KR20080066031A - 티타늄 착체, 그들의 제조 방법, 티타늄 함유 박막 및그들의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양호한 기화 특성 및 우수한 열안정성을 가지고, CVD법 또는 ALD법 등의 수법에 의해서 티타늄 함유 박막을 형성하기 위한 원료로 이용되는 신규한 티타늄 착체; 이들 착체의 제조 방법; 상기 착체를 이용해서 형성된 티타늄 함유 박막; 및 해당 박막의 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 하기 일반식 2로 표시되는 다이이민과 금속 리튬을 반응시키고, 이어서, 하기 일반식 3으로 표시되는 테트라키스아마이드 착체를 반응시킴으로써 하기 일반식 1로 표시되는 티타늄 착체를 제조하고, 그 티타늄 착체를 원료로 이용해서 티탄 함유 박막을 형성시킨다:
[일반식 2]
[일반식 3]
[일반식 1]
식 중, R1 및 R4는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고; R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 나타내며; R5 및 R6는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다.
티타늄 착체, 다이이민, 금속 리튬, 테트라키스아마이드 착체.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 원료로서 유용한 티타늄 착체, 그들의 제조 방법, 티타늄 함유 박막 및 그들의 형성 방법에 관한 것이다.
현재의 반도체 소자 제조에 있어서, 배선용 배리어(barrier), 콘덴서(capacitor) 유전체나 전극의 박막을 형성하는 방법에는, 스퍼터링에 의한 물리기상성장법(PVD법; physical vapor deposition method)이 주로 이용되고 있다. 그러나, 차세대 이후의 반도체 제조에서는, 미세화한 소자의 복잡한 3차원 구조의 표면에 균일하게 박막을 형성하는 것이 요구되므로, 요철이 있는 면에 균일한 막을 형성하는 것이 어려운 PVD법은 적합하지 않다. 그 때문에, 최근에는, 원료 기체를 분해해서 막을 퇴적시키는 CVD법(chemical vapor deposition method) 또는 기판 표면에 흡착시킨 원료를 분해시켜 막을 퇴적시키는 원자층 증착법(ALD법; atomic layer deposition method)에 의한 박막형성 방법이 검토되고 있다.
CVD법 또는 ALD법에 의해 박막을 형성하기 위한 제조 원료에는, 적당한 증기압과 열안정성을 가지고, 안정한 공급량으로 기화시킬 수 있는 원료가 선택된다. 또, 복잡한 3차원 구조의 표면에 균일한 막 두께로 성막가능한 것도 필요한 조건의 하나이다. 또한, 일정한 공급량으로 안정하게 기화시키기 위해서는 액체인 쪽이 바람직하다.
차세대 이후의 반도체 소자의 배리어 막이나 콘덴서의 전극막의 재료로서, 티타늄, 질화 티타늄 및 규소 함유 질화 티타늄이 후보로 거론되고 있다. 또, 콘덴서 유전체 막의 재료로서는, 산화 티타늄 및 티타늄 함유 산화물이 후보로 거론되고 있다.
티타늄, 질화 티타늄 및 규소 함유 질화 티타늄의 박막을 CVD법 또는 ALD법에 의해서 형성하는 원료로서, 지금까지 테트라키스아마이드 착체 Ti(NRR')4(R 및 R'는 메틸기 또는 에틸기) 등이 검토되어 왔다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그러나, Ti(NRR')4는 물에 대하여 극도로 반응성이 높고, 성막에 사용하는 캐리어 가스, 반응 가스 등 중에 함유되는 미량 수분과 반응하고, 형성된 막 내에 산소가 도입되기 쉬운 것이 알려져 있다. 예를 들어, 테트라키스(다이메틸아마이드) 티타늄 Ti(NMe2)4를 원료로 해서 리모트 플라즈마 ALD법으로 성막한 질화 티타늄막 속에는 10원자% 이상의 산소가 함유되어 있는 것이 보고되어 있다(예를 들어, 비특허 문헌 1 참조). 산소를 함유한 막은 비저항값이 높기 때문에, 배리어층의 요구 특성을 충족시키지 않는다. 즉, 이들 테트라키스아마이드 착체도 배리어층 형성용 재료로서는 바람직하지 못하다.
한편, 산화 티타늄막 및 티타늄 함유 산화물막을 CVD법 또는 ALD법에 의해 형성하기 위한 원료로서 테트라아이소프로폭소티타늄 Ti(OiPr)4, (다이아이소프로폭소)(비스(2,2,6,6-테트라메틸헵테인다이오나토))티타늄 Ti(OiPr)2(THD)2, 테트라키스(2-메톡시-1-메틸-1-프로폭소)티타늄 Ti(MMP)4 등이 검토되어 왔다.
Ti(OiPr)4를 원료로 이용해서 막의 형성을 시도할 경우, Ti(OiPr)4는 물에 대해서 극도로 불안정하기 때문에, 장치 내의 배관에 있어서의 약간의 수증기의 혼입이 관 내에 산화 티타늄의 미세 분말을 형성해서 관을 폐쇄시킬 염려가 있다. 또한, Ti(OiPr)4를 기판에 내뿜어 분해시킬 때에는 알코올이 발생하고, 그 알코올은 더욱 물과 알켄으로 분해된다. 그 물이 미분해의 Ti(OiPr)4와 반응하여, 산화 티타늄의 미세 분말이 생성되어 성막실이나 배출구에 부착되므로, 생산성이 낮다. 그 때문에, 반도체 소자에 사용하는 박막형성용 재료로서는 바람직하지 못하다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
Ti(OiPr)2(THD)2 또는 Ti(MMP)4를 이용해서 막을 형성했을 경우, 특히 티타늄 함유 복합 산화물막을 CVD법에 의해 형성한 경우에는, 다른 금속 공급 원재료와의 휘발 특성이나 분해성이 크게 다르기 때문에, 바람직한 비율에서의 박막의 조성 제어가 곤란하게 되어 생산성을 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.
비특허 문헌 1: Journal of The Electrochemical Society, 152권, G29페이 지(2005년)
특허 문헌 1: 일본국 공개 특허 제2006-93551호 공보
특허 문헌 2: 일본국 공개 특허 제2004-196618호 공보.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 목적은 양호한 기화 특성 및 우수한 열안정성을 가지고, CVD법 또는 ALD법 등의 수법에 의해 티타늄 함유 박막을 형성하기 위한 원료로 되는 신규한 티타늄 착체, 그들의 제조 방법, 그들을 이용해서 형성한 티타늄 함유 박막 및 그 형성 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 전술한 현상황을 감안해서, 예의 검토를 거듭한 결과, 일반식 1로 표시되는 티타늄 착체가 상기 과제를 해결할 수 있는 우수한 화합물인 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기 일반식 1로 표시되는 티타늄 착체에 관한 것이다:
[일반식 1]
(식 중, R1 및 R4는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고; R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자, 또는 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 나타내며; R5 및 R6는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다).
또, 본 발명은 하기 일반식 2로 표시되는 다이이민과 금속 리튬 또는 금속 나트륨을 반응시키는 단계와, 이어서, 하기 일반식 3으로 표시되는 테트라키스아마이드 착체를 반응시키는 단계를 포함하는, 일반식 1로 표시되는 티타늄 착체의 제조 방법에 관한 것이다:
[일반식 2]
(R1 내지 R4는 상기와 마찬가지 의미를 나타낸다)
[일반식 3]
(식 중, R5 및 R6는 상기와 마찬가지 의미를 나타낸다).
또한, 본 발명은 전술한 티타늄 착체(1)를 원료로서 이용하는 것을 포함하는, 티타늄 함유 박막의 형성 방법에 관한 것이다.
또, 본 발명은 전술한 방법에 의해 형성되는 티타늄 함유 박막에 관한 것이다.
발명의 효과
본 발명의 티타늄 착체(1)는 양호한 기화 특성 및 우수한 열안정성을 가지고, CVD법 또는 ALD법 등의 수법에 의해서 티타늄 함유 박막을 형성하는 것이 가능하다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
일반식 1로 표시되는 본 발명의 티타늄 착체는, 하기 일반식 1a로 표시되는 공명 구조를 취할 수 있는 것이며, 실제로는 일반식 1로 표시되는 화합물과 일반식 1a로 표시되는 화합물과의 공명 혼성체이지만, 본 발명에 있어서는 표기의 간략화를 위해서 양자를 겸해서 일반식 1로 기재한다:
[일반식 1a]
(식 중, Rl, R2, R3, R4, R5 및 R6는 상기와 마찬가지 의미를 나타낸다).
본 발명에 있어서, R1 및 R4로 표시되는 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서는
메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기,
tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 1-메틸뷰틸기,
2-메틸뷰틸기, 1,2-다이메틸프로필기, 헥실기, 아이소헥실기, 1-메틸펜틸기,
2-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 1,1-다이메틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기,
2,2-다이메틸뷰틸기, 1,3-다이메틸뷰틸기, 2,3-다이메틸뷰틸기,
3,3-다이메틸뷰틸기, 1-에틸뷰틸기, 2-에틸뷰틸기, 1,1,2-트라이메틸프로필기,
1,2,2-트라이메틸프로필기, 1-에틸-1-메틸프로필기, 1-에틸-2-메틸프로필기,
사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기,
사이클로프로필메틸기, 사이클로프로필에틸기 및 사이클로뷰틸메틸기 등을 예시할 수 있다.
이들 알킬기는 불소원자로 치환되어 있어도 되고, 예를 들면 트라이플루오로메틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로프로필기, 퍼플루오로아이소프로필기, 퍼플루오로뷰틸기, 퍼플루오로-sec-뷰틸기, 퍼플루오로-tert-뷰틸기, 퍼플루오로펜틸기 또는 퍼플루오로헥실기 등을 예시할 수 있다.
R2 및 R3로 표시되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기 또는 사이클로프로필기를 예시할 수 있다. 이들 알킬기는 불소원자로 치환되어 있어도 되고, 예를 들어, 트라이플루오로메틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로프로필기 또는 퍼플루오로아이소프로필기 등을 예시할 수 있다.
R5 및 R6로 표시되는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기 또는 tert-뷰틸기 등을 예시할 수 있다. 이들 알킬기는 불소원자로 치환되어 있어도 되고, 예를 들어, 트라이플루오로메틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로프로필기, 퍼플루오로아이소프로필기, 퍼플루오로뷰틸기, 퍼플루오로-sec-뷰틸기 또는 퍼플루오로-tert-뷰틸기 등을 예시할 수 있다.
티타늄 착체가 양호한 증기압과 우수한 열안정성을 가진다고 하는 점에서, 티타늄 착체(1)에 있어서의 R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 2급 또는 3급 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는 아이소프로필기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, tert-펜틸기, 1-메틸뷰틸기, 1,2-다이메틸프로필기, 1-메틸펜틸기, 1,1-다이메틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기, 1,3-다이메틸뷰틸기, 1-에틸뷰틸기, 1,1,2-트라이메틸프로필기, 1,2,2-트라이메틸프로필기, 1-에틸-1-메틸프로필기, 1-에틸-2-메틸프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기가 바람직하고, tert-뷰틸기가 더욱 바람직하다. 또, R2 및 R3는 수소원자가 바람직하다. 또한, R5 및 R6는 각각 독립적으로 메틸기 또는 에틸기가 바람직하고, 메틸기가 더욱 바람직하다.
다음에, 본 발명의 제조 방법에 대해서 설명한다. 유기용매 중에서 다이이민(2)과 2당량 이상의 금속 리튬 또는 금속 나트륨을 반응시키면, 하기 일반식 4로 표시되는 리튬-다이이민 착체 또는 나트륨-다이이민 착체가 생성되는 것이 알려져 있다(Organometallics, 17권, 4380페이지, (1998년)):
[일반식 4]
(식 중, M은 리튬 원자 또는 나트륨 원자를 나타내고, R1, R2, R3 및 R4는 상기와 마찬가지 의미를 나타낸다).
생성된 리튬-다이이민 착체 또는 나트륨-다이이민 착체에 테트라키스아마이드 착체(3)와 반응시킬 때에는, 용매를 이용하지 않아도 반응은 진행하지만, 수율이 양호한 점에서 용매를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 펜테인, 헥세인, 헵테인, 옥테인, 벤젠, 톨루엔, 에틸 벤젠, 자일렌 등의 탄화수소류; 다이에틸에터, 다이아이소프로필에터, 글라임, 다이옥세인, 테트라하이드로퓨란 등의 에터류 등을 단독으로 또는 혼합해서 용매에 이용할 수 있다. 수율이 양호한 점에서 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 헥세인 또는 헵테인이 바람직하고, 특히 톨루엔 또는 헥세인이 바람직하다.
티타늄 착체(1)의 수율이 양호한 점에서, 다이이민(2)에 2당량 이상의 금속 리튬을 반응시키고, 이어서 테트라키스아마이드 착체(3)를 반응시키는 것이 바람직하다.
리튬-다이이민 착체 또는 나트륨-다이이민 착체와 테트라키스아마이드 착체(3)를 반응시킬 때의 온도에는 한정은 없지만, 0℃ 내지 120℃의 범위 내로부터 적절하게 선택함으로써 수율 양호하게 티타늄 착체(1)를 얻을 수 있다. 반응 시간에도 한정은 없지만, 1분 내지 120시간의 범위 내로부터 적절하게 선택함으로써 반응을 완결시킬 수 있다. 수율 양호하게 티타늄 착체(1)를 얻기 위해서는, 30℃ 내지 110℃의 범위에서 2시간 내지 24시간 반응시키는 것이 바람직하다. 리튬-다이이민 착체를 이용할 경우에는, 40℃ 내지 70℃의 범위에서 2시간 내지 12시간 반응시키는 것이 더욱 바람직하다. 나트륨-다이이민 착체를 이용할 경우에는, 50℃ 내지 80℃의 범위에서 4시간 내지 18시간 반응시키는 것이 더욱 바람직하다.
티타늄 착체(1)의 회수·정제 방법에는 특히 한정은 없고, 통상의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 반응 종료 후에, 부생한 불용물을 여과해서 제거하고, 여과액을 감압 농축해서 조생성물(crude product)을 얻고, 이것을 증류 또는 승화 등 함으로써 티타늄 착체(1)를 얻을 수 있다.
또, 원료로서의 다이이민(2)은 기지의 방법(예컨대, Journal of the American Chemical Society, 120권, 12714페이지, (1998년))을 참고로 해서 합성할 수 있다. 테트라키스아마이드 착체(3)는 기지의 방법(예컨대, Journal of the Chemical Society, 3857페이지, (1960년))을 참고로 해서 합성할 수 있다.
본 발명의 티타늄 착체(1)를 원료로 이용해서, 티타늄 함유 박막을 형성할 수 있다. 예를 들면, CVD법 또는 ALD법에 의해 티타늄 함유 박막을 형성할 수 있고, 그 경우, 티타늄 착체(1)를 기화해서 기판 위로 공급한다. 기화하는 방법으로서는, 예를 들면 가열한 항온조에 티타늄 착체(1)를 넣고, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 혹은 질소 등의 캐리어 가스를 불어 넣어 가스화(즉, 기화)하는 방법, 또는 티타늄 착체(1)를 그대로 또는 용액 형태로 해서, 이들을 기화기에 보내어 가열해서 기화기 내에서 기화하는 방법 등이 있다. 용액으로 형성할 경우에 이용하는 용매로서는, 1,2-다이메톡시에테인, 다이글라임, 트라이글라임, 다이옥세인, 테트라하이드로퓨란, 사이클로펜틸메틸에터 등의 에터류; 헥세인, 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 에틸사이클로헥세인, 헵테인, 옥테인, 노네인, 데케인, 벤젠, 톨루엔, 에틸 벤젠, 자일렌 등의 탄화수소류를 예시할 수 있다.
가스로서 기판 위에 공급한 티타늄 착체(1)를 분해시킴으로써 막을 형성할 수 있다. 분해는 가열만으로도 가능하지만, 플라즈마나 광 등을 병용해도 되고, 또한, 물, 산소, 오존, 수소, 암모니아 등의 반응성 가스를 공존시켜서 분해시켜도 된다.
도 1은 시험예 1의 TG(thermo-gravimetric) 및 DSC(differential scanning calorimetry) 측정 결과를 나타낸 도면;
도 2는 실시예 3에서 이용한 CVD 성막 장치의 개략도;
도 3은 실시예 4 및 5에서 이용한 PE-CVD(plasma enchanced chemical vapor deposition) 성막 장치의 개략도.
부호의 설명
1: 원료용기
2: 항온조
3: 반응조
4: 기판
5: 반응 가스
6: 희석 가스
7: 캐리어 가스
8: 질량 유량계(mass flow controller)
9: 질량 유량계
10: 질량 유량계
11: 진공 펌프
12: 배기
13: 원료용기
14: 항온조
15: 플라즈마원 가스
16: 캐리어 가스
17: 질량 유량계
18: 질량 유량계
19: 플라즈마 발생 장치
20: 기판
21: 반응조
22: 오일 확산 펌프
23: 오일 회전식 펌프
24: 배기
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세에 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
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2
의 합성
아르곤 분위기하에서, N,N'-다이(tert-뷰틸)-1,4-다이아자-1,3-뷰타다이엔 1.68g(10.0mmol)을 테트라하이드로퓨란 40㎖에 녹인 용액에 리튬 212㎎(30.5mmol)을 첨가하고, 실온에서 14시간 교반하였다. 남은 리튬을 여과·분리하고, 여과액으로부터 용매를 감압하 증류제거하였다. 남은 황색 고체를 헥세인 10㎖에 현탁시키고, 테트라키스(다이메틸아마이드)티타늄 1.98g(8.81mmol)을 헥세인 20㎖에 녹인 용액을 가하였다. 50℃에서 4시간 교반한 후, 실온까지 냉각하고, 불용물을 여과·분리하였다. 여과액으로부터 용매를 감압하 증류 제거하여, 얻어진 잔사를 감압하 증류 제거함으로써 농적색의 액체 2.37g을 얻었다(수율 88%).
1H NMR(500㎒, C6D6, δ/ppm)
5.86(s, 2H), 3.06(s, 12H), 1.28(s, 18H)
13C NMR(125㎒, C6D6, δ/ppm)
102.0, 58.7, 43.6, 31.6.
[시험예 1]
이 농적색 액체를, 아르곤을 400㎖/min에서 유통시키고 있는 분위기하, 승온 속도 10℃/min의 조건에서 측정한 TG(열중량측정)의 결과 및 밀폐 용기 중에서 승온 속도 10℃/min에서 측정한 DSC(시차 주사 열량 측정)의 결과를 도 1에 나타내었다. TG로부터 CVD법 또는 ALD법 등의 재료로서 적절한 기화 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있고, DSC로부터 열안정성도 양호한 것이 명확하다.
실시예
2
Ti
(
t
BuNC
(H)C(H)N
t
Bu)(
NMe
2
)
2
의 합성
아르곤 분위기하에서, N,N'-다이(tert-뷰틸)-1,4-다이아자-1,3-뷰타다이엔 4.00g(23.8mmol)을 테트라하이드로퓨란 25㎖에 녹인 용액에 나트륨 1.14g(49.6mmol)을 첨가하고, 실온에서 14시간 교반하였다. 남은 나트륨을 여과·분리하고, 여과액으로부터 용매를 감압하 증류 제거하였다. 남은 적색 고체를 톨루엔 10㎖에 현탁시키고, 테트라키스(다이메틸아마이드)티타늄 5.08g(22.7mmol)을 톨루엔 20㎖에 녹인 용액을 가하였다. 80℃에서 6시간 교반한 후, 실온까지 냉각 하고, 불용물을 여과·분리하였다. 여과액으로부터 용매를 감압하 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 감압하 증류 제거함으로써 농적색의 액체 3.05g을 얻었다(수율 42%). 이 액체를 C6D6에 녹여서 1H NMR 및 13C NMR 스펙트럼을 측정한 바, 실시예 1에서 얻어진 것과 같은 스펙트럼이 얻어졌다.
실시예
3
Ti
(
t
BuNC
(H)C(H)N
t
Bu)(
NMe
2
)
2
를 이용한 티타늄 함유 박막의 형성
Ti(tBuNC(H)C(H)NtBu)(NMe2)2를 원료로서 이용하고, 도 2에 나타낸 CVD 성막 장치를 이용해서, 항온조(2)를 40℃로 유지하고, 캐리어 가스(7)(Ar) 유량 30sccm, 원료압력 200Torr, 희석 가스(6)(Ar) 유량 280sccm, 반응 가스(5)(O2) 유량 90sccm, 기판(4) 온도 400℃, 반응조(3) 내 압력 4Torr에서, CVD법에 의해 SiO2/Si기판 상에 1시간에 걸쳐서 성막을 행하였다. 제작한 막을 형광 X선으로 측정한 바, 티타늄의 특성 X선이 검출되어, 티타늄 함유 박막이 퇴적된 것이 확인되었다.
실시예
4
Ti
(
t
BuNC
(H)C(H)N
t
Bu)(
NMe
2
)
2
를 이용한 티타늄 함유 박막의 형성
Ti(tBuNC(H)C(H)NtBu)(NMe2)2를 원료로서 이용하고, 도 3의 장치를 이용해서, 항온조(14)를 40℃로 유지하고, 캐리어 가스(16)(N2) 유량 27sccm, 원료압력 50Torr, 플라즈마원 가스(15)(N2) 유량 5sccm, 기판(20) 온도 300℃, 반응조(21) 내 압력 0.2㎩에서 PE-CVD법에 의해 Si기판 위에 5시간에 걸쳐서 성막을 행하였다. 플라즈마는, 공명 자속 밀도 875가우스(gauss), 마이크로파 파장 2.45㎓, 마이크로파출력 600W의 조건에서 발생시켰다. 제작한 막을 형광 X선에서 측정한 바, 티타늄의 특성 X선이 검출되었고, 또한, 막조성을 X선 광전자분광법으로 확인한 바, 티타늄 및 질소를 함유하는 박막이었다. 이 박막을 4탐침 저항 측정기로 측정한 바, 전기 전도성이 확인되었다. 막 두께를 SEM(scanning electron microscope)에 의해 확인한 바, 10㎚였다.
실시예
5
Ti
(
t
BuNC
(H)C(H)N
t
Bu)(
NMe
2
)
2
를 이용한 티타늄 함유 박막의 형성
Ti(tBuNC(H)C(H)NtBu)(NMe2)2를 원료로 해서, 도 3의 장치를 이용하고, 항온조(14)를 40℃로 유지하고, 캐리어 가스(16)(Ar) 유량 41sccm, 원료압력 50Torr, 플라즈마원 가스(15)(Ar) 유량 10sccm, 기판(20) 온도 300℃, 반응조(21) 내 압력 0.2㎩에서 PE-CVD법에 의해 Si기판 위에 5시간에 걸쳐서 성막하였다. 플라즈마는 공명 자속밀도 875가우스, 마이크로파 파장 2.45㎓, 마이크로파출력 600W의 조건에서 발생시켰다. 제작한 막을 형광 X선에서 측정한 바, 티타늄의 특성 X선이 검출되었고, 또한, 막조성을 X선 광전자분광법에서 확인한 바, 티타늄 및 질소를 함유하는 박막이었다. 이 박막을 4탐침 저항 측정기로 측정한 바, 전기 전도성이 확인 되었다. 막 두께를 SEM에 의해 확인한 바, 40㎚였다.
본 발명을 상세하게 또 특정한 실시형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일없이 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.
본 출원은 2005년 11월 11일 출원한 일본 특허출원(특원2005-326885) 및 2006년 9월 7일 출원한 일본 특허출원(특원2006-242617)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들인다.
본 발명의 티타늄 착체(1)는 양호한 기화 특성 및 우수한 열안정성을 가지고, CVD법 또는 ALD법 등의 수법에 의해 티타늄 함유 박막을 형성하는 것이 가능하다. 본 발명의 공업적 가치는 현저하다.
Claims (8)
- 하기 일반식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 티타늄 착체:[일반식 1]
(식 중, R1 및 R4는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다. R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자, 또는 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 나타낸다. R5 및 R6는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다). - 제1항에 있어서, R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 2급 또는 3급 알킬기이고, R2 및 R3는 수소 원자이며, R5 및 R6는 각각 독립적으로 메틸기 또는 에틸기인 티타늄 착체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R4는 tert-뷰틸기이고, R2 및 R3는 수소 원자이며, R5 및 R6는 메틸기인 티타늄 착체.
- 하기 일반식 2로 표시되는 다이이민과 금속 리튬 또는 금속 나트륨을 반응시키는 단계; 및 이어서, 하기 일반식 3으로 표시되는 테트라키스아마이드 착체를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하기 일반식 1로 표시되는 티타늄 착체의 제조 방법:[일반식 2]
(식 중, R1 및 R4는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다. R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자 또는 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 나타낸다)[일반식 3]
(식 중, R5 및 R6는 각각 독립적으로 불소원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 1 내 지 4의 알킬기를 나타낸다)[일반식 1]
(식 중, R1 내지 R6는 상기와 마찬가지 의미를 나타낸다). - 제4항에 있어서, R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 2급 또는 3급 알킬기이고, R2 및 R3는 수소 원자이며, R5 및 R6는 각각 독립적으로 메틸기 또는 에틸기인, 티타늄 착체의 제조 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, R1 및 R4는 tert-뷰틸기이고, R2 및 R3는 수소 원자이며, R5 및 R6는 메틸기인, 티타늄 착체의 제조 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 티타늄 착체를 원료로서 이용하는 것을 특징으로 하는, 티타늄 함유 박막의 형성 방법.
- 제7항에 기재된 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 티타늄 함유 박막.
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