KR20010090776A - 조성 구배를 갖는 금속 메탈로이드 산화물 및 질소화물의제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 전자 재료 기판 상에 증착시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 (a) 바람직하게는 리간드가 동일한 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체를 제공하는 단계, (b) 상기 전구체를, 기판이 위치하는 증착 구역에 전달하는 단계, (c) 증착 조건하에서 상기 기판을 전구체와 접촉시키는 단계, (d) 접촉 과정동안 증착 온도를 제1 온도에서, 이 제1 온도보다 40℃ 이상 높은 제2의 상이한 온도로 변화시키는 단계, 및 (e) 단계 (d)의 결과로서, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 상기 전구체로부터 기판상에 증착시키는 단계를 포함한다. 산소원을 첨가하여 금속-메탈로이드 산화물을 얻을 수 있거나, 질소원을 첨가하여 금속-메탈로이드 질소화물을 얻을 수 있고, 또는 산소원과 질소원의 혼합물을 첨가하여 금속-메탈로이드 옥시질소화물을 얻을 수 있다. 메탈로이드는 규소인 것이 바람직하다.

Description

조성 구배를 갖는 금속 메탈로이드 산화물 및 질소화물의 제조 방법{PROCESS FOR METAL METALLOID OXIDES AND NITRIDES WITH COMPOSITIONAL GRADIENTS}
혼합 금속/메탈로이드 산화물 및 질소화물과 같은 다성분 금속 함유 재료는 종종 각 개별 금속/메탈로이드 산화물/질소화물 성분이 갖지 못한 독특한 물리적 성질을 갖는다. 예를 들면, 몇가지 혼합 금속 산화물은 고유전 상수 재료[R. Cava 등,Nature, vol. 377, p215, (1995)], 강유전체[L. M. Sheppard,Ceramic Bulletin, vol. 71, p85, (1992)], 고온 초전도체[D. L. Schulz 등,Adv. Mater., vol. 6, p719, (1994)], 촉매[M. Gugliemi 등,J. Electrochem. Soc., vol. 139, p1655, (1992)], 및 내부식성 코팅물[N. Hara 등,J. Electrochem. Soc., vol. 146, p510, (1999)]에 사용될 수 있다. 또한, 몇가지 혼합 금속 질소화물은 우수한 확산 방해성[X. Sun 등,J. Appl. Phys., vol. 81, p664, (1997)], 초전도성[R. B. Van Dover,Chem. Mater., vol. 5, p32, (1993)] 및 자기성[K. Schunitzke 등,Appl. Phys. Lett., vol. 57, p2853, (1990)]을 나타낸다.
집적 회로(IC) 장치의 크기가 매우 작아짐에 따라, 화학적 증기 증착(CVD)법에 의해 증착된 박필름은 다양한 비평면성 표면상의 정합성 피복면에서 물리적 증기 증착(PVD)법에 비해 유리하다. 일반적으로, 액체 전구체는 전구체 전달의 용이성과 재현성 때문에 CVD 적용에 바람직하다.
CVD 가공법에 사용되는 통상의 전구체 전달법은 증기 드로우(draw), 캐리어 개스에 의한 버블링법, 안개 방울(에어로졸) 전달법 및 직접 액체 주입(DLI)법을 포함한다. DLI는 특히 다성분들을 일정하게 전달하는 바람직한 방법인데, 이것은 공급원 용기에서와 동일한 비율의 구성 성분을 반응기에 전달하기 때문이다. DLI는 전구체를 실온에서 저장하여 전달할 분량만을 가열하므로 전구체의 저장 수명을 향상시키는 또 다른 장점이 있다.
전자 재료용 금속 실리케이트는 당기술 분야의 당업자에 의해 연구되어져 왔다. 예를 들면, 다음 문헌[Wilk 등, Hafnium and Zirconium silicates for advanced gate dielectrics,Journal of Applied Physics, vol. 87, No. 1, 2000, pp 484∼492]은 금속 함량을 변화시키면서 금속 실리케이트를 게이트 유전 필름으로서 사용하는 것에 대해 기술하고 있다. 스퍼터링 및 e-빔 증기화에 의해 증착되었다. 개별 필름은 25℃ 내지 600℃ 범위에 걸쳐 선택된 특정 온도에서 증착되었다. 문헌[Kolawa 등, Amorphous Ta-Si-N thin-film alloys as diffusion barrier in Al/Si metallizations,J. Vac. Sci. Technol. A, 8(3), 1990년 5월/6월, pp 3006∼3010]은 광범위한 조성의 Ta-Si-N 필름이 rf 반응 스퍼터링에 의해 제조되었음을 나타낸다. 이 필름은 확산 방해물로서 사용되었다. 반응 분위기내 질소의 양을 변화시킴으로써 질소 도입량을 달리 하였다. 문헌[Sun 등, Reactively sputtered Ti-Si-N flims. II. Diffusion barriers for Al and Cu metallizations on Si,J. Appl. Phys.,81(2), 1997년 1월 15일, pp 664∼671]은 Al 및 Cu와 접촉 경계면을 이루는 Ti-Si-N 스퍼터된 필름을 기술하고 있다. 증착 과정동안 질소 함량은 변화되었다. 문헌[Wilk 등, Electrical properties of hafnium silicate gate dielectrics deposited directly on silicon,Applied Physics Letters, Vol. 74, No. 19, 1999년 5월 10일, pp 2854∼2856]은 HfSixOy게이트 유전 필름을 기술하고 있다. 500℃에서 필름이 증착되었다.
다른 혼합 금속계로는 문헌[VanDover 등, Discovery of a useful thin-film dielectric using a composition-spread approach,Nature, VoL. 392, 1998년 3월 12일, pp 162∼164]이 개시하고 있는 Zr-Sn-Ti-O 고유전 필름을 구비한 정전 용량 장치가 일반적인 관심을 끈다. 증착은 300℃ 이하에서 수행되는데, 문헌[VanDover 등, Deposition of Uniform Zr-Sn-Ti-O Films by On-Axis Reactive Sputtering,IEEE Electron Device Letters, Vol. 19, No. 9, 1998년 9월, pp 329∼331]은 200℃±10℃에서의 스퍼터링을 기술하고 있으며, 문헌[Cava 등, enhancement of the dielectric constant of Ta2O5through Substitution with TiO2,Nature, Vol. 377, 1995년 9월 21일, pp 215∼217]은 물리적으로 혼합한 후, 1350∼1400℃ 온도에서 소성함으로써 Ta2O5-TiO2세라믹 시료를 제조하였으며, 문헌[Cava 등, Dielectricproperties of Ta2O5-ZrO2polycrystalline ceramics,J. Appl. Phys., 83, (3), 1998년 2월 1일, pp 1613∼1616]은 물리적 혼합 및 소성에 의해 세라믹을 합성하였고, 미국 특허 제5,923,056호 및 제5,923,524호는 전자 재료용 혼합 금속 산화물을 제안하고 있다.
장비 조립(예, 층간 유전체, 게이트 산화물, 축전기 및 장벽층)용 전자 재료 분야에서, 산화물, 옥시질소화물 또는 질소화물 형태 중 어느 한 형태의 혼합 금속 또는 금속/메탈로이드 조성물의 다양한 조성 구배를 갖는 재료가 바람직하다. 종래 기술은 증착층의 두께에 따라 조성이 변화하는 혼합 금속/메탈로이드 산화물, 옥시질소화물 또는 질소화물의 증착층을 제어 생산하는, 신속하고 간단하며 재현 가능한 방법을 제공하지 못하였다.
본 발명은 하기에서 더 상세히 기술되는 바와 같이 이러한 문제점을 극복한다.
발명의 개요
본 발명은 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 전자 재료의 기판 상에 증착시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 (a) 주위 조건에서 액체인 것이 바람직한 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체를 제공하는 단계로서, 상기 리간드는 동일하고, 알킬, 알콕시화물, 할로겐화물, 수소화물, 아미드, 이미드, 아지드, 질산염, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 피라졸 및 이들의 플루오로, 산소 및 질소 치환 유사체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이 바람직하며, (b) 상기 혼합물을 기판이 위치하는 증착 구역에 전달하는 단계, (c) 증착 조건하에서 상기 기판을 상기 전구체와 접촉시키는 단계로서, 증착 조건하에서의 기판 접촉은 화학적 증기 증착법, 스프레이 열분해법, 제트 증기 증착법, 졸-겔 가공법, 스핀 코팅법, 화학적 용액 증착법 및 원자층 증착법으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이 바람직하고, (d) 상기 증착 조건의 온도를 접촉 과정동안 제1 온도로부터, 이 제1 온도에서 40℃ 이상 높은 제2의 상이한 온도로 변화시키는 단계, 및 (e) 단계 (d)의 결과로서, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 상기 전구체로부터 기판상에 증착시키는 단계를 포함한다. 산소원을 첨가하여 금속-메탈로이드 산화물을 얻을 수 있고, 또는 질소원을 첨가하여 금속-메탈로이드 질소화물을 얻을 수도 있으며, 산소원과 질소원의 혼합물을 첨가하여 금속-메탈로이드 옥시질소화물을 얻을 수 있다. 메탈로이드는 규소인 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 온도에 대한 원자 %농도 및 유전 상수의 그래프이다.
본 발명에서는 조성 구배를 제공하는 신규의 금속 및 메탈로이드 증착법이 CVD 적용법 중에 DLI법을 비롯한 전구체 분산 전달법에 사용될 수 있음을 개시하고 있다. 전구체는 무용매 혼합물인 것이 바람직하다.
휘발성 성분의 조건은 다음과 같다:
(1) 화학적으로 상화성이므로, 어떠한 비휘발성 중합체 또는 다핵종도 형성하지 않는다.
(2) 금속에 대한 리간드 교환 또는 리간드간 반응에 기인된 어떠한 침전물도생성하지 않는다.
(3) 혼합물은 저점도 및 열안정성을 유지한다.
(4) 불필요한 산화/환원 반응이 일어나지 않는다(예, M+1+ M'+3→ M+2+ M'2+).
바람직한 형태에서, 액체 금속/메탈로이드 착물을 직접 혼합하거나, 또는 고형 금속 또는 메탈로이드 착물(들)을 액체 금속 또는 메탈로이드 착물(들)에 용해시킴으로써 액체 혼합물을 제조할 수 있다. 이러한 계에서는, 전구체 혼합물을 용해 또는 희석시켜서 혼합물 전체를 액체 상태로 만들기 위한 용매가 필요없다. 바람직한 비용매 함유 전구체 혼합물은 배출시 CVD 유출물의 제거 부담을 덜어주는데, 이것은 CVD 가공 후 수거해야 할 초휘발성 유기 매질이 없기 때문이다. 또한, 어떠한 용매도 본 명세서에 기술된 바람직한 액체 혼합물에 사용되지 않기 때문에, 고처리량의 금속 함유 증기가 CVD 반응기로 전달될 수 있다. 따라서, 이들 바람직한 액체 전구체 혼합물을 사용한 전체 CVD 공정은 전구체 용액의 액체 주입 전달법 보다 더 환경 친화적이고, 비용이 절감된다. 본 발명에 사용된 다성분 전구체는 실온에서 물과 같은 저점도 재료이고, 비교적 저온에서도 충분히 휘발하며, CVD 계로 쉽게 전달될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 전형적인 전구체 혼합물을 적당한 용매 중에 사용하여 본 발명을 수행하는 것도 가능하다.
본 발명에서, Zr(NEt2)4및 Si(NMe2)4혼합물로부터 Zrx-Siy-OzCVD의 경우에 의해 예시되는 바와 같이, 예기치 않게 필름 조성이 증착 온도에 의존한다는 사실이 의외로 관찰되었다. 이러한 결과는 금속/메탈로이드 조성 구배를 갖는 금속 실리케이트 박필름이 증착 온도를 제어적으로 변화시킴으로써 증착된다는 것을 보여준다. 규소 기판쪽의 규소 고농도 층 대 게이트 금속쪽의 금속 고농도 층과 같은 조성 구배를 갖는 게이트 유전 필름은 독특한 상화성 및 IC 장비 조립시 수행의 장점을 나타낸다. 굴절 구배가 규소/금속 조성 구배에 의해 제어되는 금속 실리케이트 박필름 또한 전기광학 분야에 유용할 수 있다.
바람직한 유형으로서, 바람직하게는 주위 조건에서 액체인 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체 혼합물은, 동일 또는 상이하고 알킬, 알콕시화물, 할로겐화물, 수소화물, 아미드, 이미드, 아지드, 질산염, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, β-디케토네이트, β-케토이미네이트, β-디이미네이트, 피라졸 및 이들의 플루오로, 산소 및 질소 치환 유사체로 이루어진 군 중에서 선택되는 리간드를 갖는다.
적합한 전구체 선택은 산화제 또는 질소 함유 반응물의 존재하에서 혼합 금속/메탈로이드 산화물, 질소화물, 및 옥시질소화물을 제공할 것이다. 또한, 적당한 전구체 혼합물 및 CVD 조건을 사용하여 혼합 금속/메탈로이드 합금, 탄화물, 탄화질소화물, 옥시탄화질소화물, 황화물, 인화물, 붕소화물, 비소화물, 안티몬화물, 셀레늄화물, 텔루르화물 및 이들의 혼합물을 성장시키는 것도 가능하다.
열저압 CVD 이외에, 상기 전구체는 대기압 CVD, 아대기압 CVD, (플라즈마, 빛, 라디칼 또는 레이저) 강화 CVD 증착법, 제트 증기 증착으로 알려진 증착법 또는 원자층 증착법에 사용될 수 있다. 원자층 증착법에서, 약 한 층의 전구체 분자층이 표면에 흡착된다. 제2 반응물은 제1 전구체 층에 주입된 후, 표면에서 기존의 제1 반응물과 상기 제2 반응물 사이에 반응이 일어난다. 이러한 교대 과정을 반복하여 소정 두께의 원소 또는 화합물을 거의 원자 두께의 층으로 제공한다.
또한, 적당한 전구체 혼합물 선택은 필름의 졸-겔 가공법 및 스핀 코팅법에 적용될 수 있다.
주위 조건은 200℃ 이하인 것이 바람직하며, 40℃ 이하 및 30 psig 이하인 것이 더 바람직하다.
제1 온도는 200℃ 내지 350℃ 범위이고, 제2의 상이한 온도는 얻게 될 필름의 목적하는 조성 구배를 얻기 위해 상기 제1 온도보다 40℃ 이상 높은, 바람직하게는 300∼450℃ 이상의 온도이다. 증착 과정동안 부단한 방법으로 온도를 낮은 출발 온도에서 높은 종말 온도로 변화시키는 것이 바람직하다. 그러나, 온도는 주어진 금속/메탈로이드계 및 목적하는 조성 구배에 요구되는 임의의 조성 구배를 달성하도록 조작될 수 있는 것으로 판단된다.
혼합물을 산소원과 혼합시킨 후, 다중 금속/메탈로이드 화합물 층을 기판에 증착시켜 금속 및 메탈로이드 산화물을 형성시킨다. 산소원은 산소, 오존, 아산화질소, 일산화질소, 이산화질소, 물, 과산화수소, 공기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다. 대안적으로, 혼합물을 질소원과 혼합시킨 후, 다중 금속/메탈로이드 화합물 층을 기판에 증착시켜 금속 및 메탈로이드 질소화물을 형성시킨다. 질소원은 질소, 암모니아, 하이드라진, 알킬하이드라진, 아지드화수소, 알킬아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다. 질소와 산소의원 또는 이들 원소를 갖는 리간드를 사용하여 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시질소화물을 형성할 수 있다.
다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층은 혼합 금속 및 메탈로이드 합금, 혼합 금속 및 메탈로이드 산화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 황화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 인화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 붕소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 비소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 안티몬화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 셀레늄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 텔루르화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다.
메탈로이드는 붕소, 규소, 비소, 텔루륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된다. 메탈로이드가 규소인 것이 바람직하다.
금속은 원소 주기율표의 임의의 금속, 바람직하게는 전이 금속 중에서 선택되고, 아연, 카드뮴, 수은, 알루미늄, 게르마늄, 갈륨, 인듐, 탈륨, 주석, 납, 안티몬, 비스무트, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈룸, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 테크네튬, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 세륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 독립적으로 선택되는 것이 더 바람직하다.
본 발명은 이하 수개의 비제한적인 실시예로 예시된다.
실시예 1: Zr(NEt 2 ) 4 및 Si(NMe 2 ) 4 로부터 Zr-Si-O 박필름의 CVD
Zr[N(CH2CH3)2]4및 Si[N(CH3)2]4(몰비 Zr:Si = 1:1) 금속-리간드 착물 전구체의 무용매 혼합물을 1분 당 0.12 ml의 속도로 증기화 온도가 110℃인 직접 액체 주입계로 전달하고, 다양한 산소 유량을 갖는 헬륨 일소 개스 100 sccm를 사용하여 웨이퍼가 280℃ 내지 430℃로 유지되는 혼합 금속 화합물 필름 증착용 웨이퍼 기판 표적에 증착시켰다. 반응기 챔버 압력은 1 Torr이었다. 380℃까지 증착 온도가 증가함에 따라, 산소 유량 150 sccm인 경우 맨규소 상의 증착 속도는 1분 당 450Å에서 560Å으로 증가하였다. 400℃ 내지 430℃의 증착 온도에서, 증착 속도는 1분 당 360Å로 떨어진 후, 150Å으로 각각 떨어졌다. 첨부 도면은 필름 조성 대 증착 온도의 X-레이 광전자 스펙트럼 분석을 나타낸다. 380℃ 이하의 증착 온도에서는 지르코늄이 주로 필름으로 도입되지만, 더 높은 증착 온도에서는 규소 유입 비율이 증가하였다. 또한, 증착 필름의 유전 상수는 금속 조성에 따라 5 내지 13으로 변동한다는 것을 나타내는 정전 유량-전압 측정에 의해 결정된 증착 필름의 유전 상수를 도면에 도시한다. 280℃ 내지 380℃에서 증착된 필름 굴절률은 1.96 내지 2.02 이었다. 400℃ 내지 430℃에서 증착된 필름은 굴절률이 1.70 내지 1.62로 더 낮았다. 증착 온도가 더 높아질수록 규소 함량은 더 높아지고 굴절률은 감소하였다.
실시예 2: Zr(NEt 2 ) 4 및 Si(NMe 2 ) 4 로부터 Zr-Si-N 박필름의 CVD
Zr[N(CH2CH3)2]4및 Si[N(CH3)2]4(몰비 Zr:Si = 1:1) 금속-리간드 착물 전구체의 무용매 혼합물을 1분 당 0.12 ml의 속도로 증기화 온도가 90℃인 직접 액체 주입계에 전달하여, 암모니아 유량 200 sccm을 갖는 헬륨 일소 개스 100 sccm을 사용하여 웨이퍼가 300℃ 내지 360℃로 유지되는 혼합 금속 화합물 필름 증착용 웨이퍼 기판 표적에 증착시켰다. 맨규소상의 증착 속도는 1분 당 285Å 내지 320Å 범위이었다. 반응기 챔버 압력은 1 Torr이었다.
실시예 3: t-BuN=Ta(NEt 2 ) 3 및 Si(NMe 2 ) 4 로부터 Ta-Si-O 박필름의 CVD
t-BuN=Ta[N(CH2CH3)2]3및 Si[N(CH3)2]4(몰비 Ta:Si = 2.5:1) 금속-리간드 착물 전구체의 무용매 혼합물을 1분 당 0.1 ml의 속도로 증기화 온도가 100℃인 직접 액체 주입계에 전달하여, 50 sccm 내지 150 sccm의 다양한 산소 유량을 갖는 헬륨 일소 개스 200 sccm을 사용하여 웨이퍼가 300℃ 내지 435℃로 유지되는 혼합 금속 화합물 필름 증착용 웨이퍼 기판 표적에 증착시켰다. 반응기 챔버 압력은 1 Torr이었다. 증착의 활성화 에너지는 29 kcal/mol이었다.
실시예 4: t-BuN=Ta(NEt 2 ) 3 및 Si(NMe 2 ) 4 로부터 Ta-Si-N 박필름의 CVD
t-BuN=Ta[N(CH2CH3)2]3및 Si[N(CH3)2]4(몰비 Ta:Si = 2.5:1) 금속-리간드 착물 전구체의 무용매 혼합물을 1분 당 0.1 ml의 속도로 증기화 온도가 100℃인 직접 액체 주입계에 전달하여, 암모니아 유량 73 sccm을 갖는 헬륨 일소 개스 200 sccm을 사용하여 웨이퍼가 310℃ 내지 350℃로 유지되는 혼합 금속 화합물 필름 증착용 웨이퍼 기판 표적에 증착시켰다. 반응기 챔버 압력은 1 Torr이었다. 증착의 활성화 에너지는 34 kcal/mol이었다.
종래 기술은 금속/메탈로이드 조성 구배가 증착 공정의 온도에 의해 변화되는 반도체 재료의 전자층 또는 전자 장비로서 혼합 금속/메탈로이드 산화물 및 질소화물을 증착시키는 방법을 제공하지 못하였다. 본 발명은 증착 공정 내내 증착 온도 제어에 의해 금속/메탈로이드 산화물, 옥시질소화물 또는 질소화물 재료의 조성 구배를 변화시켜 전자 재료 조립 업계에 유용한 전기적 성질들을 변화시킨 독특한 증착 생성물을 제공하는 간단하고 효율적인 재현 가능한 방법으로 종래 기술 분야의 상기 결점을 극복한다.
본 발명은 수개의 특정 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명의 전체 범위는 다음의 청구범위로부터 설정되어야 한다.

Claims (28)

  1. 하기 단계 (a) 내지 (e)를 포함하여, 층의 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 전자 재료 기판 상에 증착시키는 방법:
    (a) 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체를 제공하는 단계,
    (b) 상기 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체를, 상기 기판이 위치하는 증착 구역에 전달하는 단계,
    (c) 증착 조건하에서 상기 기판과 상기 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체를 접촉시키는 단계,
    (d) 상기 접촉과정 동안 상기 증착 조건의 온도를 제 1온도에서, 이 제1 온도로부터 40℃ 이상 높은 제2의 상이한 온도로 변화시키는 단계, 및
    (e) 단계 (d)의 결과로서, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 상기 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체로부터 기판상에 증착시키는 단계.
  2. 하기 단계 (a) 내지 (e)를 포함하여, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 전자 재료 기판 상에 증착시키는 방법:
    (a) 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체의 혼합물을 제공하는 단계(상기 리간드는 알킬, 알콕시화물, 할로겐화물, 수소화물, 아미드, 이미드, 아지드, 질산염, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 피라졸 및 이들의 플루오르, 산소 및 질소 치환 유사체로 이루어진 군 중에서 선택됨),
    (b) 상기 혼합물을, 상기 기판이 위치하는 증착 구역에 전달하는 단계,
    (c) 증착 조건하에서 상기 기판과 상기 혼합물을 접촉시키는 단계(증착 조건하에서 상기 기판의 접촉은 화학적 증기 증착법, 스프레이 열분해법, 제트 증기 증착법, 졸-겔 가공법, 스핀 코팅법, 화학적 용액 증착법 및 원자층 증착법으로 이루어진 군 중에서 선택됨),
    (d) 상기 접촉과정 동안 상기 증착 조건의 온도를 제 1온도에서, 이 제1 온도로부터 40℃ 이상 높은 제2의 상이한 온도로 변화시키는 단계, 및
    (e) 단계 (d)의 결과로서, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 상기 혼합물로부터 기판상에 증착시키는 단계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속은 전이 금속인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 금속은 아연, 카드뮴, 수은, 알루미늄, 게르마늄, 갈륨, 인듐, 탈륨, 주석, 납, 안티몬, 비스무트, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈룸, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 테크네튬,레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 세륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 온도는 200℃ 내지 350℃ 범위이고, 상기 제2의 상이한 온도는 상기 제1 온도보다 40℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 혼합물을 산소원과 혼합한 후, 상기 다중 금속 화합물 층을 상기 기판상에 증착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 산소원은 산소, 오존, 아산화질소, 일산화질소, 이산화질소, 물, 과산화수소, 공기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 무용매 혼합물을 질소원과 혼합한 후, 상기 다중 금속 화합물 층을 상기 기판상에 증착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 질소원은 질소, 암모니아, 하이드라진, 알킬하이드라진, 아지드화수소, 알킬아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층은 혼합 금속 및 메탈로이드 합금, 혼합 금속 및 메탈로이드 산화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 붕소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 황화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 인화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 비소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 안티몬화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 셀레늄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 텔루르화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 메탈로이드는 붕소, 규소, 비소, 텔루륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 메탈로이드는 규소인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 하기 단계 (a) 내지 (e)를 포함하여, 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 전자 재료 기판 상에 증착시키는 방법:
    (a) 주위 조건에서 액체인 2종 이상의 금속-리간드 및 메탈로이드-리간드 착물 전구체의 무용매 혼합물을 제공하는 단계(상기 리간드는 알킬, 알콕시화물, 할로겐화물, 수소화물, 아미드, 이미드, 아지드, 질산염, 시클로펜타디에닐, 카르보닐, 피라졸 및 이들의 플루오르, 산소 및 질소 치환 유사체로 이루어진 군 중에서 선택됨),
    (b) 상기 무용매 혼합물을 직접 액체 주입법에 의해 플래쉬 증기화 구역에 전달하여 상기 무용매 혼합물을 증기화시키는 단계,
    (c) 증착 조건하에서 상기 기판과 상기 얻어진 무용매 혼합물의 증기를 접촉시키는 단계,
    (d) 상기 접촉과정 동안 온도를 제 1온도에서, 이 제1 온도로부터 40℃ 이상 높은 제2의 상이한 온도로 변화시키는 단계, 및
    (e) 단계 (d)의 결과로서, 층내 금속 및 메탈로이드의 조성 구배를 갖는 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층을 상기 무용매 혼합물로부터 기판상에 증착시키는 단계.
  14. 제13항에 있어서, 상기 주위 조건은 200℃ 이하 및 30 psig 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 온도는 200℃ 내지 350℃ 범위이고, 상기 제2의 상이한 온도는 상기 제1 온도보다 40℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 무용매 혼합물을 산소원과 혼합한 후, 상기 다중 금속 화합물 층을 상기 기판상에 증착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 산소원은 산소, 오존, 아산화질소, 일산화질소, 이산화질소, 물, 과산화수소, 공기 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 무용매 혼합물을 질소원과 혼합한 후, 상기 다중 금속 화합물 층을 상기 기판에 증착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 질소원은 질소, 암모니아, 하이드라진, 알킬하이드라진, 아지드화수소, 알킬아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 다중 금속 및 메탈로이드 화합물 층은 혼합 금속 및 메탈로이드 합금, 혼합 금속 및 메탈로이드 산화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시탄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 옥시질소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 붕소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 황화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 인화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 비소화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 안티몬화물, 혼합 금속 및 메탈로이드셀레늄화물, 혼합 금속 및 메탈로이드 텔루르화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 메탈로이드는 붕소, 규소, 비소, 텔루륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 메탈로이드는 규소인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 금속-리간드 착물 전구체는 Zr[N(CH2CH3)2]4이고, 상기 메탈로이드-리간드 착물 전구체는 Si[N(CH3)2]4이며, 상기 제1 온도는 280℃이고, 상기 제2의 상이한 온도는 430℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제16항에 있어서, 상기 금속-리간드 착물 전구체는 t-부틸N=Ta[N(CH2CH3)2]3이고, 상기 메탈로이드-리간드 착물 전구체는 Si[N(CH3)2]4이며, 상기 제1 온도는 300℃이고, 상기 제2의 상이한 온도는 435℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 금속-리간드 착물 전구체는 Zr[N(CH2CH3)2]4이고, 상기 메탈로이드-리간드 착물 전구체는 Si[N(CH3)2]4이며, 상기 제1 온도는 300℃이고, 상기 제2의 상이한 온도는 360℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제18항에 있어서, 상기 금속-리간드 착물 전구체는 t-부틸N=Ta[N(CH2CH3)2]3이고, 상기 메탈로이드-리간드 착물 전구체는 Si[N(CH3)2]4이며, 상기 제1 온도는 310℃이고, 상기 제2의 상이한 온도는 350℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제13항에 있어서, 상기 금속은 전이 금속인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제13항에 있어서, 상기 금속은 아연, 카드뮴, 수은, 알루미늄, 게르마늄, 갈륨, 인듐, 탈륨, 주석, 납, 안티몬, 비스무트, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈룸, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 테크네튬, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 세륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
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