이고,
Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이고,
Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R은 각각 독집적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고
m은 0 내지 4의 정수이다.
Metal precursor of formula 1 below:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00039

In Formula 1,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
X a and X b are each independently NR a R b or -OR c ,
X c is -(NR d )- or -O-,
R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and
m is an integer from 0 to 4.
제1항에 있어서,
상기 M이 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
Xa 및 Xb이 각각 독립적으로 -NRaRb이고,
Xc가 -(NRd)- 또는 -O-이며,
Ra, Rb 및 Rd이 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 및 tert-부틸기로 이루어진 군에서 선택되며, 그리고
m이 0의 정수인 금속 전구체.
The method of claim 1,
The M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
X a and X b are each independently -NR a R b ,
X c is -(NR d )- or -O-,
R a , R b and R d are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group, and
A metal precursor in which m is an integer of 0.
제1항에 있어서,
상기 금속전구체는 (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NMe2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디에틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEt2)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3NMeZr(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3NMeHf(NEtMe)2), (메틸-3-시클로펜타디에닐프로필아미노)비스(에틸메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3NMeTi(NEtMe)2), 3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디메틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3OTi(NMe2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(디에틸아미노)티타늄(Cp(CH2)3OTi(NEt2)2), (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)지르코늄(Cp(CH2)3OZr(NEtMe)2), ((3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)하프늄(Cp(CH2)3OHf(NEtMe)2) 및 (3-시클로펜타디에닐프로폭시)비스(에틸메틸아미노)티타늄 (Cp(CH2)3OTi(NEtMe)2)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 금속 전구체.
The method of claim 1,
The metal precursor is (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis(dimethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis (Dimethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NMe 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis(diethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis (Diethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NEt 2 ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NEt 2) ) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis(ethylmethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 NMeZr(NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino)bis (Ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 NMeHf(NEtMe) 2 ), (methyl-3-cyclopentadienylpropylamino) bis(ethylmethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 NMeTi(NEtMe) 2 ), 3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(dimethylamino)hafnium ( Cp(CH 2 ) 3 OHf(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(dimethylamino) titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NMe 2 ) 2 ), (3-cyclopenta Dienylpropoxy)bis(diethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy) bis(diethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy)bis(diethylamino)titanium (Cp(CH 2 ) 3 OTi(NEt 2 ) 2 ), (3-cyclopentadienylpropoxy )Bis(ethylmethylamino)zirconium (Cp(CH 2 ) 3 OZr(NEtMe) 2 ), ((3-cyclopentadienylpropoxy) bis(ethylmethylamino) hafnium (Cp(CH 2 ) 3 OHf(NEtMe) 2 ) and (3-cyclopentadienylpro Foxy) bis (ethylmethylamino) titanium (Cp (CH 2 ) 3 OTi (NEtMe) 2 ) The metal precursor that is selected from the group consisting of.
하기 화학식 3의 화합물을 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속(M)을 포함하는 하기 화학식 2의 화합물과 반응시키거나; 또는 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하고, 이를 하기 화학식 5의 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 하기 화학식 1의 금속 전구체의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112013095790008-pat00040

[화학식 2]
Figure 112013095790008-pat00041

[화학식 3]
Figure 112013095790008-pat00042

[화학식 4]
Figure 112013095790008-pat00043

[화학식 5]
Figure 112013095790008-pat00044

[화학식 6]
Figure 112013095790008-pat00045

상기 화학식 1 내지 6에서,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
M'은 Li 또는 Na이고,
X은 -NRaRb 및 -ORc로 이루어진 군에서 선택되고,
X은 -NRaRb 또는 -ORc이고,
Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이며,
Y, Ya 및 Yb는 각각 독립적으로 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택되고,
Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R'은 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고
m은 0 내지 4의 정수이다.
Reacting the compound of the following formula (3) with a compound of the following formula (2) including a metal (M) selected from the group consisting of Zr, Hf, and Ti; Alternatively, a method of preparing a metal precursor of the following formula 1 comprising the step of reacting a compound of formula 3 with a compound of formula 4 to prepare a compound of formula 6, and reacting it with a compound of formula 5 below:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00040

[Formula 2]
Figure 112013095790008-pat00041

[Formula 3]
Figure 112013095790008-pat00042

[Formula 4]
Figure 112013095790008-pat00043

[Formula 5]
Figure 112013095790008-pat00044

[Formula 6]
Figure 112013095790008-pat00045

In Formulas 1 to 6,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
M'is Li or Na,
X is selected from the group consisting of -NR a R b and -OR c ,
X is -NR a R b or -OR c ,
X c is -(NR d )- or -O-,
Y, Y a and Y b are each independently selected from the group consisting of Cl, Br and I,
R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R'is a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and
m is an integer from 0 to 4.
하기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하는 단계를 포함하는 금속 함유 박막의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112013095790008-pat00046

상기 화학식 1에서,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 -NRaRb 또는 -ORc이고,
Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이며,
Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고
m은 0 내지 4의 정수이다.
The metal precursor of Formula 1 below, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb), barium (Ba), hafnium (Hf), A method for producing a metal-containing thin film comprising depositing a mixture of a second metal precursor including tantalum (Ta) and at least one metal (M") selected from lanthanide atoms on a substrate for forming a metal-containing thin film:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00046

In Formula 1,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
X a and X b are each independently -NR a R b or -OR c ,
X c is -(NR d )- or -O-,
R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and
m is an integer from 0 to 4.
제5항에 있어서,
상기 증착은 유기금속 화학증착법 또는 원자층 증착법을 이용하여 실시되는 것인 금속 함유 박막의 제조방법.
The method of claim 5,
The deposition is carried out using an organic metal chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method.
제5항에 있어서,
상기 증착은, 반응기 내에 위치하는 금속 박막 형성용 기판 위로 하기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 상기 제2금속 전구체의 혼합물을 공급하는 단계, 그리고 반응기 내에 반응성 가스를 공급한 후, 반응성 가스의 존재하에서 열처리, 플라즈마 처리 및 광 조사로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 처리 공정을 실시하는 단계에 의해 실시되는 것인 금속 함유 박막의 제조방법.
The method of claim 5,
The deposition is performed by supplying a metal precursor of the following formula (1) or a mixture of the metal precursor of the formula (1) and the second metal precursor onto a substrate for forming a metal thin film located in the reactor, and after supplying a reactive gas into the reactor. , In the presence of a reactive gas, the method for producing a metal-containing thin film is carried out by performing any one treatment process selected from the group consisting of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation.
제7항에 있어서,
상기 반응성 가스는 수증기, 산소, 오존, 수소, 암모니아, 히드라진 및 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 금속 함유 박막의 제조방법.
The method of claim 7,
The reactive gas is water vapor, oxygen, ozone, hydrogen, ammonia, hydrazine, and a method of manufacturing a metal-containing thin film selected from the group consisting of silane.
제5항에 있어서,
상기 금속 함유 박막이 하기 화학식 7의 화합물을 포함하는 것인 금속 함유 박막의 제조방법:
[화학식 7]
(M1-aM"a)Ob
상기 화학식 7에서,
a는 0 ≤ a < 1 이고,
b는 0 < b ≤ 2 이며,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, 그리고
M"은 규소, 티타늄, 게르마늄, 스트론튬, 니오브, 바륨, 하프늄, 탄탈륨 및 란탄족 원자로부터 선택된 것이다.
The method of claim 5,
A method for producing a metal-containing thin film wherein the metal-containing thin film contains a compound of the following formula (7):
[Formula 7]
(M 1-a M" a )O b
In Chemical Formula 7,
a is 0 ≤ a <1,
b is 0 <b ≤ 2,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti, and
M" is selected from silicon, titanium, germanium, strontium, niobium, barium, hafnium, tantalum and lanthanide atoms.
하기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하여 제조된 금속 함유 박막:
[화학식 1]
Figure 112013095790008-pat00047

상기 화학식 1에서,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 -NRaRb 또는 -ORc이고,
Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이며,
Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고
m은 0 내지 4의 정수이다.
The metal precursor of Formula 1 below, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb), barium (Ba), hafnium (Hf), A metal-containing thin film prepared by depositing a mixture of a second metal precursor containing at least one metal (M") selected from tantalum (Ta) and a lanthanide atom on a substrate for forming a metal-containing thin film:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00047

In Formula 1,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
X a and X b are each independently -NR a R b or -OR c ,
X c is -(NR d )- or -O-,
R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and
m is an integer from 0 to 4.
제10항에 있어서,
상기 금속 함유 박막이 하기 화학식 7의 화합물을 포함하는 것인 금속 함유 박막:
[화학식 7]
(M1-aM"a)Ob
상기 화학식 7에서,
a는 0 ≤ a < 1 이고,
b는 0 < b ≤ 2 이며,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고, 그리고
M"은 규소, 티타늄, 게르마늄, 스트론튬, 니오브, 바륨, 하프늄, 탄탈륨 및 란탄족 원자로부터 선택된 것이다.
The method of claim 10,
A metal-containing thin film wherein the metal-containing thin film contains a compound of Formula 7 below:
[Formula 7]
(M 1-a M" a )O b
In Chemical Formula 7,
a is 0 ≤ a <1,
b is 0 <b ≤ 2,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti, and
M" is selected from silicon, titanium, germanium, strontium, niobium, barium, hafnium, tantalum and lanthanide atoms.
하기 화학식 1의 금속 전구체, 또는 상기 화학식 1의 금속 전구체와 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속(M")을 포함하는 제2금속 전구체의 혼합물을 금속 함유 박막 형성용 기판 위에 증착하여 제조된 금속 함유 박막을 포함하는 반도체 소자:
[화학식 1]
Figure 112013095790008-pat00048

상기 화학식 1에서,
M는 Zr, Hf 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되고,
Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 -NRaRb 또는 -ORc이고,
Xc는 -(NRd)- 또는 -O-이며,
Ra 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
R은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이며, 그리고
m은 0 내지 4의 정수이다.
The metal precursor of Formula 1 below, or the metal precursor of Formula 1 and silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb), barium (Ba), hafnium (Hf), A semiconductor device comprising a metal-containing thin film manufactured by depositing a mixture of a second metal precursor containing at least one metal (M") selected from tantalum (Ta) and a lanthanide atom on a substrate for forming a metal-containing thin film:
[Formula 1]
Figure 112013095790008-pat00048

In Formula 1,
M is selected from the group consisting of Zr, Hf and Ti,
X a and X b are each independently -NR a R b or -OR c ,
X c is -(NR d )- or -O-,
R a to R d are each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group,
R is each independently a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and
m is an integer from 0 to 4.
제12항에 있어서,
상기 반도체 소자가 임의 접근 메모리용 금속 절연체 금속을 포함하는 것인 반도체 소자.
The method of claim 12,
Wherein the semiconductor device comprises a metal insulator metal for random access memory.
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