KR102401570B1 - 5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 - Google Patents
5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102401570B1 KR102401570B1 KR1020190167184A KR20190167184A KR102401570B1 KR 102401570 B1 KR102401570 B1 KR 102401570B1 KR 1020190167184 A KR1020190167184 A KR 1020190167184A KR 20190167184 A KR20190167184 A KR 20190167184A KR 102401570 B1 KR102401570 B1 KR 102401570B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- metal
- formula
- containing film
- depositing
- Prior art date
Links
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims description 34
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims description 22
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 44
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 14
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical group [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KMYWSWPDQIMANY-UHFFFAOYSA-N 1-cyclopentylcyclopenta-1,3-diene Chemical compound C1CCCC1C1=CC=CC1 KMYWSWPDQIMANY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 abstract description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 35
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 19
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 6
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- 125000003538 pentan-3-yl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 5
- 125000003548 sec-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 5
- -1 4,4-dimethylpentyl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 125000001973 tert-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004663 dialkyl amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004491 isohexyl group Chemical group C(CCC(C)C)* 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002948 undecyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B43/00—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen
- C07B43/04—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen of amino groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
- C23C16/4482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material by bubbling of carrier gas through liquid source material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 의하면, 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 1>로 표시된다.
<화학식 1>
상기 <화학식 1>에서,
M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고,
L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
<화학식 1>
상기 <화학식 1>에서,
M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고,
L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
Description
본 발명은 5족 금속 화합물 및 5족 금속 화합물의 제조 방법, 그리고 5족 금속 화합물을 포함하는 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 이용한 5족 금속-함유 막의 증착 방법에 관한 것이다.
전자 기술이 발전함에 따라, 각종 전자 장치에 활용되는 전자 소자의 미세화, 경량화에 대한 요구가 급증하고 있다. 미세한 전자 소자를 형성하기 위해서 다양한 물리적, 화학적 증착 방법이 제안되었으며, 이러한 증착 방법에 의해 금속 박막, 금속산화물 박막 또는 금속질화물 박막 등 각종 전자 소자를 제조하기 위한 다양한 박막증착이 가능하다.
반도체 소자의 제조에 있어서 나이오비움을 함유한 박막은 일반적으로 금속 유기물 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Depostion, MOCVD) 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 이용하여 형성된다. MOCVD 증착 방법은 화학 기상 증착을 통하여 고품질의 나이오비움을 함유한 박막을 형성할 수 있고, ALD 증착 방법은 균일성이 높은 나이오비움을 함유한 박막을 형성하며, 박막의 원자 단위까지 조절할 수 있다. MOCVD 또는 ALD 공정을 통하여 나이오비움을 함유한 박막을 증착하기 위해서는 증착 공정에 적합한 전구체 화합물을 선택하는 것이 매우 중요하다. MOCVD 또는 ALD 공정에 적합한 전구체 화합물은 저온에서 높은 증기압을 가져야 하고, 열적으로 충분히 안정해야 하며, 점성이 낮은 액체 화합물이어야 한다.
본 발명의 목적은 기존에 쓰이고 있는 전구체 화합물들의 부족한 부분들을 해결하여 휘발성이 높고, 실온에서 액체이며, 열적으로 안정한 5족 금속 화합물 및 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물을 제공하는데 있다. 또한, 이를 이용하여 양질의 박막을 증착하는 박막 증착 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
본원의 제1 측면은, 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 1>로 표시된다.
<화학식 1>
상기 <화학식 1>에서,
M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고,
L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
상기 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 2>로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
상기 R1은 n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 또는 3-펜틸기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 R2, R3는, 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
<화학식 6>
상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
<화학식 7>
상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 8로 표시될 수 있다.
<화학식 8>
본원의 제2 측면은, 하기 화학식 3으로 표시되는 (R1N=)MCl3 화합물에 하기 화학식 4로 표시되는 HNR2R3과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 첨가하여 반응시키는, 하기 화학식 2로 표시되는 5족 금속 화합물의 제조 방법을 제공한다.
<화학식 2>
<화학식 3>
<화학식 4>
<화학식 5>
상기 화학식 2 내지 5 각각에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
본원의 제3 측면은, 본원의 제1 측면의 5족 금속 화합물을 포함하는, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 제공한다.
본원의 제4 측면은, 본원의 제3 측면의 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 이용하여 기판 상에 5족 금속-함유 막을 형성하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법을 제공한다.
상기 5족 금속-함유 막은 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic layer Deposition, ALD)에 의해 증착될 수 있다.
상기 증착 방법은 50 ~ 700℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.
상기 5족 금속 화합물은 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 엠에프씨(MFC: Mass Flow Controller) 방식, 직접 기체 주입(DGI: Direct Gas Injection) 방식, 직접 액체 주입(DLI: Direct Liquid injection) 방식 또는 상기 5족 금속 화합물을 유기용매에 용해시켜 이동시키는 유기용액 공급 방식 중 선택된 하나의 방식을 통해 상기 기판으로 이동할 수 있다.
상기 5족 금속 화합물은 운반가스와 함께 상기 버블링 방식 또는 상기 직접 기체 주입 방식에 의해 상기 기판상으로 이동하되, 상기 운반가스는, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 또는 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 수증기(H2O), 산소(O2) 및 과산화수소(H2O2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급할 수 있다.
상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 열 안정성이 효과적으로 증가한다. 또한, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 열 안정성이 우수하므로, 이를 이용하여 기판 상에 박막 증착 시 박막 증착 온도가 증가할 수 있다.
또한, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 높은 휘발성을 가진 액체로 공정에 적용하기 유리하다. 또한, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 열 안정성이 우수하므로, 원자층증착(ALD) 공정에서 안정적으로 단일 원자층을 증착할 수 있으며, ALD 공정의 window 범위를 확대할 수 있다.
또한, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 증착 공정에서 잔여물(residue)의 양을 효과적으로 감소시키며, 이로 인해 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물의 보관안전성이 확보되고, 증착 과정에서 증발기(vaporizer)의 온도를 증가시킬 수 있다.
또한, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 이용하여 기판상에 박막 증착을 하는 경우, 기판상에 증착된 박막의 품질이 개선된다.
도 1은 실시예1에 따른 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예1에 따른 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2과 TBTDEN의 열중량 분석(TGA)을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예1에 따른 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2과 TBTDEN의 열중량 분석(TGA)을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 및 도 2를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 용어 "알킬"또는 "알킬기"는, 1 내지 12 개의 탄소 원자, 1 내지 10 개의 탄소 원자, 1 내지 8 개의 탄소 원자, 1 내지 5 개의 탄소 원자, 1 내지 3 개의 탄소 원자, 3 내지 8 개의 탄소 원자, 또는 3 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 포함한다. 예를 들어, 상기 알킬기로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기(nPr), iso-프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), tert-부틸기(tBu), iso-부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 3-펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 헵틸기, 4,4-디메틸펜틸기, 옥틸기, 2,2,4-트리메틸펜틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 및 이들의 이성질체 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 용어 "막"은 "막" 또는 "박막"을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
전자 기술의 발전에 따라 각종 전자 장치에 활용되는 전자 소자의 미세화, 저전력화, 고용량화에 대한 요구가 급증하고 있다. 소형화된 전자 소제를 제조하기 위해서는, 특히 금속산화물 반도체(MOS, Metal-Oxide Semiconducdor) 소자 등의 소형화가 요구된다.
MOS 소자를 비롯한 전자 소자를 소형화하기 위해서는 MOS 트랜지스터의 게이트 유전막이나 커패시터의 유전막을 형성하는 게이트 유전물질인 산화물의 면적이나 두께가 감소될 필요가 있다. 하지만, 게이트 유전막의 면적을 감소시키면 게이트 충전용량이 감소된다. 또한 게이트 유전막의 두께를 감소시키면 충전용량이 증가하지만, 누설전류도 증가하여 전자 소자의 성능이 저하된다.
본원의 제1 측면은, 하기 <화학식 1>로 표시되는 5족 금속 화합물을 제공한다.
<화학식 1>
상기 <화학식 1>에서,
M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고,
L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 2>로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R1은 n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 또는 3-펜틸기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R2, R3는, 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
<화학식 6>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
<화학식 7>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 8로 표시될 수 있다.
<화학식 8>
본원의 제2 측면은, 하기 화학식 3으로 표시되는 (R1N=)MCl3 화합물에 하기 화학식 4로 표시되는 HNR2R3과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물(ex. (η-C5H5)C5H9)을 첨가하여 반응시키는, 하기 화학식 2로 표시되는 5족 금속 화합물의 제조 방법을 제공한다.
<화학식 2>
<화학식 3>
<화학식 4>
<화학식 5>
상기 화학식 2 내지 5 각각에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R1은 n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 또는 3-펜틸기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R2, R3는, 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
<화학식 6>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
<화학식 7>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 8로 표시될 수 있다.
<화학식 8>
본원의 제3 측면은, 본원의 제1 측면의 5족 금속 화합물을 포함하는, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 제공한다.
본원의 제1 측면의 5족 금속 화합물은, 하기 <화학식 1>로 표시되는 5족 금속 화합물로서, 하기 <화학식 1>에서, M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며, n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고, R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고, L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
<화학식 1>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 2>로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R1은 n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 또는 3-펜틸기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R2, R3는, 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
<화학식 6>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
<화학식 7>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 8로 표시될 수 있다.
<화학식 8>
본원의 제4 측면은, 본원의 제3 측면의 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 이용하여 기판 상에 5족 금속-함유 막을 형성하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법을 제공한다.
본원의 제3 측면의 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물은 본원의 제1 측면의 5족 금속 화합물을 포함하며, 본원의 제1 측면의 5족 금속 화합물은, 하기 <화학식 1>로 표시되는 5족 금속 화합물로서, 하기 <화학식 1>에서, M은 5족 금속원소 중에서 선택된 어느 하나이며, n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고, R1은 C3-C6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이고, L은 수소, C1-C5의 알콕사이드기, C1-C5의 아미노기 또는 C1-C5의 다이알킬 아미노기 중에서 선택된 어느 하나이다.
<화학식 1>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 <화학식 2>로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
M은 바나듐(V), 나이오비움(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 중에서 선택된 어느 하나이며,
n은 1 내지 5의 정수 중에서 선택된 어느 하나이고,
R2, R3는 각각 독립적으로, 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이며,
R1은 탄소수 3 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기 중 어느 하나이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R1은 n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 네오펜틸기, 또는 3-펜틸기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 R2, R3는, 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
<화학식 6>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
<화학식 7>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 하기 화학식 8로 표시될 수 있다.
<화학식 8>
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속-함유 막은 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic layer Deposition, ALD)에 의해 증착될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 증착 방법은 50 ~ 700℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 엠에프씨(MFC: Mass Flow Controller) 방식, 직접 기체 주입(DGI: Direct Gas Injection) 방식, 직접 액체 주입(DLI: Direct Liquid injection) 방식 또는 상기 5족 금속 화합물을 유기용매에 용해시켜 이동시키는 유기용액 공급 방식 중 선택된 하나의 방식을 통해 상기 기판으로 이동할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 5족 금속 화합물은 운반가스와 함께 상기 버블링 방식 또는 상기 직접 기체 주입 방식에 의해 상기 기판상으로 이동하되, 상기 운반가스는, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 또는 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 5족 금속-함유 막은 티타늄 산화막, 지르코늄 산화막, 하프늄 산화막, 니오비움 산화막 중 어느 하나이며, 상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 수증기(H2O), 산소(O2) 및 과산화수소(H2O2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급할 수 있다.
상기 5족 금속-함유 막은 티타늄 질화막, 지르코늄 질화막, 하프늄 질화막, 니오비움 질화막 중 어느 하나이며, 상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급할 수 있다.
실시예 1 : ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2의 제조
불꽃 건조된 500 mL 슐렝크 플라스크에서, 트리스(다이에틸아미도)(tert-부틸이미도)나이오비움[(tBuN)Nb(NEt)3)] 100g (0.279 mol, 1당량)과 톨루엔 (toluene) 300 mL을 넣은 후 실온에서 교반시켰다. 상기 플라스크에 사이클로펜틸사이클로펜타디엔 [(η-C5H5)C5H9)] 37.36g (0.279 mol, 1당량)을 실온에서 적가한 후, 반응용액을 상온에서 14시간 교반시켰다. 반응용액을 감압 하에서 용매를 제거하고 감압 하에서 증류하여 하기 <화학식 6>으로 표시되는 연노랑 액체 화합물 65 g (수율 52%)을 수득하였다.
<화학식 6>
실시예 2 : ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2의 열중량 분석
유사한 조건하에 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2 및 TBTDEN에 대해 열 중량 분석을 수행하였다. 열 중량 장치를 수분 및 산소 함량이 1 ppm 미만으로 유지된 질소 글로브 박스에 저장시켰다. 샘플 15 mg을 도가니에 넣음으로써 열 중량 분석을 수행하였다. 그 후, 샘플을 35℃에서 500℃로 10℃/분 온도 기울기로 가열하였다. 질량 손실을 도가니 온도의 함수로서 모니터링하였다. 이것은 고온에서의 열 안정성을 나타내었다. 결과는 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2가 TBTDEN보다 훨씬 더 열적으로 안정한 것으로 나타났으며, 이는 ((η-C5H5)C5H9)(tBuN)Nb(NEt2)2를 증기상 전구체로서 사용하기에 더욱 효과적임을 알수있다. 결과는 도 1 및 도 2에 나타내었다.
이상에서 본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
Claims (18)
- 하기 <화학식 6>으로 표시되는, 5족 금속 화합물.
<화학식 6>
상기 <화학식 6>에서, M은 나이오비움(Nb)이다. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 트리스(다이에틸아미도)(tert-부틸이미도)나이오비움[(tBuN)Nb(NEt)3)]에 톨루엔(toluene)과 사이클로펜틸사이클로펜타디엔 [(η-C5H5)C5H9)] 을 첨가하여 반응시키는, 하기 화학식 6으로 표시되는 5족 금속 화합물의 제조 방법.
<화학식 6>
상기 <화학식 6>에서, M은 나이오비움(Nb)이다. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 기재된 5족 금속 화합물을 포함하는, 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물.
- 제11항에 기재된 5족 금속-함유 막 증착용 전구체 조성물을 이용하여 기판 상에 5족 금속-함유 막을 형성하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 5족 금속-함유 막은 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착법(Atomic layer Deposition, ALD)에 의해 증착되는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법. - 제13항에 있어서,
상기 증착 방법은 50 ~ 700℃의 온도범위에서 수행되는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법. - 제13항에 있어서,
상기 5족 금속 화합물은 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 엠에프씨(MFC: Mass Flow Controller) 방식, 직접 기체 주입(DGI: Direct Gas Injection) 방식, 직접 액체 주입(DLI: Direct Liquid injection) 방식 또는 상기 5족 금속 화합물을 유기용매에 용해시켜 이동시키는 유기용액 공급 방식 중 선택된 하나의 방식을 통해 상기 기판으로 이동하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법. - 제15항에 있어서,
상기 5족 금속 화합물은 운반가스와 함께 상기 버블링 방식 또는 상기 직접 기체 주입 방식에 의해 상기 기판상으로 이동하되,
상기 운반가스는, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 또는 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 혼합물인, 5족 금속-함유 막의 증착 방법. - 제13항에 있어서,
상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 수증기(H2O), 산소(O2) 및 과산화수소(H2O2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법. - 제13항에 있어서,
상기 5족 금속-함유 막을 형성시, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2)로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응가스를 공급하는, 5족 금속-함유 막의 증착 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190167184A KR102401570B1 (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190167184A KR102401570B1 (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210075750A KR20210075750A (ko) | 2021-06-23 |
| KR102401570B1 true KR102401570B1 (ko) | 2022-05-24 |
Family
ID=76599287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190167184A KR102401570B1 (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102401570B1 (ko) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004003148A2 (en) | 2002-06-26 | 2004-01-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Genes encoding proteins with pesticidal activity |
| KR20100060481A (ko) * | 2008-11-27 | 2010-06-07 | 주식회사 유피케미칼 | 5족 금속 산화물 또는 질화물 박막 증착용 유기금속 전구체화합물 및 이를 이용한 박막 증착 방법 |
| WO2015190900A1 (ko) * | 2014-06-13 | 2015-12-17 | 주식회사 유진테크 머티리얼즈 | 성막용 전구체 화합물 및 이를 이용한 박막 형성 방법 |
-
2019
- 2019-12-13 KR KR1020190167184A patent/KR102401570B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210075750A (ko) | 2021-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10217629B2 (en) | Method of forming dielectric films, new precursors and their use in semiconductor manufacturing | |
| KR102446629B1 (ko) | 이트륨/란탄족 금속 전구체 화합물, 이를 포함하는 막 형성용 조성물 및 이를 이용한 이트륨/란탄족 금속 함유 막의 형성 방법 | |
| CN103930431B (zh) | 新型第4b族金属有机化合物及其制备 | |
| US9045509B2 (en) | Hafnium- and zirconium-containing precursors and methods of using the same | |
| CN113943321B (zh) | 用于薄膜沉积的第5族金属化合物和使用该化合物形成含第5族金属的薄膜的方法 | |
| KR101841444B1 (ko) | 5족 금속 화합물, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 및 이를 이용하는 막의 증착 방법 | |
| KR102401570B1 (ko) | 5족 금속 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 막 증착용 전구체 조성물, 그리고 이를 이용한 막의 증착 방법 | |
| US11784041B2 (en) | Preparation of lanthanide-containing precursors and deposition of lanthanide-containing films | |
| KR102623692B1 (ko) | 하프늄 전구체 화합물, 이를 포함하는 하프늄 함유 막 형성용 조성물 및 하프늄-함유 막 형성 방법 | |
| KR102428276B1 (ko) | 4족 금속 원소-함유 화합물, 이를 포함하는 전구체 조성물, 및 이를 이용한 박막의 제조 방법 | |
| US11926897B2 (en) | Niobium precursor compound for thin film deposition and method for forming niobium-containing thin film using same | |
| KR102557277B1 (ko) | 희토류 전구체, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 박막을 형성하는 방법 | |
| KR102365249B1 (ko) | 유기 실리콘 아민 화합물을 포함하는 막 증착용 전구체 조성물 및 이를 이용한 막의 증착 방법 | |
| US20220145461A1 (en) | Rare earth precursor, method of preparing the same, and method of forming thin film using the same | |
| KR20240137494A (ko) | 박막 증착을 위한 5족 금속 전구체 화합물 및 이를 이용한 5족 금속 함유 박막의 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |