KR20050081302A - Precursors of titanium oxide and preparation method thereof - Google Patents

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KR20050081302A
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 티타늄 산화물 선구 물질 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 합성하는 티타늄 산화물 선구 물질은 열적으로 안정하고 휘발성이 개선되어 티타늄 산화물 박막 제조에 유리하게 사용할 수 있다.The present invention relates to a titanium oxide precursor of the formula (1) and a method for producing the titanium oxide precursor according to the present invention is thermally stable and improved volatility can be advantageously used in the production of titanium oxide thin film.

상기 식에서, Where

2개의 R은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이고,Two R are independently of each other a C 1 -C 4 linear or branched alkyl group,

2개의 R'은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기 또는 CR"2CH2NR* 2 (여기에서, R" 및 R*는 C 1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다) 이다.Two R ′ are independently of each other a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 or CR ″ 2 CH 2 NR * 2 , wherein R ″ and R * are a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 ) to be.

Description

티타늄 산화물 선구 물질 및 그 제조 방법 {PRECURSORS OF TITANIUM OXIDE AND PREPARATION METHOD THEREOF} Titanium oxide precursor and its manufacturing method {PRECURSORS OF TITANIUM OXIDE AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 티타늄 산화물의 선구 물질로 유용한 티타늄 착화합물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to titanium complexes useful as precursors of titanium oxides and methods for their preparation.

최근 수십 년 간 전자 산업의 발전은 인류의 생활 수준을 향상시키는 데 큰 역할을 했다. 이러한 전자 산업의 발전 방향은 소형화, 고집적화 및 처리 속도의 증진 등으로 변화하고 있고, 회로의 고집적화를 위해서 새로운 전자 재료의 개발과 박막 제조 기술의 개발이 필수적이며, 특히 큰 축전 용량을 갖는 고유전율 물질이 요구되고 있다.The development of the electronics industry in recent decades has played a major role in raising the standard of living for humans. The development direction of the electronics industry is changing due to miniaturization, high integration, and improvement in processing speed, and development of new electronic materials and development of thin film manufacturing technology are essential for high integration of circuits, and particularly high dielectric constant materials having large storage capacity. This is required.

다양한 산화물 박막의 제조에 이용하는 방법으로 금속 유기물 화학 증착법 (metal organic chemical vapor deposition: MOCVD)이 있다. 이 공정을 다른 공정과 비교하면 장치가 간단하고 층 덮임성이 다른 기법에 비해 월등하며 성분 조절이 쉽고 대량 생산으로 전환하기에 무리가 없다는 장점이 있다.Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is a method used to prepare various oxide thin films. Compared to other processes, the process is simpler, the layer coverage is superior to other techniques, easy to control ingredients, and easy to convert to mass production.

MOCVD 또는 단원자층 증착법(atomic layer deposition: ALD)을 이용하는 박막의 제조를 위해서는 이 공정에 사용되는 선구 물질의 개발과 특성의 이해가 필수적이다. MOCVD 및 ALD 용 선구 물질은 200℃ 이하에서 증기압이 충분히 높아야 하고, 기화시키기 위해 가열하는 동안에 열적으로 충분히 안정해야 하며, 저장하는 동안에 공기 및 습기에 충분히 안정해야 한다. 그리고 그 자체에 또는 분해 생성 물질에 독성이 없거나 적어야 하며 합성법이 간단하며 원재료의 단가가 낮아야 함을 부수적인 요건으로 한다.For the manufacture of thin films using MOCVD or atomic layer deposition (ALD), the development and characterization of the precursors used in this process is essential. The precursors for MOCVD and ALD should be sufficiently high vapor pressure below 200 ° C., thermally stable during heating to vaporize, and sufficiently stable to air and moisture during storage. As an additional requirement, it must be non-toxic or less toxic to itself or to decomposition products, to simplify the synthesis and to lower the cost of the raw materials.

티타늄 산화물을 제조하기 위한 선구 물질로는 알킬산티타늄 (titanium alkoxide)이 가장 좋은 물질인 것으로 알려져 지금까지 많이 사용되고 있다. 그 중에서도 티타늄 테트라이소프로폭사이드[titanium tetraisopropoxide, Ti(O i Pr)4 ]과 같은 알콕사이드 화합물은 액체이고, 증기압이 높으며, 박막 증착 온도에 덜 민감하고 증착되는 박막의 표면에 도드라지는 부분 (hump)이나 흐릿한 부분 (haziness)을 발생시키지 않아 낮은 증착 온도 (< 400 oC)에서 티타늄 산화물의 선구 물질로 사용되었다. 그러나, 이 선구 물질은 공기와 수분에 대하여 반응성이 매우 높은 불포화 Ti(IV) 중심을 가지고 있다. 또한, Ti-O 결합이 높은 온도에서 쉽게 분해하여 MOCVD 공정의 장점인 층 덮임성 (step coverage)이 나빠지게 된다.As a precursor for producing titanium oxide, titanium alkoxide is known to be the best material and has been widely used until now. Among them, alkoxide compounds such as titanium tetraisopropoxide (Ti (O i Pr) 4 ) are liquid, high vapor pressure, less sensitive to thin film deposition temperature, and bumps on the surface of the thin film to be deposited. It was used as a precursor of titanium oxide at low deposition temperatures (<400 o C), without causing haze or haze. However, this precursor has an unsaturated Ti (IV) center that is highly reactive to air and moisture. In addition, Ti-O bonds readily decompose at high temperatures, resulting in poor step coverage, which is an advantage of the MOCVD process.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 Ti(O i Pr)2(tmhd)2 (tmhd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate)와 같이 포화한 배위 상태를 갖는 변형 알콕사이드 (modified alkoxide)에 관한 연구가 이루어졌다. Ti(O i Pr)2(tmhd)2 는 증기압이 높고 공기 중에서 안정하며 열적 안정성도 우수하다고 알려져 있다 [참조: J.-H. Lee and S.-W. Rhee, J. Electrochem. Soc., 1999, 146, 3783; J.-H. Lee and S.-W. Rhee, Electrochem. Solid-State Lett., 1999, 2, 507].To solve this problem, modified alkoxides with saturated coordination states such as Ti (O i Pr) 2 (tmhd) 2 (tmhd = 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate) ) Has been studied. Ti (O i Pr) 2 (tmhd) 2 is known for its high vapor pressure, stability in air and excellent thermal stability [J.-H. Lee and S.-W. Rhee, J. Electrochem. Soc ., 1999 , 146 , 3783; J.-H. Lee and S.-W. Rhee, Electrochem. Solid-State Lett ., 1999 , 2 , 507].

또한, 최근에는 두 개 이상의 주개 (donor)를 갖는 기능성 주개 군 (donor group) (예컨대, 디메틸아미노에톡사이드(dmae), 디메틸아미노프로폭사이드(dimethylaminopropoxide) 등)을 알콕사이드와 치환하는 방법도 시도되고 있다 [참조: K. Szczegot and M. Nowakowska, Polimery (Warsaw), 1977, 22, 399].In recent years, a method of replacing a functional donor group having two or more donors (eg, dimethylaminoethoxide, dimethylaminopropoxide, etc.) with an alkoxide is also attempted. [K. Szczegot and M. Nowakowska, Polimery ( Warsaw ), 1977 , 22 , 399].

4 배위의 Ti(O i Pr)4에서 하나 또는 두 개의 O i Pr을 dmae로 대체한 Ti(O i Pr)3(dmae)와 Ti(O i Pr)2(dmae)2가 합성되었으며, 이들은 알콕사이드보다 수분에 덜 민감하여 보관에 유리하다. 이들 화합물을 선구 물질로 이용하여 액체 주입 화학 증착법 (liquid injection CVD)으로 질이 좋은 TiO2 막이 얻어졌다 [참조: A. C. Jones, T. J. Leedham, P. J. Wright, M. J. Crosbie, K. A. Fleeting, D. J. Otway, P. O'Brien, and M. E. Pemble, J. Mater. Chem., 1998, 8, 1773].Ti (O i Pr) 3 (dmae) and Ti (O i Pr) 2 (dmae) 2 were synthesized by replacing one or two O i Pr with dmae in 4 coordination Ti (O i Pr) 4 . It is less sensitive to moisture than alkoxides, which is advantageous for storage. Using these compounds as precursors, high quality TiO 2 films were obtained by liquid injection CVD [AC Jones, TJ Leedham, PJ Wright, MJ Crosbie, KA Fleeting, DJ Otway, P. O. 'Brien, and ME Pemble, J. Mater. Chem ., 1998 , 8 , 1773].

리간드 4 개가 모두 dmae로 이루어진 Ti(dmae)4는 Ti(O i Pr)2(tmhd) 2에 비하여 증착 온도에 덜 민감하고 도드라진 부분 및 흐릿한 부분도 생기지 않는 결과를 나타내었다 [참조: J.-H. Lee, J. Y. Kim, J.-Y. Shim, and S.-W. Rhee, J. Vac. Sci. Technol. A, 1999 , 17, 3033].Ti (dmae) 4 , which consists of all four ligands of dmae, is less sensitive to deposition temperature than Ti (O i Pr) 2 (tmhd) 2 and results in no raised or blurry parts. J. -H. Lee, JY Kim, J.-Y. Shim, and S.-W. Rhee, J. Vac. Sci. Technol. A, 1999 , 17 , 3033].

한편 ALD를 이용하여 티타니아 박막을 제조하는 연구가 최근에 활발히 진행되고 있다. 티타늄 공급원으로는 주로 Ti(OiC3H7)4 [참조: M. Ritala, M. Leskelae, L. Niinistae, and P. Haussalo, Chem. Mater., 1993, 5, 1174; A. Rahtu and M. Ritala, Chem. Vap. Deposition, 2002, 8, 21], Ti(OC2H5 )4 [참조: M. Ritala, M. Leskelae, and E. Rauhala, Chem. Mater., 1994, 6, 556; J. Aarik, A. Aidla, V. Sammelselg, T. Uustare, M. Ritala, and M. Leskelae, Thin Solid Films, 2000, 370, 163; A. Rahtu, K. Kukli, and M. Ritala, Chem. Mater., 2001 , 13, 817]같은 알콕사이드 화합물, 또는 TiCl4 [참조: M. Ritala, M. Leskelae, E. Nykaenen, P. Soininen, and L. Niinisto, Thin Solid Films, 1993, 225, 288; J. Aarik, A. Aidla, A.-A. Kiisler, T. Uustare, and V. Sammelselg, Thin Solid Films, 1997, 305, 270; R. Matero, A. Rahtu, and M. Ritala, Chem. Mater., 2001, 13, 4506], TiI4 [참조: K. Kukli, M. Ritala, M. Schuisky, M. Leskelae, T. Sajavaara, J. Keinonen, T. Uustare, and A. Harsta, Chem. Vap. Deposition, 2000, 6, 303; K. Kukli, A. Aidla, J. Aarik, M. Schuisky, A. Harsta, M. Ritala, and M. Leskelae, Langmuir, 2000, 16, 8122]와 같은 할로겐 화합물을 사용하는데, 대분분의 경우 산소 공급원으로 물을 사용한다.On the other hand, researches for producing titania thin films using ALD have been actively conducted in recent years. Titanium sources are mainly Ti (OiC 3 H 7 ) 4 [M. Ritala, M. Leskelae, L. Niinistae, and P. Haussalo, Chem. Mater. , 1993 , 5 , 1174; A. Rahtu and M. Ritala, Chem. Vap. Deposition , 2002 , 8 , 21], Ti (OC 2 H 5 ) 4 [M. Ritala, M. Leskelae, and E. Rauhala, Chem. Mater. , 1994 , 6 , 556; J. Aarik, A. Aidla, V. Sammelselg, T. Uustare, M. Ritala, and M. Leskelae, Thin Solid Films , 2000 , 370 , 163; A. Rahtu, K. Kukli, and M. Ritala, Chem. Alkoxide compounds such as Mater ., 2001 , 13 , 817, or TiCl 4 [M. Ritala, M. Leskelae, E. Nykaenen, P. Soininen, and L. Niinisto, Thin Solid Films , 1993 , 225 , 288; J. Aarik, A. Aidla, A.-A. Kiisler, T. Uustare, and V. Sammelselg, Thin Solid Films , 1997 , 305 , 270; R. Matero, A. Rahtu, and M. Ritala, Chem. Mater ., 2001 , 13 , 4506], TiI 4 [K. Kukli, M. Ritala, M. Schuisky, M. Leskelae, T. Sajavaara, J. Keinonen, T. Uustare, and A. Harsta, Chem. Vap. Deposition , 2000 , 6 , 303; Halogen compounds such as K. Kukli, A. Aidla, J. Aarik, M. Schuisky, A. Harsta, M. Ritala, and M. Leskelae, Langmuir , 2000 , 16 , 8122]. Use water as a source.

이상과 같이 종래에 알려진 티타늄 화합물은 그 화합물들이 갖고 있는 장점들에도 불구하고 낮은 증착 온도를 갖는 물질은 공기 또는 수분에 민감하며, 공기 또는 열에 안정한 물질은 증기압이 매우 낮다는 단점을 가지고 있다. As described above, titanium compounds known in the related art have a disadvantage that materials having a low deposition temperature are sensitive to air or moisture, and materials that are stable to air or heat have a very low vapor pressure despite the advantages of the compounds.

따라서, 열적 안정성과 휘발성을 증가시키기 위한 새로운 티타늄 산화물 선구 물질의 개발은 그 의미가 크다고 할 수 있다.Thus, the development of new titanium oxide precursors to increase thermal stability and volatility is significant.

본 발명자들은 알콕사이드 화합물이 갖는 문제점들을 해결하는 새로운 리간드를 갖는 화합물을 제공하기 위하여, 티타늄에 질소와 산소 원자 리간드만 배위하도록 하여 탄소나 할로겐의 오염을 일으키지 않으며, 열적 안정성과 휘발성이 개선된 신규한 티타늄 산화물 선구 물질을 개발하기에 이르렀다.In order to provide a compound having a new ligand that solves the problems of the alkoxide compound, the present inventors have only a nitrogen and oxygen atom ligand coordinated to titanium, which does not cause contamination of carbon or halogens, and improves thermal stability and volatility. Titanium oxide precursors have been developed.

본 발명의 목적은 양질의 티타늄 산화막을 형성하기 위해 열적으로 안정하고 휘발성이 증가한 티타늄 산화물 선구 물질을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a titanium oxide precursor that is thermally stable and has increased volatility to form a high quality titanium oxide film.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1의 신규한 티타늄 산화물 선구 물질을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a novel titanium oxide precursor of the formula (1):

화학식 1Formula 1

상기 식에서, Where

2개의 R은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이고,Two R are independently of each other a C 1 -C 4 linear or branched alkyl group,

2개의 R'은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기 또는 CR"2CH2NR* 2 (여기에서, R" 및 R*는 C 1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다) 이다.Two R ′ are independently of each other a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 or CR ″ 2 CH 2 NR * 2 , wherein R ″ and R * are a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 ) to be.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상기 화학식 1의 화합물에서 R이 CH3, C2H5, CH(CH3)2 또는 C(CH3)3 이고, R'이 CH3, C2H5, CH(CH3)2, C(CH3)3 또는 CR"2CH2NR* 2 인 화합물이 바람직하다.In the compound of Formula 1, R is CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 or C (CH 3 ) 3 , and R 'is CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 , C Preferred are compounds (CH 3 ) 3 or CR ″ 2 CH 2 NR * 2 .

본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은, 유기 용매중에서 출발 물질로서 하기 화학식 2의 사염화티타늄과 같은 할로겐화 티타늄과 화학식 3의 알칼리 금속염을 반응시켜 하기 화학식 4의 화합물을 얻은 후 이를 화학식 5의 디알킬아미드의 알칼리 금속염과 반응시켜 치환 반응을 유도하여 제조할 수 있다:The compound of Chemical Formula 1 according to the present invention is obtained by reacting an alkali metal salt of Chemical Formula 3 with a halogenated titanium, such as titanium tetrachloride of Chemical Formula 2, as a starting material in an organic solvent to obtain a compound of Chemical Formula 4, and then dialkyl of Chemical Formula 5. It can be prepared by reacting with an alkali metal salt of an amide to induce a substitution reaction:

TiX4 TiX 4

M2[RN=CHCH=NR]M 2 [RN = CHCH = NR]

Ti[RNCH=CHNR]X2 Ti [RNCH = CHNR] X 2

MOR'MOR '

상기 식에서, R 및 R'은 앞서 정의한 바와 같고, X는 F, Cl, Br 또는 I 이며, M은 Li, Na 또는 K이다.Wherein R and R 'are as defined above, X is F, Cl, Br or I and M is Li, Na or K.

본 발명의 티타늄 산화물 Ti[RNCH=CHNR](OR')2를 제조하기 위한 반응은 하기 반응식 1과 반응식 2로 나타낼 수 있다:The reaction for preparing the titanium oxide Ti [RNCH = CHNR] (OR ′) 2 of the present invention may be represented by the following Scheme 1 and Scheme 2:

TiX4 + M2[RN=CHCH=NR] → Ti[RNCH=CHNR]X2 + 2 MXTiX 4 + M 2 [RN = CHCH = NR] → Ti [RNCH = CHNR] X 2 + 2 MX

Ti[RNCH=CHNR]X2 + 2 MOR' → Ti[RNCH=CHNR](OR')2 + 2 MXTi [RNCH = CHNR] X 2 + 2 MOR '→ Ti [RNCH = CHNR] (OR') 2 + 2 MX

상기 화학식 1의 신규한 티타늄 산화물 선구 물질인 Ti[RNCH=CHNR](OR')2는 안정한 착화합물이고, 금속과 결합하는 알콕사이드의 산소에 대하여 α-탄소 위치에 비극성 알킬기가 결합해 있어 유기 용매에 대한 친화성이 높고, 중심 금속이 이웃한 리간드의 질소 또는 산소와 분자간 상호 작용을 일으키지 못하도록 입체 장애를 주기 때문에 단위체로 존재할 수 있다. 이러한 구조적 특성으로 인하여 상기 화학식 1의 티타늄 산화물용 선구 물질은 상온에서 안정한 고체로서 유기 용매, 예를 들면 펜탄, 헥산, 디에틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔 등에 대한 용해도가 높고, 휘발성이 뛰어날 뿐만 아니라, 할로겐 원소를 포함하지 않아 보관에 유리하기 때문에, 이들을 사용하여 질이 더 좋은 티타늄 산화막을 얻을 수 있다.Ti [RNCH = CHNR] (OR ') 2, which is a novel titanium oxide precursor of Formula 1, is a stable complex compound, and a non-polar alkyl group is bonded at the α-carbon position to the oxygen of the alkoxide to which the metal is bonded. It can be present as a monomer because it has high affinity for the chelant and prevents the central metal from causing intermolecular interactions with nitrogen or oxygen of neighboring ligands. Due to these structural characteristics, the precursor for titanium oxide of Chemical Formula 1 is a stable solid at room temperature, and has high solubility in organic solvents such as pentane, hexane, diethyl ether, tetrahydrofuran, toluene, etc. Since it does not contain a halogen element and is convenient for storage, these can be used and a titanium oxide film of higher quality can be obtained.

본 발명에 따른 티타늄 산화물 선구 물질은 반도체 제조 공정에 널리 이용하는 금속 유기물 화학 증착 (MOCVD) 공정에 바람직하게 적용할 수 있다.The titanium oxide precursor according to the present invention is preferably applicable to metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) processes widely used in semiconductor manufacturing processes.

본 발명은 하기의 실시 예에 의하여 더 잘 이해할 수 있으며, 하기의 실시 예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부한 특허 청구 범위에 의하여 한정되는 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for purposes of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예Example

모든 실험은 장갑 상자 또는 슐렝크 관 (Schlenk line)을 이용하여 비활성 아르곤 또는 질소 분위기에서 수행하였다. 실시예 1 및 2에서 각각 얻은 반응 생성물은 수소 원자 핵자기 공명법 (1H nuclear magnetic resonance, NMR), 탄소 원자 핵자기 공명법 (13C NMR) 및 원소 분석법 (elemental analysis, EA)을 이용하여 분석하였다.All experiments were performed in an inert argon or nitrogen atmosphere using a glove box or Schlenk line. The reaction products obtained in Examples 1 and 2, respectively, were prepared using 1 H nuclear magnetic resonance (NMR), carbon atom nuclear magnetic resonance ( 13 C NMR) and elemental analysis (EA). Analyzed.

티타늄 산화물 선구 물질의 제조Preparation of Titanium Oxide Precursor

실시예 1: (글리옥살비스(Example 1: (glyoxalvis tt -부틸이민))비스(티톡시)티타늄 [Ti(-Butylimine)) bis (toxy) titanium [Ti ( t t Bu-dad)(OBu-dad) (O tt Bu)Bu) 22 ]의 합성Synthesis

단계 1): 디클로로글리옥살비스(t-부틸이민)티타늄 [Ti( t Bu-dad)Cl2]의 합성Step 1): Synthesis of dichloroglyoxalbis ( t -butylimine) titanium [Ti ( t Bu-dad) Cl 2 ]

불꽃 건조한 125 mL 슐렝크 플라스크에 테트라하이드로퓨란 (40 mL), t Bu-dad(tert-부틸-1,4-디아자-1,3-디엔) (3.4 g, 20 mmol)과 과량의 리튬 (Li wire) (27 mmol)을 넣었다. 이 혼합액을 상온에서 12시간 동안 교반하였다. 이 혼합액을 헥산 (30 mL)에 녹인 염화티타늄(IV) (2.1 mL, 20 mmol) 용액에 -90℃에서 천천히 첨가하고, 상온으로 온도를 높여 12 시간 동안 교반하였다. 이어서, 감압 하에서 용매를 제거한 후 헥산으로 여러 번 추출하였다. 감압 하에서 용매를 제거하여 어두운 녹색 고체의 표제 화합물 3.51 g을 얻었다 (수율 61%).In a fire dried 125 mL Schlenk flask, tetrahydrofuran (40 mL), t Bu-dad ( tert -butyl-1,4-diaza-1,3-diene) (3.4 g, 20 mmol) and excess lithium ( Li wire) (27 mmol) was added thereto. The mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The mixture was slowly added to a solution of titanium (IV) chloride (2.1 mL, 20 mmol) dissolved in hexane (30 mL) at -90 ° C, and the temperature was raised to room temperature, followed by stirring for 12 hours. Subsequently, the solvent was removed under reduced pressure and then extracted several times with hexane. The solvent was removed under reduced pressure to give 3.51 g of the title compound as a dark green solid (yield 61%).

1H NMR (C6D6, 300.13 MHz): δ 5.87 (s, 2H C H N), 1.12 (s, 18H, (C H 3)3). 1 H NMR (C 6 D 6 , 300.13 MHz): δ 5.87 (s, 2H C H N), 1.12 (s, 18H, (C H 3 ) 3 ).

13C{1H} NMR (C6D6, 75.03 MHz): δ 98.21 (s, C HN), 63.01(s, C (CH3)3), 30.68 (s, ( C H3)3). 13 C { 1 H} NMR (C 6 D 6 , 75.03 MHz): δ 98.21 (s, C HN), 63.01 (s, C (CH 3 ) 3 ), 30.68 (s, ( C H 3 ) 3 ).

원소 분석 C10H20N2Cl2Ti {계산치 (실측치)}: C, 41.84 (41.87); H, 7.02 (7.22); N, 9.76 (10.03).Elemental Analysis C 10 H 20 N 2 Cl 2 Ti {calculated (calculated)}: C, 41.84 (41.87); H, 7.02 (7.22); N, 9.76 (10.03).

단계 2): (글리옥살비스(t-부틸이민))비스(부톡시)티타늄 [Ti( t Bu-dad)(O t Bu)2]의 합성Step 2): (glyoxal bis (t - butyl imine)) bis (butoxy) Synthesis of titanium [Ti (t-Bu dad) (O t Bu) 2]

불꽃 건조한 125 mL 슐렝크 플라스크에 단계 1)에서 제조한 디클로로글리옥살비스(t-부틸이민)티타늄 (1.34 g, 4.67 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (50 mL)에 녹였다. 이 용액에 테트라하이드로퓨란 (30 mL)에 녹인 KO t Bu (1.15 g, 10.30 mmol) 용액을 -90℃에서 천천히 첨가하였다. 이 혼합액을 -90℃에서 3 시간 동안 교반한 다음 상온으로 온도를 높여 12 시간 동안 교반하였다. 감압 하에서 용매를 제거한 후 헥산으로 여러 번 추출한 다음, 여과액에서 감압 하에 용매를 제거하여 붉은색 액체의 표제 화합물 1.10 g을 얻었다 (수율 64%).In a flame-dried 125 mL Schlenk flask, dichloroglyoxalbis ( t -butylimine) titanium (1.34 g, 4.67 mmol) prepared in step 1) was dissolved in tetrahydrofuran (50 mL). To this solution a solution of KO t Bu (1.15 g, 10.30 mmol) dissolved in tetrahydrofuran (30 mL) was added slowly at -90 ° C. The mixture was stirred at −90 ° C. for 3 hours and then heated to room temperature and stirred for 12 hours. The solvent was removed under reduced pressure, followed by extraction with hexane several times, and then the solvent was removed from the filtrate under reduced pressure to obtain 1.10 g of the title compound as a red liquid (yield 64%).

1H NMR (C6D6, 300.13 MHz): δ 5.94 (s, 2H C H N), 1.37 (s, 18H (C H 3)3, O t Bu), 1.31 (s, 18H, (C H 3)3). 1 H NMR (C 6 D 6 , 300.13 MHz): δ 5.94 (s, 2H C H N), 1.37 (s, 18H (C H 3 ) 3 , O t Bu), 1.31 (s, 18H, (C H 3 ) 3 ).

13C{1H} NMR (C6D6, 75.03 MHz): δ 102.98 (s, C HN), 57.15 (s, C (CH3)3), 33.37 (s, (( C H3)3, O t Bu), 31.82 (s, ( C H3)3). 13 C { 1 H} NMR (C 6 D 6 , 75.03 MHz): δ 102.98 (s, C HN), 57.15 (s, C (CH 3 ) 3 ), 33.37 (s, (( C H 3 ) 3 , O t Bu), 31.82 (s , (C H 3) 3).

원소 분석 C18H38N2O2Ti {계산치 (실측치)}: C, 59.66 (57.60); H, 10.57 (10.10); N, 7.73 (7.21).Elemental Analysis C 18 H 38 N 2 O 2 Ti {calculated (found)}: C, 59.66 (57.60); H, 10.57 (10.10); N, 7.73 (7.21).

실시예 2: (글리옥살비스(Example 2: (glyoxalvis ( tt -부틸이민))비스(1-디메틸아미노-2-메틸-2-프로폭시)티타늄 [Ti(-Butylimine)) bis (1-dimethylamino-2-methyl-2-propoxy) titanium [Ti ( tt Bu-dad)(dmamp)Bu-dad) (dmamp) 22 ]의 합성Synthesis

불꽃 건조한 125 mL 슐렝크 플라스크에 실시예 1의 단계 1)에서 제조한 디클로로글리옥살비스(t-부틸이민)티타늄 (2.10 g, 7.01 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (50 mL)에 녹였다. 이 용액에 Nadmamp (dmamp = Me2NCH2CMe2O)((2.20 g, 14.4 mmol)를 -90℃에서 천천히 첨가하였다. 이 혼합액을 -90℃에서 3 시간 동안 교반한 다음 상온으로 온도를 높여 12 시간 동안 교반하였다. 감압 하에서 용매를 제거한 후 헥산으로 여러 번 추출한 다음, 여과액에서 감압 하에 용매를 제거하여 붉은색 액체의 표제 화합물 2.20 g을 얻었다 (수율 70%).In a fire dried 125 mL Schlenk flask, dichloroglyoxalbis ( t -butylimine) titanium (2.10 g, 7.01 mmol) prepared in step 1) of Example 1 was dissolved in tetrahydrofuran (50 mL). Nadmamp (dmamp = Me 2 NCH 2 CMe 2 O) ((2.20 g, 14.4 mmol) was slowly added to the solution at -90 ° C. The mixture was stirred at -90 ° C for 3 hours, and then the temperature was raised to room temperature. After stirring for 12 hours, the solvent was removed under reduced pressure and extracted several times with hexane, and then the solvent was removed from the filtrate under reduced pressure to obtain 2.20 g of the title compound as a red liquid (yield 70%).

1H NMR (C6D6, 300.13 MHz): δ 5.95 (s, 2H, C H N), 2.32 (s, 16H, N(C H 3)2, C H 2), 1.42 (s, 12H, C(C H 3)2), 1.34 (s, 18H, (C H 3)3). 1 H NMR (C 6 D 6 , 300.13 MHz): δ 5.95 (s, 2H, C H N), 2.32 (s, 16H, N (C H 3 ) 2 , C H 2 ), 1.42 (s, 12H, C (C H 3 ) 2 ), 1.34 (s, 18H, (C H 3 ) 3 ).

13C{1H} NMR (C6D6, 75.03 MHz): δ 102.81 (s, C HN), 72.00 (s, C H2), 57.46 (s, ( C (CH3)3), 48.42 (s, N( C H3)2), 31.85 (C( C H3)3), 30.56 (C( C H3)2). 13 C { 1 H} NMR (C 6 D 6 , 75.03 MHz): δ 102.81 (s, C HN), 72.00 (s, C H 2 ), 57.46 (s, ( C (CH 3 ) 3 ), 48.42 ( s, N ( C H 3 ) 2 ), 31.85 (C ( C H 3 ) 3 ), 30.56 (C ( C H 3 ) 2 ).

원소 분석 C22H48N4O2Ti {계산치 (실측치)}: C, 58.91 (59.22); H, 10.79 (10.70); N, 12.49 (12.80).Elemental Analysis C 22 H 48 N 4 O 2 Ti {calculated (found)}: C, 58.91 (59.22); H, 10.79 (10.70); N, 12.49 (12.80).

상기 실시예 1의 단계 1)에서 합성한 중간체 및 실시예 1 및 2에서 합성한 티타늄 산화물 선구 물질의 핵자기 공명 분광(1H NMR) 스펙트럼을 각각 도 1, 2 및 4에, 상기 실시예 1 및 2에서 합성한 티타늄 산화물 선구 물질의 탄소 원자 핵자기 공명 분광(1C NMR) 스펙트럼을 각각 도 3 및 5에 나타내었다.Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ( 1 H NMR) spectra of the intermediate synthesized in Step 1) of Example 1 and the titanium oxide precursor synthesized in Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 1, 2, and 4, respectively. Carbon atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 C NMR) spectra of the titanium oxide precursor synthesized in 2 and 2 are shown in FIGS. 3 and 5, respectively.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 티타늄 산화물 선구 물질은 열안정성 및 휘발성이 우수할 뿐만 아니라, 수분에 덜 민감하고 보관이 유리하여 특히 질이 우수한 산화막을 제조해야 하는 금속 유기물 화학 증착법 (MOCVD) 또는 원자층 침착법 (ALD) 용의 새로운 리간드를 갖는 티타늄 선구 물질로서 유용하게 사용할 수 있다. As described above, the titanium oxide precursor according to the present invention is not only excellent in thermal stability and volatility, but also less sensitive to moisture and advantageous in storage, and therefore, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or It can be usefully used as a titanium precursor having a novel ligand for atomic layer deposition (ALD).

도 1은 실시예 1의 단계 1)에서 제조한 Ti( t Bu-dad)Cl2 중간체의 수소 원자 핵자기 공명 분광 (1H NMR) 스펙트럼이고,1 is a hydrogen atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H NMR) spectrum of the Ti ( t Bu-dad) Cl 2 intermediate prepared in step 1) of Example 1,

도 2는 실시예 1에서 제조한 Ti( t Bu-dad)(O t Bu)2 화합물의 수소 원자 핵자기 공명 분광 (1H NMR) 스펙트럼이고,2 is a hydrogen atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H NMR) spectrum of the Ti ( t Bu-dad) (O t Bu) 2 compound prepared in Example 1,

도 3은 실시예 1에서 제조한 Ti( t Bu-dad)(O t Bu)2 화합물의 탄소 원자 핵자기 공명 분광 (13C NMR) 스펙트럼이고,3 is a carbon atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 13 C NMR) spectrum of the Ti ( t Bu-dad) (O t Bu) 2 compound prepared in Example 1,

도 4는 실시예 2에서 제조한 Ti( t Bu-dad)(dmamp)2 화합물의 수소 원자 핵자기 공명 분광 (1H NMR) 스펙트럼이며,4 is a hydrogen atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H NMR) spectrum of the Ti ( t Bu-dad) (dmamp) 2 compound prepared in Example 2,

도 5는 실시예 2에서 제조한 Ti( t Bu-dad)(dmamp)2 화합물의 탄소 원자 핵자기 공명 분광 (13C NMR) 스펙트럼이다.5 is a carbon atom nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 13 C NMR) spectrum of the Ti ( t Bu-dad) (dmamp) 2 compound prepared in Example 2. FIG.

Claims (6)

하기 화학식 1의 티타늄 산화물 선구 물질:Titanium oxide precursor of Formula 1 화학식 1Formula 1 상기 식에서,Where 2개의 R은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이고,Two R are independently of each other a C 1 -C 4 linear or branched alkyl group, 2개의 R'은 서로 독립적으로 C1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기 또는 CR"2CH2NR* 2 (여기에서, R" 및 R*는 C 1-C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다) 이다.Two R ′ are independently of each other a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 or CR ″ 2 CH 2 NR * 2 , wherein R ″ and R * are a linear or branched alkyl group of C 1 -C 4 ) to be. 제1항에 있어서, R이 CH3, C2H5, CH(CH3)2 또는 C(CH3)3이고, R'이 CH3, C2H5, CH(CH3)2, C(CH3)3 또는 CR"2CH2NR * 2 인 것을 특징으로 하는 티타늄 산화물 선구 물질.The compound of claim 1, wherein R is CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 or C (CH 3 ) 3 , and R ′ is CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 , C Titanium oxide precursor, characterized by (CH 3 ) 3 or CR ″ 2 CH 2 NR * 2 . 유기 용매 중에서 하기 화학식 2의 할로겐화 티타늄과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 4의 화합물을 얻은 후 이를 하기 화학식 5의 알콕사이드의 알칼리 금속염과 반응시키는 것을 포함하는, 제1항에 따른 티타늄 산화물 선구 물질의 제조 방법:A titanium oxide precursor according to claim 1 comprising reacting a titanium halide of formula (2) with a compound of formula (3) in an organic solvent to obtain a compound of formula (4) and then reacting it with an alkali metal salt of an alkoxide of formula (5): Method of preparation of material: 화학식 2Formula 2 TiX4 TiX 4 화학식 3Formula 3 M2[RN=CHCH=NR]M 2 [RN = CHCH = NR] 화학식 4Formula 4 Ti[RNCH=CHNR]X2 Ti [RNCH = CHNR] X 2 화학식 5Formula 5 MOR'MOR ' 상기 식에서, R 및 R'은 제1항에서 정의한 바와 같고, X는 F, Cl, Br 또는 I 이며, M은 Li, Na 또는 K 이다.Wherein R and R 'are as defined in claim 1, X is F, Cl, Br or I, and M is Li, Na or K. 제1항에 따른 티타늄 산화물 선구 물질을 사용하여 티타늄 산화물을 성장시키는 방법.A method of growing titanium oxide using the titanium oxide precursor according to claim 1. 제4항에 있어서, 티타늄 산화물을 금속 유기물 화학 증착법 (MOCVD)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the titanium oxide is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). 제4항에 있어서, 티타늄 산화물을 원자층 증착법 (ALD)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the titanium oxide is formed by atomic layer deposition (ALD).
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