KR20070026658A - 유기 금속 화학 증착용 용액 원료 및 상기 원료를 사용하여제조된 복합 산화물계 유전체 박막 - Google Patents

유기 금속 화학 증착용 용액 원료 및 상기 원료를 사용하여제조된 복합 산화물계 유전체 박막 Download PDF

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아쯔시 이쯔끼
노부유끼 소야마
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미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 유기 금속 화학 증착법용 용액 및 상기 원료를 사용하여 제조된 복합 산화물계 유전체 박막을 제공한다. 본 발명의 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료는, 1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료를 개량한 것이고, 그의 특징적인 구성은 유기 용매가 1,3-디옥솔란이거나, 또는 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 1,3-디옥솔란에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제2 용매를 혼합한 혼합 용매라는 것에 있다.
유기 금속 화학 증착법용 용액 원료, 복합 산화물계 유전체 박막, 단차 피복성

Description

유기 금속 화학 증착용 용액 원료 및 상기 원료를 사용하여 제조된 복합 산화물계 유전체 박막{SOLUTION RAW MATERIAL FOR ORGANIC METAL CHEMICAL VAPOR DEPOSITION AND COMPLEX OXIDE DIELECTRIC THIN FILM FORMED BY USING SUCH RAW MATERIAL}
본 발명은, DRAM(Dynamic Random Access Memory)나 FRAM(ferroelectric random access memory) 등의 메모리, 유전체 필터 등에 사용되는 복합 산화물계 유전체 박막을 유기 금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 이하, MOCVD법이라고 함)에 의해 형성하기 위한 MOCVD법용 용액 원료 및 상기 원료를 사용하여 제조된 복합 산화물계 유전체 박막에 관한 것이다.
이러한 종류의 복합 산화물계 유전체 박막으로서는, 티탄산연(PT), 티탄산지르콘산연(PZT), 티탄산지르콘산란탄연(PLZT) 및 티탄산바륨스트론튬(BST) 등을 들 수 있다. 이 유전체 박막의 원료가 되는 유기 금속 화합물에는, 디피발로일메탄((CH3)3CCOCH2COC(CH3)3, 이하, dpm이라고 함) 등의 β-디케톤 화합물을 배위자로 하는 유기 금속 착체나 [Zr(O-t-Bu)4] 등의 금속 알콕시드가 일반적으로 사용되고 있다. Ti, Zr 및 Ta 등의 금속 원료에는 금속 알콕시드와 β-디케토네이트 착체 모 두 사용되며, Sr이나 Ba의 금속 원료로서는 주로 β-디케토네이트 착체가 사용된다.
복합 산화물계 유전체 박막의 형성 방법에 대해서는, 금속 알콕시드 원료를 스핀 코팅에 의해 기판 위에 성막하는 졸겔법이 지금까지 활발히 연구되어 왔다. 졸겔법은 금속 성분을 기화시키지 않기 때문에, 막의 조성 제어가 용이하다. 그러나, DRAM의 캐패시터용 전극은 단차가 있으며, 집적도가 높을수록 단차가 크고 복잡해지기 때문에, 스핀 코팅법으로는 기판이 되는 전극 위에 균일하게 유전체 박막을 형성하는 것이 어렵다. 그 때문에, 최근 수년간 장치의 고집적도를 예측하여, 단차 피복성(=스텝 커버리지성, 단차가 있는 복잡한 형상의 표면에 대한 피복성)이 우수한 M0CVD법에 의해 유전체 박막을 형성하는 연구가 활성화되고 있다.
MOCVD법은, 각종 금속의 원료가 되는 유기 금속 화합물을 감압하에 가열하여 기화시키고, 이 증기를 성막실에 수송하여 기판 위에서 열 분해시킴으로써 생성된 금속 산화물을 기판 위에 부착시키는 방법이다. MOCVD법은, 다른 막 제조 방법에 비해 단차 피복성이 우수하기 때문에 일반적으로 행해지고 있다.
이 MOCVD법에 의한 유전체 박막의 형성에서, 당초에는 원료인 유기 금속 화합물을 그대로 가열하여 기화시키고, 발생된 증기를 성막실에 수송하여 성막시켰다. 그러나, 유기 금속 화합물 원료, 특히 MOCVD법에 추장되고 있는 dpm 착체와 같은 화합물은 장기 보존 안정성이나 기화 특성이 양호하지 않으며, 저온에서의 가열에 의해 CVD 반응부에 원료를 안정적으로 수송하는 것은 불가능하였다. 또한, 원료의 기화 효율을 높이기 위해 높은 온도로 가열하면, 원료가 성막실에 도달하기 전에 열 분해하면서 수송되어, 막의 결정성 불량이나 조성 어긋남이 발생하였다. 따라서, 유기 금속 화합물 원료를 성막실에 안정적으로 수송하는 것이 곤란하고, 고가의 원료를 1회의 성막마다 1회 사용하고 버리게 되기 때문에, 막의 조성 제어가 곤란하고, 양호한 유전 특성을 갖는 유전체막의 형성을 행할 수 없다는 문제점도 있었다. 또한, 이 방법에서는 기화 속도를 억제하여 합성(반응) 시간을 길게 한 경우, 원료의 안정성이 시간 경과에 따라 열화되어 서서히 기화성이 저하되기 때문에, 형성된 막의 두께 방향의 조성이 불균질해져 누설 전류가 증대되는 것을 회피할 수 없었다.
상기 문제점을 해결하는 방책으로서, 테트라히드로푸란(이하, THF라고 함) 또는 THF를 포함하는 용매 중에 유기 금속 화합물이 용해되어 이루어지는 산화물계 유전체 박막용 CVD 원료가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 특허 문헌 1에는, 용액 기화 CVD법으로 불리는 방법에 따라, 유기 금속 화합물을 THF에 용해하여 CVD 원료인 원료 용액을 제조하고, 이 원료 용액을 액체 상태 그대로 성막실 앞에 배치한 기화실에 공급하며, 이 기화실에서 기화한 증기를 성막실에 수송하여 성막을 행하고 있다. 용액 상태이면 특히 dpm 착체가 안정적이기 때문에, 원료를 반복하여 사용하는 것이 가능해지며, 기화를 위한 가열 온도도 내려가기 때문에, 성막실에 도달하기 전의 열 분해를 회피할 수 있고, 막의 조성 제어성이 향상된다고 설명되어 있다.
또한, 금속 화합물을 시클로헥산 화합물에 용해시켜 이루어지는 금속 화합물 용액이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 특허 문헌 2에 기재된 금속 화합물 용액으로는, 용액 기화 CVD법에 적합한 안정성과 농도를 갖는 CVD용 원료를 제공할 수 있다고 설명되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)6-158328호 공보(청구항 1 및 2)
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-234343호 공보(청구항 1, 단락 [0006] 및 단락 [0044])
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 CVD 원료를 사용하여 MOCVD법에 의해 유전체 박막을 형성하여도, 조성 제어가 더욱 곤란해지기 때문에, 목적으로 하는 조성을 갖는 박막을 용이하게 얻을 수 없다. 구체적으로는, Ti(i-Pr-O)4나 Ba(dpm)2와 같은 원료는, THF 중에서는 실온에서 THF와 반응하여 불휘발성의 반응 생성물을 형성하는 경향이 있으며, 용액 중에 존재하는 원료의 일부만이 기화되기 때문에, 기화할 수 있는 원료량이 대폭 감소되는 것이 관찰된다.
또한 Sr(dpm)2는 THF 중에서는 실온에서 안정적이지만, THF 중에서는 이 극성 용매가 착체에 용매화되기 때문에, Sr(dpm2)Ln(L은 THF, n은 정수)의 형태로 존재하며, 이것이 기화되게 된다. 그러나, 기화시에 고체 원료인 Sr(dpm)2와 액체인 Ln의 증발 온도가 크게 상이하기 때문에, 열에 의해 Ln이 도중에서 해리되어, Sr 원료의 성막실에 대한 송입이 이루어지지 않는 현상이 발생하기 쉽다. 또한, 유기 금속 화합물 원료에 대해서는, 유기 금속 화합물인 β-디케톤 화합물이 다른 유기 금속 화합물과 달리 THF 등의 극성 용매 중에서 백탁 및 침전을 생성시키기 때문 에, 박막 제조시의 곤란함의 원인이 된다는 문제점을 갖고 있었다. 또한, THF는 중합성이 있고, 기화에 의해 가열하면 개환 중합을 일으켜 착체가 불안정해기 쉽다는 문제점도 있었다.
또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 금속 화합물 용액에서는, 용매로서 시클로헥산을 사용함으로써, 높은 성막 속도나 성막 안정성을 얻을 수 있지만, 이 시클로헥산은 융점이 높기 때문에, 유기 금속 화합물을 시클로헥산에 용해한 용액 원료를 저장 용기 등에 저장하거나 수송하는 경우, 이 시클로헥산보다 기온이 낮은 한랭지와 같은 장소에서는, 저장 용기 중의 용액 원료가 동결되어 파티클 등이 발생하고, 성막 안정성이 저하된다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 우수한 막의 조성 제어성 및 단차 피복성을 갖는 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료 및 상기 원료를 사용하여 제조된 복합 산화물계 유전체 박막을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 한랭지에서도 동결되기 어려운 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료를 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 따른 발명은, 1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료의 개량이다. 그의 특징적인 구성은, 유기 용매가 1,3-디옥솔란이라는 것에 있다.
청구항 1에 따른 발명에서는, 유기 용매에 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 사용함으로써, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
청구항 2에 따른 발명은, 1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료의 개량이다. 그의 특징적인 구성은, 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 상기 1,3-디옥솔란에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제2 용매를 혼합한 혼합 용매인 것에 있다.
청구항 2에 따른 발명에서는, 유기 용매를 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 필수 성분으로 하고, 이 1,3-디옥솔란에 상기 열거한 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 보다 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 2에 따른 발명이며, 제2 용매가 시클로헥산인 제2항에 기재된 용액 원료이다.
청구항 4에 따른 발명은, 1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료의 개량이다. 그의 특징적인 구성은, 유기 용매가 시클로헥산을 필수 성분으로 하고, 상기 시클로헥산에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 용매를 혼합한 혼함 용매라는 것에 있다.
청구항 4에 따른 발명에서는, 유기 용매를 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 시클로헥산을 필수 성분으로 하고, 이 시클로헥산에 상기 열거한 융점이 낮고, 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 한랭지에서도 동결되기 어려우며, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1, 2 또는 4에 따른 발명이며, 유기 금속 화합물을 구성하는 금속이 Ba, Sr, Pb, Zr, Ti, Nb 또는 Hf이고, 그의 배위자가 알콕시드 화합물 또는 β-디케토네이트 화합물 중 어느 하나 또는 이 둘 모두 포함하는 용액 원료이다.
청구항 6에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 알코올이 에탄올, n-프로판올, i-프로판올 또는 n-부탄올인 용액 원료이다.
청구항 7에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 알칸이 n-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, i-옥탄 또는 메틸시클로펜탄인 용액 원료이다.
청구항 8에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 방향족이 톨루엔, 크실렌 또는 벤젠인 용액 원료이다.
청구항 9에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 알킬에테르가 디-n-부틸에테르, 디이소펜틸에테르 또는 폴리테트라히드로푸란(이하, 폴리 THF라고 함)인 용액 원료이다.
청구항 10에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 에스테르가 아세트산부틸인 용액 원료이다.
청구항 11에 따른 발명은, 청구항 2 또는 4에 따른 발명으로서, 케톤이 아세톤인 용액 원료이다.
도 1은 본 발명의 제조 방법에 이용하는 용액 기화 CVD법을 이용한 MOCVD 장치의 개략도이다.
도 2는 MOCVD법에 의해 성막했을 때의 단차 피복률을 구하는 방법을 설명하기 위한 기판 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이어서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
본 발명에 따른 MOCVD법용 용액 원료에 의해 형성할 수 있는 복합 산화물계의 유전체 박막으로서는, 티탄산연(PT), 티탄산지르콘산연(PZT), 티탄산지르콘산란탄연(PLZT), 티탄산스트론튬(ST), 티탄산바륨(BT) 및 티탄산바륨스트론튬(BST) 등의 박막이 예시되지만, 이들 이외에도 적응 가능하다.
본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는, 1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해하여 이루어지는 용액 원료를 개량한 것이다. 막 원료인 유기 금속 화합물로서는, 상기 박막의 구성 금속인 Pb, Ti, Zr 및 알칼리 토류 금속(Ca, Ba 및 Sr 등)으로부터 선택된 금속을 함유하는 유기 화합물이 사용된다. 기타, 알칼리 금속(Cs), Mn, Nb, V, Hf 및 Ta 등의 각종 전이 금속, La 등의 희토류 금속이나 Bi 및 Si도 사용된다. BST 박막의 경우, Ti, Ba 및 Sr의 각 유기 금속 화합물을 원료로서 사용한다.
유기 금속 화합물은 기화성이 있으며, 가열에 의해 열 분해하고, 산화제(산소)를 도입함으로써 산화물로 용이하게 변화되는 것을 사용한다. 이러한 유기 금속 화합물은 일반적으로, 금속 원자가 산소 원자를 통해 유기기와 결합된 구조를 갖는 화합물이다. 이 종류의 바람직한 화합물의 예로서는, 금속 알콕시드, 금속 β-디케토네이트 착체, 알콕시드와 β-디케토네이트를 포함하는 착체, 금속 알콕시드와 β-디케토네이트 착체의 혼합물 등을 들 수 있다. β-디케토네이트 착체의 예로는, 아세틸아세톤, 헥사플루오로아세틸아세톤, dpm 및 펜타플루오로프로파노일 피발로일메탄 등의 β-디케톤류를 배위자로 하는 금속 착체가 있다. 이 중에서 바람직한 것은 dpm과의 착체이다. 금속 알콕시드로서는, 알콕시기의 탄소수가 1 내지 6인 것이 바람직하고, 특히 분지 알콕시기를 갖는 것(이소프로폭시드 및 tert-부톡시드 등)이 바람직하다. 특히 바람직한 유기 금속 화합물은, 금속의 디피발로일메타네이트 착체, 금속 이소프로폭시드, 금속 tert-부톡시드, 이소프로폭시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체, tert-부톡시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체이다. 알칼리 토류 금속, 알칼리 금속 및 Pb에 대해서는, β-디케토네이트 착체(예를 들면, 디피발로일메타네이트 착체)의 사용이 바람직하며, Ti, Zr, V 및 Nb 등의 전이 금속에 대해서는, 일반적으로 β-디케토네이트 착체와 금속 알콕시드 중 어떠한 것도 사용 가능하고, 알콕시드와 β-디케토네이트를 포함하는 착체를 사용할 수도 있다.
BST 박막의 성막 원료로서는, Ba 및 Sr의 디피발로일메타네이트 착체와, 이소프로폭시드, tert-부톡시드, 디피발로일메타네이트 착체, 이소프로폭시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체 및 tert-부톡시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체로부터 선택된 Ti 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 PZT 박막의 성막 원료로서는, Pb의 디피발로일메타네이트 착체와, β-디케톤, 알콕시드의 Zr 화합물과, 이소프로폭시드, tert-부톡시드, 디피발로일메타네이트 착체, 이소프로폭시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체 및 tert-부톡시드와 디피발로일메타네이트를 포함하는 착체로 이루어지는 군으로부터 선택된 Ti 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 특징적인 구성은, 유기 용매가 1,3-디옥솔란이라는 것에 있다. 유기 용매로 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 사용함으로써, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
본 발명의 제2 특징적인 구성은, 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 1,3-디옥솔란에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제2 용매를 혼합한 혼합 용매라는 것에 있다. 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 필수 성분으로 하고, 이 1,3-디옥솔란에 상기 열거한 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 보다 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
제1 용매와 제2 용매의 혼합비는 중량비로 제1 용매/제2 용매=99 내지 1의 범위에서 조정 가능하지만, 제1 용매/제2 용매=80 내지 20인 것이 바람직하다. 본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는 그의 농도에 따라 특별히 제한되지 않으며, 안정적인 용액 원료를 제공할 수 있는 범위이면, 어떠한 농도를 이용하여도 상관없고, 원료의 수송량 및 막 제조시의 성막 속도 등에 따라 적절하게 선택된다.
본 발명의 제3 특징적인 구성은, 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 시클로헥산을 포함하는 제2 용매를 혼합한 혼합 용매라는 것에 있다.
본 발명의 제4 특징적인 구성은, 제2 용매가 시클로헥산을 필수 용매로 하고, 상기 시클로헥산에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 용매를 혼합한 혼합 용매라는 것에 있다. 우수한 막의 조성 제어성 및 단차 피복성을 갖는 시클로헥산을 필수 성분으로 하고, 이 시클로헥산에 상기 열거한 융점이 낮고, 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 한랭지에서도 동결되기 어려우며, 우수한 막의 조성 제어성 및 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다. 본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는 그의 농도에 따라 특별히 제한되지 않으며, 안정적인 용액 원료를 제공할 수 있는 범위이면, 어떠한 농도를 이용하여도 상관없고, 원료의 수송량 및 막 제조시의 성막 속도 등에 따라 적절하게 선택된다.
알코올로서는 에탄올, n-프로판올, i-프로판올 및 n-부탄올을 들 수 있다. 알칸으로서는 n-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, i-옥탄 및 메틸시클로펜탄을 들 수 있다. 에스테르로서는 아세트산부틸을 들 수 있다. 방향족으로서는 톨루엔, 크실렌 및 벤젠을 들 수 있다. 알킬에테르로서는 디-n-부틸에테르, 디이소펜틸에테르 및 폴리 THF를 들 수 있다. 케톤으로서는 아세톤을 들 수 있다.
이어서, 유기 Pb 화합물, 유기 Zr 화합물 및 유기 Ti 화합물을 각각 소정의 비율로 유기 용매에 용해한 용액 원료를 사용하여 용액 기화 CVD법에 의해 PZT 박 막을 성막하는 예를 설명한다. 용액 기화 CVD법이란, 각 용액을 가열된 기화기에 공급하고, 여기서 각 용액 원료를 순간적으로 기화시켜, 성막실에 수송하여 기재 위에 성막하는 방법이다.
도 1에 도시한 바와 같이, MOCVD 장치는 성막실 (10)과 증기 발생 장치 (11)을 구비한다. 성막실 (10)의 내부에는 히터 (12)가 설치되며, 히터 (12) 위에는 기판 (13)이 유지된다. 이 성막실 (10)의 내부는 압력 센서 (14), 콜드 트랩 (15) 및 니들 밸브 (16)을 구비하는 배관 (17)에 의해 진공 상태가 된다. 성막실 (10)에는 니들 밸브 (36), 가스 유량 조절 장치 (34)를 통해 산소원 공급관 (37)이 접속된다. 증기 발생 장치 (11)은 원료 용기 (18)을 구비하며, 이 원료 용기 (18)은 본 발명의 용액 원료를 저장하여 밀폐된다. 원료 용기 (18)에는 가스 유량 조절 장치 (19)를 통해 제1 캐리어 가스 공급관 (21)이 접속되며, 원료 용기 (18)에는 공급관 (22)가 접속된다. 공급관 (22)에는 니들 밸브 (23) 및 용액 유량 조절 장치 (24)가 설치되며, 공급관 (22)는 기화기 (26)에 접속된다. 기화기 (26)에는 니들 밸브 (31), 가스 유량 조절 장치 (28)을 통해 제2 캐리어 가스 공급관 (29)가 접속된다. 기화기 (26)은 배관 (27)에 의해 성막실 (10)에 접속된다. 또한 기화기 (26)에는, 가스 드레인 (32) 및 드레인 (33)이 각각 접속된다.
이 장치에서는, N2, He 및 Ar 등의 불활성 가스를 포함하는 제1 캐리어 가스가 제1 캐리어 가스 공급관 (21)로부터 원료 용기 (18) 내에 공급되며, 원료 용기 (18)에 공급된 캐리어 가스압에 의해 원료 용기 (18)에 저장되어 있는 용액 원료를 공급관 (22)를 통해 기화기 (26)에 반송한다. 기화기 (26)에서 기화되어 증기가 된 각 유기 금속 화합물은, 제2 캐리어 가스 공급관 (28)로부터 기화기 (26)에 공급된 N2, He 및 Ar 등의 불활성 가스를 포함하는 제2 캐리어 가스에 의해 배관 (27)을 거쳐 성막실 (10) 내에 공급된다.
성막실 (10) 내에서 각 유기 금속 화합물의 증기를 열 분해시키고, 산소원 공급관 (37)로부터 성막실 (10) 내에 공급된 산소원과 반응시킴으로써, 생성된 금속 산화물을 가열된 기판 (13) 위에 퇴적시켜 소정의 조성비를 갖는 PZT 유전체 박막을 형성한다.
본 발명의 용액 원료는, 용액 상태의 각 원료 화합물의 기화성이 안정적이고, 성막된 박막의 금속 원자비가 용액 중의 금속 원자비와 거의 일치하기 때문에, 안정적으로 소정 조성의 복합 산화물계 유전체 박막을 성막할 수 있으며, 막의 품질이 안정화된다.
본 발명의 용액 원료를 사용하여 MOCVD법에 의해 형성된 유전체 박막은, DRAM 및 FRAM 등의 용도로서 유용하다. MOCVD법은 일반적으로 단차 피복성이 우수하지만, 본 발명의 용액 원료를 사용하면, 종래의 용액 원료를 사용하여 형성된 박막에 비해 성막 재현성이 향상되며, 표면 모폴로지도 안정화된다.
또한, 본 발명의 용액 원료는 상술한 바와 같이 각 원료 화합물의 증기를 안정적으로 성막실에 공급할 수 있기 때문에 막의 조성 제어성이 우수하며, 원하는 조성에 의해 우수한 유전 특성을 갖는 유전체 박막을 안정적으로 기판 위에 형성할 수 있다. 본 발명의 용액 원료를 사용하여 형성된 유전체 박막은, 유전체 필터로서 압전 공진자나 적외선 센서 등에 이용할 수 있다.
이어서 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 상세히 설명한다.
실시예 1
우선, 유기 Pb 화합물로서 Pb(dpm)2를, 유기 Zr 화합물로서 Zr(dmhd)4를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하였다. 여기서 dmhd는 2,6-디메틸-3,5-헵탄디온 잔기를, O-iPr은 이소프로폭시드를 각각 나타낸다. 상기 Pb(dpm)2, Zr(dmhd)4 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 Pb1 .15(Zr0 .45Ti0 .55)O3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 1 내지 표 3에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 1 내지 번호 15-4를 각각 제조하였다. 또한, 산소원으로서 O2를 준비하였다.
이어서, 기판으로서 Pt(200 ㎚)/Ti(20 ㎚)/SiO2(500 ㎚)/Si 기판을 준비하고 , 이 기판을 도 1에 도시한 MOCVD 장치의 성막실에 설치하였다. 또한, 제조한 용액 원료를 원료 용기 (18) 내에 저장하였다. 이어서, 기판 (13)의 온도를 600 ℃로, 기화실 (26) 내의 온도를 250 ℃로, 성막실 (10) 내의 압력을 약 1.33 kPa(10 Torr)로 각각 설정하였다. 또한, 성막실 (10) 내에 공급하는 산소원을 1200 ccm의 공급량이 되도록 조절하였다. 이어서, 제1 캐리어 가스로서 He 가스를 원료 용기 (18) 내에 공급하고, 용액 원료의 공급량이 0.5 ccm가 되도록 기화실 (26)에 공급하였다. 또한, 제2 캐리어 가스로서 He 가스를 기화실 (26)에 공급하고, 기화실 (26) 내에서 기화된 용액 원료를 성막실 (10) 내에 공급하여 기판 (13) 표면에 Pb1.15(Zr0.45Ti0.55)O3을 형성하였다. 성막 시간이 10 내지 30분이 됐을 때 기판 (13)을 성막실 (10)으로부터 추출하여, 소정의 두께의 PZT 유전체 박막이 형성된 상기 기판을 얻었다.
<비교예 1>
유기 용매로서 THF 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 PZT 유전체 박막을 형성하였다.
<비교 시험 1>
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 얻어진 PZT 유전체 박막이 높은 잔류 분극값을 갖고 있는지의 여부를 확인하기 위해, 이들의 박막에 대하여 다음에 나타내는 잔류 분극값의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1 내지 표 3에 각각 나타낸다.
(1) 잔류 분극값의 측정
성막이 완료된 기판 위에 200 ㎚의 Pt에 의한 상부 전극을 형성하고, PZT 유전체 박막을 강유전체 테스터(라디언트 테크놀로지사 제조; RT6000S)를 사용하여 잔류 분극값을 측정하였다.
(2) 단차 피복성 시험
성막이 완료된 기판 위의 PZT 유전체 박막을 단면 SEM(주사형 전자 현미경)상으로부터 단차 피복성을 측정하였다. 단차 피복성이란 도 2에 도시된 홈 등의 단차가 있는 기판 (13)에 박막 (20)을 성막했을 때의 a/b의 수치로 표현된다. a/b가 1.0이면, 기판의 평탄 부분과 마찬가지로 홈의 내부까지 균일하게 성막되어 있기 때문에, 단차 피복성이 양호하다고 할 수 있다. 반대로 a/b가 1.0 미만의 수치이고 이 수치가 낮을수록, 1.0을 초과하는 수치이고 이 수치가 높을수록, 각각 단차 피복성이 악화되었다고 할 수 있다.
Figure 112006097005168-PCT00001
Figure 112006097005168-PCT00002
Figure 112006097005168-PCT00003
표 1 내지 표 3으로부터 분명한 바와 같이, 용매로서 THF를 단일 용매로서 사용한 비교예 1에서는, 잔류 분극값 및 단차 피복성 모두 낮은 수치가 되어 있었다. 이에 비해, 실시예 1의 번호 1, 번호 2-1 내지 번호 15-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 비교예 1에 비해 매우 우수한 결과가 얻어졌다.
실시예 2
우선, 유기 Ba 화합물로서 Ba(dpm)2를, 유기 Sr 화합물로서 Sr(dpm)2를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하였다. 상기 Ba(dpm)2, Sr(dpm)2 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 (Ba0 .7St0 .3)TiO3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 4 내지 표 6에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 16 내지 번호 30-4를 각각 제조하였다. 또한, 산소원으로서 O2를 준비하였다.
이어서, 기판으로서 Pt(200 ㎚)/Ti(20 ㎚)/SiO2(500 ㎚)/Si 기판을 준비하고, 이 기판을 도 1에 도시한 MOCVD 장치의 성막실에 설치하였다. 또한, 제조한 용액 원료를 원료 용기 (18) 내에 저장하였다. 이어서, 기판 (13)의 온도를 700 ℃로, 기화실 (26)내의 온도를 250 ℃로, 성막실 (10)내의 압력을 약 1.33 kPa(10 Torr)로 각각 설정하였다. 또한, 성막실 (10) 내에 공급하는 산소원을 1000 ccm의 공급량이 되도록 조절하였다. 이어서, 제1 캐리어 가스로서 He 가스를 원료 용기 (18) 내에 공급하고, 용액 원료의 공급량이 0.5 ccm가 되도록 기화실 (26)에 공급하였다. 또한, 제2 캐리어 가스로서 He 가스를 기화실 (26)에 공급하고, 기화실 (26) 내에서 기화된 용액 원료를 성막실 (10) 내에 공급하여 기판 (13) 표면에 (Ba0.7St0.3)TiO3을 형성하였다. 성막 시간이 10 내지 30분이 됐을 때 기판 (13)을 성막실 (10)으로부터 취출하여, 소정의 두께의 BST 유전체 박막이 형성된 상기 기판을 얻었다.
<비교예 2>
유기 용매로서 THF 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 BST 유전체 박막을 형성하였다.
<비교 시험 2>
실시예 2 및 비교예 2에서 각각 얻어진 BST 유전체 박막이 높은 비유전율을 갖고 있는지의 여부를 확인하기 위해, 이들의 박막에 대하여 비유전율의 측정을 행하였다. 또한 상기 비교 시험 1과 동일하게 하여 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 4 내지 표 6에 각각 나타낸다.
(1) 비유전율의 측정
성막이 완료된 기판 위에 200 ㎚의 Pt에 의한 상부 전극을 형성하고, BST 유전체 박막을 LCR 미터(HP사 제조, 4284A)를 사용하여 비유전율의 측정을 행하였다.
Figure 112006097005168-PCT00004
Figure 112006097005168-PCT00005
Figure 112006097005168-PCT00006
표 4 내지 표 6으로부터 분명한 바와 같이, 용매로서 THF를 단일 용매로서 사용한 비교예 2에서는, 비유전율 및 단차 피복성 모두 낮은 수치가 되어 있었다. 이에 비해, 실시예 2의 번호 16, 번호 17-1 내지 번호 30-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 비교예 2에 비해 높은 비유전율 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다.
실시예 3
우선, 유기 Pb 화합물로서 Pb(dpm)2를, 유기 Zr 화합물로서 Zr(dmhd)4를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하고, 상기 Pb(dpm)2, Zr(dmhd)4 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 Pb1 .15(Zr0 .45Ti0 .55)O3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 7 내지 표 9에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 31-1 내지 번호 45-4를 각각 제조하였다. 상기 용액 원료를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 소정의 두께의 PZT 유전체 박막이 형성된 기판을 얻었다.
<비교 시험 3>
실시예 3에서 각각 얻어진 PZT 유전체 박막에 대하여, 상기 비교 시험 1과 동일하게 하여 잔류 분극값의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 7 내지 표 9에 각각 나타낸다.
Figure 112006097005168-PCT00007
Figure 112006097005168-PCT00008
Figure 112006097005168-PCT00009
표 7 내지 표 9로부터 분명한 바와 같이, 실시예 3의 번호 31-1 내지 번호 45-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 높은 잔류 분극값 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다.
실시예 4
우선, 유기 Ba 화합물로서 Ba(dpm)2를, 유기 Sr 화합물로서 Sr(dpm)2를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하고, 상기 Ba(dpm)2, Sr(dpm)2 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 (Ba0 .7St0 .3)TiO3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 10 내지 표 12에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 46-1 내지 번호 60-4를 각각 제조하였다. 상기 용액 원료를 사용하여, 실시예 2와 동일하게 하여 소정의 두께의 BST 유전체 박막이 형성된 기판을 얻었다.
<비교 시험 4>
실시예 4에서 각각 얻어진 BST 유전체 박막에 대하여, 상기 비교 시험 2와 동일하게 하여 비유전율의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 10 내지 표 12에 각각 나타낸다.
Figure 112006097005168-PCT00010
Figure 112006097005168-PCT00011
Figure 112006097005168-PCT00012
표 10 내지 표 12로부터 분명한 바와 같이, 실시예 4의 번호 46-1 내지 번호 60-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 높은 비유전율 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다.
실시예 5
우선, 유기 Pb 화합물로서 Pb(dpm)2를, 유기 Zr 화합물로서 Zr(dmhd)4를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하였다. 여기서 dmhd는 2,6-디메틸-3,5-헵탄디온 잔기를, O-iPr은 이소프로폭시드를 각각 나타낸다. 상기 Pb(dpm)2, Zr(dmhd)4 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 Pb1 .15(Zr0 .45Ti0 .55)O3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 13에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 61-1 내지 번호 62-4를 각각 제조하였다. 또한, 산소원으로서 O2를 준비하였다.
이어서, 기판으로서 Pt(200 ㎚)/Ti(20 ㎚)/SiO2(500 ㎚)/Si 기판을 준비하고, 이 기판을 도 1에 도시한 MOCVD 장치의 성막실에 설치하였다. 또한, 제조한 용액 원료를 원료 용기 (18) 내에 저장하였다. 이어서, 기판 (13)의 온도를 600 ℃로, 기화실 (26)내의 온도를 250 ℃로, 성막실 (10) 내의 압력을 약 1.33 kPa(10 Torr)로 각각 설정하였다. 또한, 성막실 (10) 내에 공급하는 산소원을 1200 ccm의 공급량이 되도록 조절하였다. 이어서, 제1 캐리어 가스로서 He 가스를 원료 용기 (18) 내에 공급하고, 용액 원료의 공급량이 0.5 ccm가 되도록 기화실 (26)에 공급하였다. 또한, 제2 캐리어 가스로서 He 가스를 기화실 (26)에 공급하고, 기화실 (26) 내에서 기화된 용액 원료를 성막실 (10) 내에 공급하여 기판 (13) 표면에 Pb1.15(Zr0.45Ti0.55)O3을 형성하였다. 성막 시간이 10 내지 30분이 됐을 때 기판 (13)을 성막실 (10)으로부터 추출하여, 소정의 두께의 PZT 유전체 박막이 형성된 상기 기판을 얻었다.
<비교예 5>
유기 용매로서 시클로헥산 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 PZT 유전체 박막을 형성하였다.
<비교예 6>
유기 용매로서 THF 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 PZT 유전체 박막을 형성하였다.
<비교 시험 5>
실시예 5 및 비교예 5, 6에서 각각 얻어진 PZT 유전체 박막이 높은 잔류 분극값을 갖고 있는지의 여부를 확인하기 위해, 이들의 박막에 대하여 다음에 나타내는 잔류 분극값의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 13에 각각 나타낸다.
(1) 잔류 분극값의 측정
성막이 완료된 기판 위에 200 ㎚의 Pt에 의한 상부 전극을 형성하고, PZT 유전체 박막을 강유전체 테스터(라디언트 테크놀로지사 제조; RT6000S)를 사용하여 잔류 분극값을 측정하였다.
(2) 단차 피복성 시험
성막이 완료된 기판 위의 PZT 유전체 박막을 단면 SEM(주사형 전자 현미경)상으로부터 단차 피복성을 측정하였다. 단차 피복성이란 도 2에 도시한 홈 등의 단차가 있는 기판 (13)에 박막 (20)을 성막했을 때의 a/b의 수치로 표현된다. a/b가 1.0이면, 기판의 평탄 부분과 마찬가지로 홈의 내부까지 균일하게 성막되어 있기 때문에, 단차 피복성이 양호하다고 할 수 있다. 반대로 a/b가 1.0 미만의 수치이고 이 수치가 낮을수록, 1.0을 초과하는 수치이고 이 수치가 높을수록, 각각 단차 피복성이 악화되었다고 할 수 있다.
Figure 112006097005168-PCT00013
표 13으로부터 분명한 바와 같이, 용매로서 THF를 단일 용매로서 사용한 비교예 6에서는, 잔류 분극값 및 단차 피복성 모두 낮은 수치가 되어 있었다. 또한,시클로헥산을 단일 용매로서 사용한 비교예 5에서는, 높은 잔류 분극값 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌지만, 용액 원료를 한랭지에 유지한 경우, 동결 등의 결점이 발생하기 때문에 취급이 어렵다는 문제점이 있다. 이에 비해, 실시예 5의 번호 61-1 내지 번호 62-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 비교예 6에 비해 높은 잔류 분극값 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다. 또한, 비교예 5에 비해 전체적으로 우수한 결과가 얻어졌다.
실시예 6
우선, 유기 Ba 화합물로서 Ba(dpm)2를, 유기 Sr 화합물로서 Sr(dpm)2를, 유기 Ti 화합물로서 Tl(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하였다. 상기 Ba(dpm)2, Sr(dpm)2 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 (Ba0 .7St0 .3)TiO3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 14 내지 표 16에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 63-1 내지 번호 64-4를 각각 제조하였다. 또한, 산소원으로서 O2를 준비하였다.
이어서, 기판으로서 Pt(200 ㎚)/Ti(20 ㎚)/SiO2(500 ㎚)/Si 기판을 준비하고, 이 기판을 도 1에 도시한 MOCVD 장치의 성막실에 설치하였다. 또한, 제조한 용액 원료를 원료 용기 (18) 내에 저장하였다. 이어서, 기판 (13)의 온도를 700 ℃로, 기화실 (26) 내의 온도를 250 ℃로, 성막실 (10)내의 압력을 약 1.33 kPa(10 Torr)로 각각 설정하였다. 또한, 성막실 (10) 내에 공급하는 산소원을 1000 ccm의 공급량이 되도록 조절하였다. 이어서, 제1 캐리어 가스로서 He 가스를 원료 용기 (18) 내에 공급하고, 용액 원료의 공급량이 0.5 ccm가 되도록 기화실 (26)에 공급하였다. 또한, 제2 캐리어 가스로서 He 가스를 기화실 (26)에 공급하고, 기화실 (26) 내에서 기화된 용액 원료를 성막실 (10) 내에 공급하여 기판 (13) 표면에 (Ba0.7St0.3)TiO3을 형성하였다. 성막 시간이 10 내지 30분이 됐을 때 기판 (13)을 성막실 (10)으로부터 추출하여, 소정의 두께의 BST 유전체 박막이 형성된 상기 기판을 얻었다.
<비교예 7>
유기 용매로서 시클로헥산 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 BST 유전체 박막을 형성하였다.
<비교예 8>
유기 용매로서 THF 100 중량％를 포함하는 단일 용매를 사용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 BST 유전체 박막을 형성하였다.
<비교 시험 6>
실시예 6 및 비교예 7, 8에서 각각 얻어진 BST 유전체 박막이 높은 비유전율을 갖고 있는지의 여부를 확인하기 위해, 이들의 박막에 대하여 비유전율의 측정을 행하였다. 또한 상기 비교 시험 5와 동일하게 하여 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.
(1) 비유전율의 측정
성막이 완료된 기판 위에 200 ㎚의 Pt에 의한 상부 전극을 형성하고, BST 유전체 박막을 LCR 미터(HP사 제조, 4284A)를 사용하여 비유전율의 측정을 행하였다.
Figure 112006097005168-PCT00014
표 14로부터 분명한 바와 같이, 용매로서 THF를 단일 용매로서 사용한 비교예 8에서서는, 비유전율 및 단차 피복성 모두 낮은 수치가 되어 있었다. 또한, 시클로헥산을 단일 용매로서 사용한 비교예 7에서는, 높은 비유전율 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌지만, 용액 원료를 한랭지에 유지한 경우, 동결 등의 결점이 발생하기 때문에 취급이 어렵다는 문제점이 있다. 이에 비해, 실시예 6의 번호 63-1 내지 번호 64-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 비교예 8에 비해 높은 비유전율 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다. 또한, 비교예 7에 비해 전체적으로 높은 결과가 얻어졌다.
실시예 7
우선, 유기 Pb 화합물로서 Pb(dpm)2를, 유기 Zr 화합물로서 Zr(dmhd)4를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하고, 상기 Pb(dpm)2, Zr(dmhd)4 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 Pb1 .15(Zr0 .45Ti0 .55)O3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 15에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 65-1 내지 번호 65-4를 각각 제조하였다. 상기 용액 원료를 사용하여, 실시예 5와 동일하게 하여 소정의 두께의 PZT 유전체 박막이 형성된 기판을 얻었다.
<비교 시험 7>
실시예 7에서 각각 얻어진 PZT 유전체 박막에 대하여, 상기 비교 시험 5와 동일하게 하여 잔류 분극값의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.
Figure 112006097005168-PCT00015
표 15로부터 분명한 바와 같이, 실시예 7의 번호 65-1 내지 번호 65-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 높은 잔류 분극값 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다.
실시예 8
우선, 유기 Ba 화합물로서 Ba(dpm)2를, 유기 Sr 화합물로서 Sr(dpm)2를, 유기 Ti 화합물로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 각각 준비하고, 상기 Ba(dpm)2, Sr(dpm)2 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 형성할 예정인 (Ba0 .7St0 .3)TiO3의 조성 비율이 되도록 혼합하고, 다음의 표 16에 나타낸 유기 용매에 용해하여 0.3 mol/ℓ의 용액 원료 번호 66-1 내지 번호 66-4를 각각 제조하였다. 상기 용액 원료를 사용하여, 실시예 6과 동일하게 하여 소정의 두께의 BST 유전체 박막이 형성된 기판을 얻었다.
<비교 시험 8>
실시예 8에서 각각 얻어진 BST 유전체 박막에 대하여, 상기 비교 시험 6과 동일하게 하여 비유전율의 측정 및 단차 피복성 시험을 행하였다. 그 결과를 표 16에 나타낸다.
Figure 112006097005168-PCT00016
표 16으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 8의 번호 66-1 내지 번호 66-4의 용액 원료를 사용한 경우에는, 높은 비유전율 및 양호한 단차 피복성이 얻어졌으며, 매우 우수한 결과가 되었다.
본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는, 유기 용매에 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 사용함으로써, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
또한, 본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는, 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 상기 1,3-디옥솔란에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제2 용매를 혼합한 혼합 용매이며, 유기 용매를 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 1,3-디옥솔란을 필수 성분으로 하고, 이 1,3-디옥솔란에 상기 열거한 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 보다 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.
또한, 본 발명의 MOCVD법용 용액 원료는, 제2 용매가 시클로헥산을 필수 용 매로 하고, 상기 시클로헥산에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 용매를 혼합한 혼합 용매이며, 유기 용매를 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 시클로헥산을 필수 성분으로 하고, 이 시클로헥산에 상기 열거한 융점이 낮고, 유기 금속 화합물의 용해도가 높은 각종 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합한 혼합 용매로 함으로써, 한랭지에서도 동결되기 어려우며, 높은 성막 특성 및 우수한 단차 피복성을 갖는 용액 원료가 얻어진다.

Claims (11)

1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료에서,
상기 유기 용매가 1,3-디옥솔란인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료.
1종 또는 2종 이상의 유기 금속 화합물을 유기 용매에 용해한 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료에서,
상기 유기 용매가 1,3-디옥솔란을 포함하는 제1 용매와, 상기 1,3-디옥솔란에 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제2 용매를 혼합한 혼합 용매인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화학 증착법용 용액 원료.
제2항에 있어서, 제2 용매가 시클로헥산인 용액 원료.
제2항에 있어서, 제2 용매가 시클로헥산과, 알코올, 알칸, 에스테르, 방향족, 알킬에테르 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 용매를 혼합한 혼합 용매인 용액 원료.
제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 유기 금속 화합물을 구성하는 금속이 Ba, Sr, Pb, Zr, Ti, Nb 또는 Hf이고, 그의 배위자가 알콕시드 화합물 또는 β-디케토네이트 화합물 중 어느 하나 또는 이 둘을 모두 포함하는 것인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 알코올이 에탄올, n-프로판올, i-프로판올 또는 n-부탄올인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 알칸이 n-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, n-옥탄, i-옥탄 또는 메틸시클로펜탄인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 방향족이 톨루엔, 크실렌 또는 벤젠인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 알킬에테르가 디-n-부틸에테르, 디이소펜틸에테르 또는 폴리테트라히드로푸란인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 에스테르가 아세트산부틸인 용액 원료.
제2항 또는 제4항에 있어서, 제2 용매인 케톤이 아세톤인 용액 원료.
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