KR20020084597A - 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 - Google Patents
화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020084597A KR20020084597A KR1020010023994A KR20010023994A KR20020084597A KR 20020084597 A KR20020084597 A KR 20020084597A KR 1020010023994 A KR1020010023994 A KR 1020010023994A KR 20010023994 A KR20010023994 A KR 20010023994A KR 20020084597 A KR20020084597 A KR 20020084597A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ruthenium
- precursor compound
- vapor deposition
- chemical vapor
- thin film
- Prior art date
Links
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical group [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 150000005671 trienes Chemical group 0.000 claims abstract description 14
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 125000002619 bicyclic group Chemical group 0.000 claims abstract 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 36
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 8
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- DXHPZXWIPWDXHJ-UHFFFAOYSA-N carbon monosulfide Chemical compound [S+]#[C-] DXHPZXWIPWDXHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 2
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 claims 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 claims 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 abstract description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- -1 Cyclic triene Chemical class 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 2
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F15/00—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
- C07F15/0006—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table compounds of the platinum group
- C07F15/0046—Ruthenium compounds
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)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 막내 불순물이 감소되고 파티클 발생이 억제되며 저온에서 증착가능한 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한 루테늄 박막의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 루테늄 전구체 화합물은 중성 리간드와 루테늄이 배위결합으로 결합된 전구체화합물을 포함하되, 전구체 화합물은 TRuL2, RuL5, DRuL3, TRuD 또는 D2RuL 중 어느 하나를 포함하되, T, D, L은 상기 중성리간드이다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한 루테늄 박막의 화학적기상증착 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)은 실리콘웨이퍼, 웨이퍼상의 노출된 막 표면과 같은 기판상에 박막을 증착하기 위해 이용되며, 화학적기상증착법에 있어서 전구체(Precursor)는 전구체의 분해온도나 그 이상의 온도로 가열된 기판상에 증착되는 열분해 휘발성 화합물이다. 그리고, 화학적기상증착법에 의해 증착되는 막, 예컨대 금속, 금속혼합물, 금속합금, 세라믹, 금속화합물 및 이들의 혼합물로 구성되는 막들은 전구체의 선택 및 반응 조건에 의존하여 기판상에 형성된다.
반도체 소자의 집적회로 공정, 특히, 화학적기상증착법에 의해 형성된 루테늄 박막은 우수한 전기전도성, 넓은 온도범위에서의 높은 안정성, 실리콘, 실리콘산화막 및 세라믹산화막과의 우수한 접착성을 갖는 것으로 알려졌다.
상술한 화학적기상증착법에 의해 형성된 루테늄 박막은 기가(Giga)급 DRAM 및 FeRAM(Ferroelectic Random Access Memory)에서 캐패시터의 전극 또는 배선 물질로 적용하고 있으며, 또한 실리콘이나 금속산화물과의 반응성이 거의 없기 때문에 실리콘(Si), 산소(O)의 배리어막(Barrier)으로도 이용이 가능하고 고분자 합성 과정에서 촉매로 사용하기도 한다.
최근에 루테늄 박막의 화학적기상증착법에 이용되는 루테늄 전구체 화합물에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
종래 루테늄 박막의 화학적기상증착법에 이용되는 루테늄 전구체 화합물은 루테늄의 산화 상태가 +2 또는 +3인 RuX2, RuX3(여기서 X는 이온성 리간드를 의미함)을 사용하고, 반응기체로 산소(O), 수소(H) 또는 암모니아(NH3)를 사용한다.
이 때, 산소는 루테늄 전구체 화합물과 반응하며 산화상태인 루테늄을 환원시킴과 동시에 음이온성 리간드(Ligand)인 X와 반응하여 반응생성물을 생성시킨다. 여기서, 리간드는 비공유 전자쌍을 가진 원자나 분자, 이온(NH3, H2O, Cl-, CN- 등)을 의미하며, RuX2및 RuX3의 X는 β-디케토네이트(diketonate), 사이클로펜타디에닐(cyclopentadienyl), 알킬사이클로펜타디에닐(alkylcyclopentadienyl)이다.
한편, 루테늄 전구체 화합물(RuX2, RuX3)의 생성은 다음과 같이 이루어진다.
RuCl3+ 2HX ----> RuX2+ 2HCl(환원제 Zn 등을 첨가함)
[반응식2]는 루테늄 전구체 화합물의 산화 반응을 나타낸 것으로, 이러한 산화, 환원 반응을 통해 CO, H2, 부텐(Butene) 등의 알켄(Alkene)과 같은 중성 생성물, H, 부틸(Butyl) 등의 알킬(Alkyl), β-디케토네이트(diketonate)과 같은 음이온 또는 양이온성 생성물이 형성된다.
그러나, 중성을 띠는 반응생성물은 진공으로 제거할 수 있지만, 음이온 또는 양이온성 반응생성물은 루테늄 박막내에 불순물로 잔류하게 된다. 또한, 산소와 리간드의 반응이 매우 복잡할 뿐만 아니라 짧은 시간에 반응이 이루어지므로 불순물인 탄소(C), 수소(H), 산소(O)가 루테늄 박막내에 잔류하며, 이러한 불순물은 루테늄 박막의 치밀화를 위한 열공정이나 후속 증착 공정시 외부로 확산되면서 루테늄 박막을 포함하여 인접하는 박막들의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
한편, 반응기체로서 환원성 기체인 수소(H2)나 암모니아(NH3)를 사용하는 경우, 수소(H2)나 암모니아(NH3)를 활성화시키기 위하여 증착 온도를 500℃ 이상으로 높게 설정해야하므로 리간드 자체의 분해가 먼저 일어나 증착반응을 임의로 조절하기 어려운 문제점이 있다. 예컨대, 루테늄 박막이 Ta2O5, BST, PZT, SBT 등의 산화물막을 유전막으로 적용하는 캐패시터의 상부전극으로 적용될 경우, 고온에서 수소(H2)나 암모니아(NH3)와 같은 환원성 기체를 사용하면 산화물막을 환원시키게 되어 요구하는 전기적 특성을 확보할 수 없다.
아울러, 상기와 같은 전구체 화합물을 사용하여 화학기상증착법으로 루테늄박막을 증착하는 경우, 기상에서 반응 기체와 전구체 화합물이 결합하여 이루어지는 분해반응을 통해 비휘발성 물질(카보네이트, 옥사이드)이 생성된다. 이러한, 비휘발성 물질은 루테늄 박막상에 덩어리 형태로 존재하면서 파티클(Particle) 발생의 주원인으로 작용하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 막내 불순물이 감소되고 파티클 발생이 억제되며 저온에서 증착가능한 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한 루테늄 박막의 화학적기상증착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 루테늄 박막의 화학적기상증착 방법을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 반도체기판 12 : 루테늄 박막
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 루테늄 박막의 전구체 화합물은 중성 리간드와 루테늄이 약한 배위결합으로 결합된 전구체화합물을 포함함을 특징으로 하며, 바람직하게, 상기 전구체 화합물은 TRuL2, RuL5, DRuL3, TRuD 또는 D2RuL 중 어느 하나를 포함하되, T, D, L은 상기 중성리간드인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 루테늄 박막의 제조 방법은 반응챔버내에 피증착막을 로딩시키는 단계, 상기 피증착막을 가열시키는 단계, 상기 반응챔버내에 기체 상태이며 중성리간드와 루테늄이 결합된 전구체화합물을 전달시키는 단계, 상기 피증착막상에서 상기 전달된 전구체화합물을 열분해시키는 단계, 및 상기 열분해후 생성된 루테늄을 상기 피증착막상에 증착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에서는 화학적기상증착법(CVD)을 이용하여 루테늄 박막을증착할 때, 전구체 화합물로서 루테늄 금속에 중성(Neutral)의 리간드 예컨대, L, 디엔(Diene), 트리엔(Triene)을 결합시킨 화합물, 다시 말하면, 루테늄의 산화 상태가 0인 전구체 화합물을 사용한다.
여기서, L(Lewis base)은 통상 리간드를 의미하며, 디엔(Diene; D)은 분자 내에 탄소-탄소 이중결합을 2개 가진 화합물, 트리엔(Triene; T)은 분자내에 탄소-탄소 이중결합을 3개 가진 화합물을 나타낸다.
[화학식1] 내지 [화학식5]에서, T는 트리엔으로서 선형(Linear), 가지형(Branched), 단일고리 트리엔(Cyclic triene), 이중고리 트리엔(Bicyclic triene) 또는 삼중고리 트리엔(Tricyclic triene)을 포함하는 군 중에서 선택되고, D는 디엔으로서 선형(Linear), 가지형(Branched), 단일고리 디엔(Cyclic diene), 이중고리 디엔(Bicyclic diene) 또는 삼중고리 디엔(Tricyclic diene)을 포함하는 군 중에서 선택된다.
그리고, L은 일산화탄소(CO), 황화탄소(CS), 이황화탄소(CS2), RCN, RNC, NR3, NR2R', ROR', RSR', (C2∼C20)폴리에테르(Polyester), (C2∼C20)폴리아민(Polyamine), 및 이들 물질에 불소와 같은 할로겐(Halogen)족 원소가 첨가된 유도체(Derivatives)들 중에서 선택된다.
이 때, R,R'은 각각 수소(H), (C1∼C10)알킬(Alkyl)이거나 또는 (C1∼C10)알킬에 할로겐족 원소가 첨가된 유도체이다.
그리고, 디엔(D)으로는 C4H4, C5H6, C6H8, C7H10, C8H12등을 이용하고, 트리엔(T)으로는 C6H6, C7H8, C8H10등을 이용한다.
먼저, [화학식1]의 TRuL2전구체 화합물을 이용할 경우, 반응기체는수소(H2), 암모니아(NH3), 산소(O2), 아산화질소(N2O), 일산화탄소(CO), 히드라진 (Hydrazine), (C1∼C10)알킬히드라진, (C1∼C10)디알킬히드라진 및 이들의 혼합기체 중에서 선택된다.
상술한 전구체 화합물 TRuL2과 반응가스를 이용하여 루테늄 박막을 제조하는 방법은, 도 1에 도시된 것처럼, 소정 공정이 완료된 반도체기판(또는 피증착막)(11)상에 상온에서 고체인 TRuL2를 50℃∼100℃로 가열시켜 액체로 변화시킨 후, 운반 가스(Carrier gas)로서 아르곤(Ar)을 사용하여 고체 TRuL2를 전구체 화합물로 버블링(Bubbling)시키고, 버블링으로 생성되는 TRuL2기체를 아르곤과 함께 반응챔버(도시 생략)로 전달시킨다.
이와 같이 반응챔버로 유입된 TRuL2기체는 100℃∼600℃로 미리 가열된 반도체기판(11)상에서 열분해되어 반도체 기판(11)상에 루테늄 박막(12)을 증착시킨다. 여기서, TRuL2는 반도체 기판(11)상에서 다음과 같은 반응이 순차적으로 이루어진다.
[반응식3]을 살펴보면, 결합력이 약한 L이 먼저 분해되고 그 다음에 트리엔이 분해됨을 알 수 있고, 아울러 DRuL3, D2RuL, RuL6의 경우에도 결합력이 약한 L이 먼저 분해된 다음, 디엔(D)이 분해된다. 한편, TRuD의 경우에는 결합력이 상대적으로 약한 디엔이 먼저 분해된 후 트리엔이 분해된다. 이 때, 열분해생성물인 트리엔과 L은 진공으로 제거된다.
상술한 [화학식1]의 전구체는 물론 [화학식2] 내지 [화학식5]의 전구체를 이용하는 경우에도, 리간드(L), 디엔(D) 및 트리엔(T)은 중성 리간드이므로 열분해 반응에 의해 루테늄(Ru)과 분리된 후 루테늄 박막내에 포함되지 않고 진공 배기로 반응챔버에서 쉽게 제거되므로, 탄소, 수소, 산소 등의 불순물이 거의 잔류하지 않는 고순도의 루테늄 박막을 증착할 수 있다.
그리고, 반응가스를 사용하지 않거나, 또는 사용하는 경우에도 증착 온도 (100℃∼600℃)가 비교적 낮아 기상에서 반응이 일어나지 않게 되므로 파티클 발생을 억제할 수 있다.
또한, 통상 루테늄 전구체 화합물에서는 루테늄과 리간드의 결합이 매우 강한 이온결합이지만, 본 발명의 실시예에서 사용되는 루테늄 전구체 화합물은 루테늄과 리간드의 결합이 약한 배위결합으로 이루어져 있으므로 비교적 낮은 온도에서도 리간드의 분해가 잘 일어나 증착온도를 낮출 수 있다.
일반적으로, 배위결합(Coordinate covalent bond)은 결합에 관여하는 2개의 원자 중 한쪽 원자만을 중심으로 생각할 때, 결합에 관여하는 전자가 형식적으로 한쪽 원자로부터만 제공되어 있는 경우의 결합을 일컫는다. 통상적으로 착염 등 배위화합물의 중심에 있는 중심 금속과 주위에 있는 리간드 사이에는 배위결합에 의하여 결합한다.
본 발명의 다른 실시예로서, [화학식1] 내지 [화학식5]의 루테늄 전구체 화합물을 전달시키는 방법으로, 일실시예에서 적용한 버블링으로 반응챔버에 전달하거나, 고체 상태의 전구체 화합물을 가열시켜 기체 상태로 상전이시키고 운반기체를 이용하여 전달시키거나, 액체 상태의 전구체 화합물을 운반기체를 이용하여 전달시키거나, 또는 전구체 화합물을 용매에 녹여서 만든 용액 상태의 전구체 화합물을 운반기체를 이용하여 전달시킬 수 있다.
그리고, 액체 상태의 전구체 화합물을 전달시키는 경우, 적절한 용매에 녹여서 용액을 기화기로 기화시켜 반응챔버에 전달시켜도 본 발명의 일실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있으리라 기대된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 루테늄 박막의 제조 방법은 전구체 화합물로서 중성의 리간드를 포함하는 전구체 화합물을 이용하므로써 탄소, 수소, 산소 등의 불순물의 잔류를 방지하여 고순도의 루테늄 박막을 제조할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 증착온도가 상대적으로 낮으므로 기상 분해 반응을 억제하여 파티클발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 루테늄과 리간드의 결합이 약한 배위결합으로 이루어져 있으므로 비교적 낮은 온도에서도 리간드의 분해가 용이하게 이루어져 증착온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 루테늄 박막을 화학적기상증착하기 위한 전구체 화합물에 있어서,중성 리간드와 루테늄이 배위결합으로 결합된 전구체화합물을 포함함을 특징으로 하는 루테늄 전구체 화합물.
- 제 1 항에 있어서,상기 전구체 화합물은 TRuL2, RuL5, DRuL3, TRuD 또는 D2RuL 중 어느 하나를 포함하되, T, D, L은 상기 중성리간드인 것을 특징으로 하는 루테늄 전구체 화합물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 중성리간드 중 T는 트리엔으로서, 선형, 가지형, 단일고리형, 이중고리형 또는 삼중고리형 트리엔을 포함하는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 루테늄 전구체 화합물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 중성리간드 중 D는 디엔으로서, 선형, 가지형, 단일고리형, 이중고리형 또는 삼중고리형 디엔을 포함하는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 루테늄 전구체 화합물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 중성리간드 중 L은 일산화탄소(CO), 황화탄소(CS), 이황화탄소(CS2), RCN, RNC, NR3, NR2R', ROR', RSR', (C2∼C20)폴리에테르(Polyester), (C2∼C20)폴리아민(Polyamine) 및 이들 물질에 불소와 같은 할로겐족 원소가 첨가된 유도체들 중에서 선택되되, 상기 R,R'은 각각 수소(H), (C1∼C10)알킬(Alkyl)이거나 또는 (C1∼C10)알킬에 할로겐족 원소가 첨가된 유도체인 것을 특징으로 하는 루테늄 전구체 화합물.
- 루테늄 박막의 제조 방법에 있어서,반응챔버내에 피증착막을 로딩시키는 단계;상기 피증착막을 가열시키는 단계;상기 반응챔버내에 중성리간드와 루테늄이 결합된 전구체화합물을 전달시키는 단계; 및상기 피증착막상에서 상기 전달된 전구체화합물을 열분해시켜 상기 피증착막상에 루테늄을 증착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 전구체 화합물을 전달시키는 단계는,고체 상태의 전구체 화합물을 가열시켜 기체 상태로 상전이시키고 운반기체를 이용하여 전달시키거나, 액체 상태의 전구체 화합물을 운반기체를 이용하여 전달시키거나, 또는 전구체 화합물을 용매에 녹여서 만든 용액 상태의 전구체 화합물을 운반기체를 이용하여 전달시키는 것을 특징으로 하는 루테늄박막의 화학적기상증착방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 액체 상태의 전구체 화합물을 운반기체를 이용하여 전달시키는 단계는,상기 전구체화합물을 버블링이나 또는 기화시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 고체 상태의 전구체화합물을 가열시키는 단계는 20℃∼200℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 피증착막을 가열시키는 단계에서,상기 피증착막은 100℃∼600℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 루테늄 박막을 증착하는 단계는,상기 반응챔버내에 반응기체를 유입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 반응기체는 수소(H2), 암모니아(NH3), 산소(O2), 아산화질소(N2O), 일산화탄소(CO), 히드라진 (Hydrazine), (C1∼C10)알킬히드라진, (C1∼C10)디알킬히드라진 및 이들의 혼합기체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 루테늄 박막의 화학적기상증착방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010023994A KR20020084597A (ko) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010023994A KR20020084597A (ko) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020084597A true KR20020084597A (ko) | 2002-11-09 |
Family
ID=27703486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010023994A KR20020084597A (ko) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020084597A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7850779B2 (en) | 2005-11-04 | 2010-12-14 | Applied Materisals, Inc. | Apparatus and process for plasma-enhanced atomic layer deposition |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3821265A (en) * | 1971-11-19 | 1974-06-28 | Monsanto Co | Production of carboxylic acids |
| US4107079A (en) * | 1973-09-10 | 1978-08-15 | Rhone-Poulenc Industries | Insoluble metallic complexes and catalysts therefrom |
| US4268688A (en) * | 1973-02-16 | 1981-05-19 | Monsanto Company | Asymmetric hydroformylation process |
| US4539306A (en) * | 1982-09-02 | 1985-09-03 | Ashland Oil, Inc. | Use of mixed metal catalysts in the hydroformylation of olefins to produce linear aldehydes and alcohols |
| US4578496A (en) * | 1981-08-13 | 1986-03-25 | Degussa Aktiengesellschaft | Polymeric metal-amine complex compounds, processes for their preparation and use |
-
2001
- 2001-05-03 KR KR1020010023994A patent/KR20020084597A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3821265A (en) * | 1971-11-19 | 1974-06-28 | Monsanto Co | Production of carboxylic acids |
| US4268688A (en) * | 1973-02-16 | 1981-05-19 | Monsanto Company | Asymmetric hydroformylation process |
| US4107079A (en) * | 1973-09-10 | 1978-08-15 | Rhone-Poulenc Industries | Insoluble metallic complexes and catalysts therefrom |
| US4578496A (en) * | 1981-08-13 | 1986-03-25 | Degussa Aktiengesellschaft | Polymeric metal-amine complex compounds, processes for their preparation and use |
| US4539306A (en) * | 1982-09-02 | 1985-09-03 | Ashland Oil, Inc. | Use of mixed metal catalysts in the hydroformylation of olefins to produce linear aldehydes and alcohols |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7850779B2 (en) | 2005-11-04 | 2010-12-14 | Applied Materisals, Inc. | Apparatus and process for plasma-enhanced atomic layer deposition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100406534B1 (ko) | 루테늄 박막의 제조 방법 | |
| KR100472730B1 (ko) | 원자층증착법을 이용한 반도체 소자의 금속전극 형성방법 | |
| KR100708496B1 (ko) | 루테늄 금속막의 제조 방법 | |
| US8557339B2 (en) | Method for the deposition of a Ruthenium containing film | |
| US20020062037A1 (en) | Method of fabricating iridium-based materials and structures on substrates, and iridium source reagents therefor | |
| KR20080013802A (ko) | 루테늄 함유 필름 증착용 개방형 리간드를 갖는 전구체 | |
| US6420582B1 (en) | Organometallic compounds for chemical vapor deposition and their preparing processes, and processes for chemical vapor deposition of precious-metal films and precious-metal compound films | |
| WO1998000432A1 (en) | Platinum source compositions for chemical vapor deposition of platinum | |
| KR20010079702A (ko) | 루테늄 금속막의 제조 방법 | |
| US20080152793A1 (en) | Method for the deposition of a ruthenium containing film with aryl and diene containing complexes | |
| US7723535B2 (en) | Organometallic precursor compounds | |
| KR20020084597A (ko) | 화학적기상증착용 루테늄 전구체 화합물 및 그를 이용한루테늄 박막의 화학적기상증착 방법 | |
| US20030124267A1 (en) | Method for manufacturing metal film having high purity | |
| KR20050074975A (ko) | 8족 (ⅷ) 메탈로센 전구체를 사용한 증착 방법 | |
| CN110945157B (zh) | 金属薄膜的原子层沉积方法 | |
| KR100522762B1 (ko) | 금속막의 화학기상증착법 | |
| KR20030002134A (ko) | 화학기상증착법에 의한 10족 금속막의 형성 방법 | |
| CN113906158A (zh) | 生成含金属或半金属膜的方法 | |
| KR101344988B1 (ko) | 루테늄 함유 필름의 증착 방법 | |
| KR20030002146A (ko) | 원자층증착법에 의한 9족 금속막의 형성 방법 | |
| KR102562274B1 (ko) | 유기 금속 전구체 화합물 | |
| KR100443356B1 (ko) | 루테늄막의 단원자층 증착법 | |
| KR20040008644A (ko) | 금속 박막 증착 방법 | |
| KR20000022525A (ko) | 백금을 화학 증착시키기 위한 백금 공급원 조성물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |