KR20090018080A - 유전체 필름의 형성 방법, 신규 전구체 및 그의 반도체 제조에서의 용도 - Google Patents
유전체 필름의 형성 방법, 신규 전구체 및 그의 반도체 제조에서의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은
- 단계 a) 기판을 반응 챔버에 제공하는 단계;
- 단계 b) 하기 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체를 증발시켜 제1 기체 상 금속 공급원을 형성하는 단계; 및
- 단계 c) 상기 제1 기체 상 금속 공급원 및 임의의 상기 제2 기체 상 금속 공급원을 상기 기판과 접촉시키기 위해 반응 챔버에 도입하여 하기 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름을 상기 기판 상에 침착시키는 단계를 포함하는, 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 기판 상 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I>
(M1 1-aM2 a)ObNc
<화학식 II>
(R1 yOp)x (R2 tCp)z M1R'4-x-z
(상기 식에서,
0 ≤ a < 1;
0 < b ≤ 3;
O ≤ c ≤ 1;
M1은 (Hf), (Zr) 및 (Ti)으로부터 선택된 금속을 나타내고;
M2는 금속 원자를 나타내고;
0 ≤ x ≤ 3, 바람직하게는 x = 0 또는 1;
0 ≤ z ≤ 3, 바람직하게는 z = 1 또는 2;
1 ≤ (x + z) ≤ 4;
0 ≤ y ≤ 7, 바람직하게는 y = 2, 0 ≤ t ≤ 5, 바람직하게는 t = 1;
(R1 yOp)는 비치환되거나, 치환된 펜타디에닐 리간드를 나타내고;
(R2 tCp)는 비치환되거나, 치환된 시클로펜타디에닐 (Cp) 리간드를 나타낸다. 또한, 본 발명은 x = 0, z = 1 및 R'은 N(R39)(R40) 기를 나타내는 제1항에 기재된 바와 같은 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II1의 화합물에 관한 것이다.
<화학식 II1>
(R2 tCp)M1[N(R39)(R40)]3
금속 함유 유전체 필름, 침착 방법
Description
본 발명은 고-k 유전체 필름, 예컨대 하프늄 또는 지르코늄 옥시드 또는 옥시니트라이드의 형성 방법 및 그의 반도체 제조에서의 용도에 관한 것이다.
차세대 반도체 장치의 임계 치수 축소와 관련하여, 특히 고 유전 상수를 갖는 신규 물질의 도입이 요구되고 있다. CMOS 아키텍쳐(architecture)에서는, 전형적으로 약 1 nm의 SiO2 등가물 두께를 갖는 고-k 유전체가 그의 물리적 한계에 도달한 SiO2를 대신할 필요가 있다.
유사하게, 고-k 유전체가 RAM용 금속-절연체-금속 아키텍쳐에서 요구된다. 다양한 금속 조성물이 재료의 요건 (유전 상수, 누출 전류, 결정화 온도, 전하 트래핑) 및 집적화 요건 (계면에서의 열 안정성, 건식 에칭 가능성 등)을 모두 만족시키기 위해서 고려되었다.
IV족 기재 물질, 예컨대 HfO2, HfSiO4, ZrO2, ZrSiO4, HfZrO4, HfLnOx (Ln은 스칸듐, 이트륨 및 희토류 원소를 포함하는 군으로부터 선택됨) 및 보다 일반적으 로는 HfMOx 및 ZrMOx (M은 II족, IIIa족 및 IIIb족 또는 전이 금속으로부터 선택된 원소임)가 가장 전도유망한 물질이다. 또한, 중간-갭 금속 게이트를 위한 TiN 및 MIM 전극을 위한 HfN, ZrN, HfSi, ZrSi, HfSiN, ZrSiN, TiSiN과 같이, IV족 금속 조성물이 전극 및/또는 Cu 확산 장벽 용도를 위해 고려될 수 있다.
적당한 처리량 및 허용가능한 순도로 이러한 박막의 침착을 가능하게 하는 주된 산업상 선택은 기상 증착 기술, 예컨대 MOCVD (금속-유기 화합물 화학 증착) 또는 ALD (원자층 침착)이다. 이러한 침착 방법은 적절한 산업 용도를 위한 철저한 요건을 충족시켜야 하는 금속 전구체를 필요로 한다. 금속-유기 화합물 또는 금속-할라이드 전구체가 이러한 방법에 요구된다. 다양한 하프늄 및 지르코늄 금속-유기 화합물이 이러한 침착을 가능하게 하는 전구체로서 고려되어 왔다.
HfCl4, ZrCl4와 같은 할라이드가 가장 일반적인 Hf/Zr 전구체이며, 광범위하게 기재되어 왔다. 킴(Kim) 등은 ALD에 의한 HfO2의 침착을 위한 HfCl4의 용도를 개시하였다 (문헌 [Kim et al., Electrochem Soc Proceedings 2005-05, 397, 2005]). 그러나 침착 공정 동안 발생된 일부 부산물, 예컨대 HCl 또는 Cl2가 표면/계면을 거칠게 만들어 최종 특성에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 사용된 산소 공급원에 따라 다른 가능한 부산물은 위험할 수 있다. 예를 들어, QMS에 의한 OCl 단편을 통한 OCl2가 HfCl4와 O3 사이의 반응의 부산물로서 검출되었다. 또한, 고-k 옥시드의 경우, Cl 또는 F 불순물이 최종 전기 특성에 매우 불리한 영향을 미친다.
트리요소(Triyoso) 등 및 창(Chang) 등은 각각 HfO2 MOCVD 및 ALD를 위한 Hf(OtBu)4의 용도에 대해 연구하였다 [Triyoso et al.; J. Electrochem. Soc, 152(3), G203 - G209 (2005); Chang et al.; Electrochem. Solid. State Let., 7(6), F42-F44 (2004)]. 윌리엄스(Williams) 등은 HfO2의 MOCVD에 대하여 Hf(mmp)4 및 Hf(OtBu)2(mmp)2를 평가하였다. WO2003035926호에서, 존스(Jones) 등은 Zr 및 Hf 알콕시드 화합물의 올리고머화를 억제하고, 이들의 수분에 대한 안정성을 증가시키는데 도움을 주는 공여체 관능화 알콕시 리간드 (1-메톡시-2-메틸-2-프로판올레이트 [OCMe2CH2OMe, mmp])로 개선된 고체 Ti, Hf, Zr 및 La 전구체를 개시하였다. 그러나, 이러한 모든 알콕시드 전구체는 포터(Potter) 등에 의해 제안된 바와 같은 ALD 방법에서 자기-제한 침착이 가능하지 않다는 단점을 갖는다 (문헌 [RJ. Potter, P.R.Chalker, T.D. Manning, H.C.Aspinall, Y.F.Loo, A.C.Jones, L. M. Smith, G.W.Critchlow, M.Schumacher, Chem. Vap. Deposition, 2005, 11 , N°3, 159-167] 참조).
알킬아미드 전구체, 예컨대 Hf(NEtMe)4, Hf(NMe2)4, Hf(NEt2)4는 문헌 [Senzaki et al, J. Vac. Sci. Technol. A 22(4) Jul/Aug 2004; Haussmann et al, Chem. Mater. 2002, 14, 4350-4353; Kawahara et al., J. Appl. Phys., VoI 43, N°7A, 2004, pp 4129-4134; Hideaki et al., JP 2002-093804; Metzner et al. US 6,858,547; Dip et al. US 2005/0056219 A1]에 광범위하게 개시되어 있다. IV족 알킬아미드는 ALD와 MOCVD 방법에 모두 적합하다. 또한, 일부는 실온에서 액체이고 (Hf(NEt2)4 및 Hf(NEtMe)4), 충분한 휘발성을 가지며, 제한된 열 소모비용 공정에 대해 저온에서 자기-제한 ALD를 허용한다. 그러나, IV족 알킬아미드, 알킬아미드, 특히 Zr 화합물은 몇가지 단점을 가지며, 그러한 단점은 이들 화합물이 분배 동안 공급 라인 또는 증발기를 막히게 할 수 있을 정도로 분해될 수 있고, 침착 동안 입자를 생성할 수 있고, 딥 트렌치 침착 공정(deep trench deposition process) 동안 불균일한 조성물을 수반할 수 있으며, 좁은 자기-제한 ALD 온도 범위만을 허용하여 공정 범위를 감소시킬 수 있다는 것이다. 특히, Zr(NEtMe)4는 분배 라인에서 분해하고, 일반적인 분배 온도인 170℃ 초과에서 입자를 생성할 수 있다. Hf(NEtMe)4는 보다 열적으로 안정하지만, 300℃ 초과에서 열 분해로 인하여 자기-제한 원자층 침착을 제공하지 않는다.
WO 2007/055088호에서, 테나판(Thenappan) 등은 하프늄 및 지르코늄 구아니디네이트 착물 및 이들의 기상 증착에서의 용도를 개시하였다. Hf(NEt2)2[(NiPr-CNEt2]2가 예로서 제공된다. 그러나, 하프늄 및 지르코늄 구아니디네이트는 일반적으로 매우 제한된 휘발성을 갖는 고체이다. 열 중량 분석에서 예시된 바와 같이, 당업자는 열 분해 및 후속적인 입자 생성의 위험없이는 Hf(NEt2)2[(NiPr-CNEt2]2를 증기상으로 얻을 수 없다.
렌(Lehn) 등 (문헌 [Chem. Vap. Deposition, 2006, 12, 280-284])은 테트라 키스(트리메틸히드라지도) 지르코늄 [Zr(NMeNMe2)4] 및 하프늄 및 이들의 저온 CVD를 위한 용도를 개시하였다. 예시된 화합물은 허용가능한 휘발성 (0.06 Torr, 90℃하에 승화하는 것으로 보고됨)을 갖지만, 실온에서 고체이다.
카르타(Carta) 등은 비스(시클로펜타디에닐)비스디메틸 하프늄, [HfCp2Me2]의 용도를 개시하고 (문헌 [Carta et al., Electrochem Soc Proceedings, 260, 2005-09, 2005]), 몇몇의 발명자들은 (문헌 [Codato et al., Chem Vapor Deposition, 159, 5, 1995]; [Putkonen et al., J Mater Chem, 3141, 11, 2001]; [Niinisto et al., Langmuir, 7321, 21, 2005]) 하프늄 및 지르코늄 알킬아미드에 대한 대안으로서 400℃ 이하의 ALD 범위를 갖는 효과적인 ALD 침착 공정, 및 공반응물로서 H2O를 이용한 최적화된 조건하에 0.2% 미만의 C를 갖는 필름의 생성을 허용하는 신규 Zr 및 Hf 화합물 군 (비스(시클로펜타디에닐) 비스디메틸 하프늄, 비스(시클로펜타디에닐) 비스디메틸 지르코늄)을 제안하였다. 그러나, HfCp2Me2와 ZrCp2Me2 둘다 실온에서 고체 생성물이라는 단점을 갖고 있다 (HfCp2Me2 융점은 57.5℃임). 이것은 IC 제조자가 상기 전구체들을 산업적 방법으로 사용하는 것을 막아서, 즉 비편재화된 용기 충전의 사용을 막아서, 용이성 및 공정 문제를 모두 수반한다.
US 6,743,473호에서, 파케(Parkhe) 등은 (Cp(R)n)xMHy-x (여기서, M은 탄탈, 바나듐, 니오브 및 하프늄으로부터 선택되고, Cp는 시클로펜타디에닐이고, R은 유 기기임)를 사용하여 금속 및/또는 금속 니트라이드 층을 제조하는 것을 개시하였다. 단지 탄탈 및 니오브 시클로펜타디에닐 화합물의 예만이 개시되어 있다. 그러나, 액체 전구체 또는 50℃ 미만의 융점을 갖는 전구체는 개시되어 있지 않다.
액체 비스(시클로펜타디에닐) 유도체가 최근에 헤이즈(Heys) 등에 의해 WO 2006/131751 A1호에서 제안되었다. 그러나, 이것은 여전히 제한된 휘발성의 단점을 나타내며, 또한 달성되는 성장 속도를 제한할 수 있는 큰 입체 장애를 나타낸다.
오늘날, 적절한 분배 (분배 온도에서 물리적 상태, 열 안정성), 넓은 자기-제한 ALD 범위 및 ALD 또는 MOCVD에 의한 순수한 필름의 침착을 동시에 허용하는 액체 또는 저융점 (50℃ 미만) IV족 전구체 화합물, 특히 Hf 및 Zr 화합물을 제공할 필요성이 존재한다.
본 발명에 따라, 특정 시클로펜타디에닐 또는 펜타디에닐 기재 IV족 금속-유기 화합물 전구체가 ALD 또는 MOCVD 공정에 의한 IV족 금속 함유 박막의 침착에 적합하며,
- 실온에서 액체이거나 50℃보다 낮은 융점을 갖고,
- 열적으로 안정하여 입자를 생성하지 않으면서 적절한 분배 (기체 상 또는 직접 액체 주입)를 가능하게 하고,
- 열적으로 안정하여 넓은 자기-제한 ALD 범위를 허용하는 장점을 가져서, 공반응물 (H2, NH3, O2, H2O, O3, SiH4, Si2H6, Si3H8, TriDMAS, BDMAS, BDEAS, TDEAS, TDMAS, TEMAS, (SiH3)3N, (SiH3)2O, TMA 또는 알루미늄-함유 전구체, TBTDET, TAT-DMAE, PET, TBTDEN, PEN, 란탄 계열 원소-함유 전구체, 예컨대 Ln(tmhd)3 등을 포함하는 군으로부터 선택됨) 중 하나 또는 그의 조합을 사용함으로써 3급 또는 4급 물질을 포함하는 다양한 IV족 금속 함유 필름을 침착시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
제1 실시양태에 따르면, 본 발명은
- 단계 a) 기판을 반응 챔버에 제공하는 단계;
- 단계 b) 하기 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체를 증발시켜 제1 기체 상 금속 공급원을 형성하는 단계;
- 임의로 단계 b') 하기 정의된 바와 같은 1종 이상의 M2 금속을 함유하는 전구체를 증발시켜 임의의 제2 기체 상 금속 공급원을 형성하는 단계;
- 단계 c) 상기 제1 기체 상 금속 공급원 및 임의의 상기 제2 기체 상 금속 공급원을 상기 기판과 접촉시키기 위해 반응 챔버에 도입하여 하기 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름을 상기 기판 상에 침착시키는 단계를 포함하되,
단, 형성되는 1종 이상의 금속 함유 유전체 필름이 a = 0, b = 2 및 c = 0인 하기 정의된 바와 같은 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I'의 화합물을 포함하고, 상기 단계 b)에 관련된 M1 금속 함유 전구체가 x = 0 및 z = 2인 하기 정의된 바와 같은 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II'의 화합물일 경우, 하기 화학식 II'에서 2개의 (R2 tCp) 리간드 중 적어도 하나에서 t > 0인, 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 1종 이상의 금속 함유 유전체 필름의 기판 상 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I'>
M1 1O2
<화학식 II'>
(R2 tCp)2M1R'2
(상기 식에서,
0 ≤ a < 1;
0 < b ≤ 3, 바람직하게는 1.5 ≤ b ≤ 2.5;
O ≤ c ≤ 1;
M1은 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr) 및 티타늄 (Ti)으로부터 선택된 금속을 나타내고;
M2는 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 아연 (Zn), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 인듐 (In), 규소 (Si), 게르마늄 (Ge), 주석 (Sn), 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 티타늄 (Ti), 바나듐 (V), 니오브 (Nb), 탄탈 (Ta); 및 란탄 계열 원자, 보다 특별하게는 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y) 및 란탄 (La) 및 희토류 금속 원자로부터 선택된 금속 원자를 나타내고;
0 ≤ x ≤ 3, 바람직하게는 x = 0 또는 1;
0 ≤ z ≤ 3, 바람직하게는 z = 1 또는 2;
1 ≤ (x + z) ≤ 4;
0 ≤ y ≤ 7, 바람직하게는 y = 2, 0 ≤ t ≤ 5, 바람직하게는 t = 1;
(R1 yOp)는 비치환되거나, 하나 이상의 R1 기로 치환된 펜타디에닐 (Op) 리간드를 나타내고, y는 상기 펜타디에닐 리간드 상 치환체 R1 기의 수를 나타내고;
(R2 tCp)는 비치환되거나, 하나 이상의 R2 기에 의해 치환된 시클로펜타디에닐 (Cp) 리간드를 나타내고, t는 상기 시클로펜타디에닐 리간드 상 치환체 R1 기의 수를 나타내고;
R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 독립적으로 클로로기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N-알킬 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N,N-디알킬 아미노기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알콕시기, 알킬실릴아미드기, 아미디네이트기 및 카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R'은 독립적으로 수소, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도 원자, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N-알킬 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N,N-디알킬 아미노기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알콕시기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴 아미노기, 아미디네이트기 및 카르보닐로 이루어진 군으로부터 선택된 리간드를 나타내며, 상기 화학식 II가 하나 초과의 R'기를 포함할 경우, 각각의 R'이 서로 동일하거나 상이할 수 있다는 것을 이해해야 함)
상기 기재된 바와 같은 방법에서, 화학식 II의 1종 이상의 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체는 일반적으로 50℃ 미만, 바람직 하게는 35℃ 미만의 융점을 가지며, 바람직하게는 실온에서 액체이다.
상기 기재된 바와 같은 방법의 특정 실시양태에 따르면, 증발 단계 b) 및 필요할 경우, 증발 단계 b')는 캐리어 기체를 하기 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체, 및 필요할 경우, 두 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체를 함유하는 가열된 용기에 도입함으로써 수행된다.
<화학식 II>
(R1 yOp)x (R2 tCp)z M1R'4-x-z
용기는 바람직하게는 상기 금속 공급원이 충분한 증기압하에 액체상으로 얻어지는 온도로 가열된다. 필요할 경우, 하나 또는 두 금속 전구체를 용매 또는 용매의 혼합물 및/또는 안정화제와 혼합할 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 옥탄, 헥산, 펜탄 또는 테트라메틸실란으로부터 선택된다. 용매 또는 용매의 혼합물 중 금속 전구체의 농도는 일반적으로 0.01 M 내지 0.5 M이고, 보다 특별하게는 약 0.05 M이다. 캐리어 기체는 제한없이 Ar, He, H2, N2 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 필요할 경우, 용기를 80 내지 110℃ 범위의 온도에서 가열시킬 수 있다. 당업자라면 용기의 온도를 조정하여 증발되는 전구체의 양을 제어할 수 있다는 것을 고려할 것이다.
캐리어 기체 유동은 일반적으로 10 sccm (standard cubic centimeter) 내지 500 sccm에 포함된다. 바람직하게는, 캐리어 기체 유동은 50 sccm 내지 200 sccm 에 포함된다.
상기 기재된 바와 같은 방법의 또다른 특정 실시양태에 따라, 증발 단계 b) 및 필요할 경우, 증발 단계 b')는 하기 화학식 II의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우 두 M2 금속 함유 전구체를 액체 형태로 그것이 증발되는 증발기에 도입함으로써 수행된다.
<화학식 II>
(R1 yOp)x (R2 tCp)z M1R'4-x-z
필요할 경우, 하나 또는 두 금속 전구체를 용매 또는 용매의 혼합물 및/또는 안정화제와 혼합할 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 옥탄, 헥산, 펜탄 또는 테트라메틸실란으로부터 선택된다. 용매 또는 용매의 혼합물 중 금속 전구체의 농도는 일반적으로 0.01 M 내지 0.5 M이고, 보다 특별하게는 약 0.05 M이다.
보다 특별한 실시양태에 따라, 증발 단계 b) 및 증발 단계 b')는 두 공급원의 하나의 증발 단계 b")로 조합된다.
상기 기재된 바와 같은 방법의 단계 c) 동안, 증발된 금속 함유 전구체는 반응 챔버로 도입시켜 기판과 접촉시킨다.
본 발명의 문맥에서, 기판은 기술적 작용으로 인하여 금속 함유 필름에 의해 코팅될 필요가 있는, 반도체 제조에서 사용되는 임의의 기판을 의미한다. 이러한 기판은 예를 들어 규소 기판 (Si), 실리카 기판 (SiO2), 질화규소 기판 (SiN) 또는 규소 옥시 니트라이드 기판 (SiON) 뿐만 아니라, 텅스텐 기판 (W) 또는 귀금속 기판, 예를 들어 백금 기판 (Pt), 팔라듐 기판 (Pd), 로듐 기판 (Rh) 또는 금 기판 (Au)으로부터 선택된다.
기판은 충분한 성장 속도 및 목적하는 물리적 상태 및 조성을 갖는 목적하는 필름을 수득하기 위해 필요한 온도까지 가열시킨다.
단계 c) 동안 온도는 일반적으로 150℃ 내지 600℃ 범위이다. 바람직하게는 온도는 450℃ 이하이다.
반응 챔버내의 압력은 충분한 성장 속도를 갖는 목적하는 금속 함유 필름을 수득하도록 제어된다. 단계 c) 동안 압력은 일반적으로 약 1 mTorr (0.1333224 Pa) 내지 약 100 Torr (13332.24 Pa) 범위이다.
본 발명의 문맥에서, M2 금속 함유 전구체는
규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 예를 들어 디실록산, 트리실릴아민, 디실란, 트리실란, 하기 화학식 III1의 알콕시실란, 하기 화학식 III2의 실라놀 유도체, 바람직하게는 Si(OH)(OR4)3, 보다 바람직하게는 Si(OH)(OtBu)3, 하기 화학식 III3의 아미노실란 유도체, 바람직하게는 SiH(NMe2)3 (TriDMAS), SiH2(NHtBu)2 (BTBAS), SiH2(NEt2)2 (BDEAS) 및 이들의 혼합물;
알루미늄 유도체, 예를 들어 트리메틸알루미늄 [Al(CH3)3], 디메틸 알루미늄 하이드라이드 [AlH(CH3)2], 하기 화학식 IV1의 알콕시알란, 또는 바람직하게는 AlR9R10(OR7) (여기서, R9 및 R10은 동일하거나 상이하고, 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄), 가장 바람직하게는 AlMe2(OiPr); 하기 화학식 IV2의 아미도알란;
탄탈 유도체, 예를 들어 Ta(OMe)5, Ta(OEt)5, Ta(NMe2)5, Ta(NEt2)5, Ta(NEt2)5, 하기 화학식 V1의 탄탈 유도체, 바람직하게는 Ta(OEt)4(OCMe2CH2-OMe) (TAT-DMAE), 하기 화학식 V2의 탄탈 유도체, 하기 화학식 V3의 탄탈 유도체;
니오브 유도체, 예를 들어 Nb(OMe)5, Nb(OEt)5, Nb(NMe2)5, Nb(NEt2)4, Nb(NEt2)5, 하기 화학식 VI1의 니오브 유도체, 바람직하게는 Nb(OEt)4(OCMe2CH2-OMe) (NBT-DMAE), 하기 화학식 VI2의 니오브 유도체, 하기 화학식 VI3의 니오브 유도체;
란탄 계열 원소 유도체, 예를 들어 스칸듐 유도체, 이트륨 유도체, 세륨 유도체, 프라세오디눔(praseodinum) 유도체, 가돌리늄 유도체, 디스프로슘 유도체, 에르븀 유도체, 란탄 유도체, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1개 이상의 선형 또는 분지형 알킬기로 임의로 치환된 하나 이상의 β-디케토네이트 리간드 또는 하나 이상의 시클로펜타디에닐 리간드를 갖는 유도체;
2가 금속 유도체, 예를 들어 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1개 이상의 선형 또는 분지형 알킬기로 임의로 치환된 하나 이상의 β-디케토네이트 리간드 또는 하나 이상의 시클로펜타디에닐 리간드를 갖는 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca) 또는 아연 (Zn) 유도체;
다른 금속 유도체, 예를 들어 텅스텐 (W), 몰리브덴 (Mo), 하프늄 (Hf) 또는 지르코늄 (Zr) 유도체, 예를 들어 알콕시 유도체, 아미노 유도체 또는 이들 종을 함유하는 부가생성물
로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 유도체는 상기 정의된 바와 같은 화학식 II의 화합물이 아니라는 것을 이해해야 한다.
<화학식 III1>
SiHx(OR3)4-x
(상기 식에서,
0 ≤ x ≤3 및
R3은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 탄화수소기를 나타냄)
<화학식 III2>
Si(OH)x(OR4)4-x
(상기 식에서,
1 ≤ x ≤ 3 및
R4는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 나타냄)
<화학식 III3>
SiHx(NR5R6)4-x
(상기 식에서,
0 ≤ x ≤ 3 및
R5 및 R6은 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 IV1>
AlR8 X(OR7)3-X
(상기 식에서,
0 ≤ x ≤ 3 및
R7은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타내고,
R8은 R7과 동일하거나 상이하며, 수소 원자를 나타냄)
<화학식 IV2>
AlR11 X(NR12R13)3-X
(상기 식에서,
0 ≤ x ≤ 3 및
R12 및 R13은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타내고,
R11은 R7과 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 V1>
Ta(OR14)4[O-C(R15)(R16)-CH2-OR17]
(상기 식에서,
R14, R15, R16 및 R17은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 V2>
Ta(OR18)4[O-C(R19)(R20)-CH2-N(R21)(R22)]
(상기 식에서,
R18, R19, R20, R21 및 R22는 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 V3>
Ta(=NR24)(NR25R26)3
(상기 식에서,
R24, R25 및 R26은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 VI1>
Nb(OR27)4(O-C(R28)(R29)-CH2-OR30)
(상기 식에서,
R27, R28, R29 및 R30은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 VI2>
Nb(OR31)4[O-C(R32)(R33)-CH2-N(R34)(R35)]
(상기 식에서,
R31, R32, R33, R34 및 R35는 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
<화학식 VI3>
Nb(=NR36)(NR37R38)3
(상기 식에서,
R36, R37 및 R38은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
또다른 특정 실시양태에 따라, 상기 기재된 방법은
- 단계 d) 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체를 단계 c) 전에 1종 이상의 반응성 종과 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 문맥에서, 1종 이상의 반응성 종은 예상되는 표적 금속 기재 필름과 관련하여 선택된다.
또다른 실시양태에 따라, 반응성 종은 산소 공급원, 보다 특별하게는 산소 (O2), 예를 들어 원격 플라즈마에 의해 발생된 산소 함유 라디칼 또는 , 오존 (O3), 수분 (H2O) 및 H2O2 및 이들의 혼합물이다.
또다른 실시양태에 따르면, 반응성 종은 질소 공급원, 보다 특별하게는 질소 (N2), 질소-함유 라디칼, 예컨대 암모니아 (NH3), 히드라진 (NH2NH2) 및 그의 알킬 또는 아릴 유도체, 및 이들의 혼합물이다.
또다른 실시양태에 따르면, 반응성 종은 질소와 산소 공급원 모두, 보다 특 별하게는 NO, NO2, N2O, N2O5, N2O4 및 이들의 혼합물이다.
필요한 N/O 비에 따라, 필요할 경우 상기 기재된 바와 같은 방법에 사용되는 반응성 종은 산소 공급원, 산소 공급원의 혼합물 및 질소 공급원의 혼합물, 산소와 질소 공급원 모두, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 예를 들어 제한없이 금속 카바이드 또는 금속 카르보니트라이드와 같이 표적 금속 기재 필름이 탄소를 함유할 경우, 1종 이상의 반응성 종은 탄소 공급원, 보다 특별하게는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 프로필렌, t-부틸렌이다.
본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 예를 들어 제한없이 금속 실리사이드, 실리코-니트라이드, 실리케이트 또는 실리코-카르보-니트라이드와 같이 표적 금속기재 필름이 규소를 함유할 경우, 1종 이상의 반응성 종은 규소 공급원, 예컨대 디실록산, 트리실릴아민, 디실란 (Si2H6), 트리실란 (Si3H8), 상기 정의된 바와 같은 화학식 III1, III2 또는 III3의 알콕시실란, 예를 들어 SiH(NMe2)3 (TriDMAS); SiH2(NHtBu)2 (BTBAS); SiH2(NEt2), (BDEAS)) 및 이들의 혼합물이다.
또다른 특정 실시양태에 따라, 상기 기재된 바와 같은 방법은
단계 d') 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체를 반응 챔버에서 1종 이상의 반응성 종과 혼합하는 단계를 포함한다.
화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체 및 1종 이상의 반응성 종을 반응 챔버에 도입하는 방식은 일반적으로 기판 상 필름의 침착 방식에 따라 달라진다. 금속 함유 전구체 및 반응성 종은 일반적으로 화학 증착 공정에서 동시에, 또는 원자층 침착 공정에서 순차적으로, 또는 예를 들어 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체가 하나의 펄스로 함께 도입되고, 1종 이상의 반응성 종이 별개의 펄스로 도입되는 펄스 개질된 원자층 증착 공정 또는 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체가 펄스로 도입되고, 1종 이상의 반응성 종이 연속적으로 도입되는 펄스 화학 기상 증착 공정에서와 같이 몇개의 조합에 따라 도입된다.
본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 1종 이상의 반응성 종은 반응 챔버로부터 원격 배치된 플라즈마계를 통해 통과되고, 라디칼로 분해된다.
또다른 실시양태에 따라, 상기 기재된 바와 같은 방법의 단계 b)는 단계 b1) 화학식 II의 1종 이상의 제1 금속 함유 전구체와 M1(NMe2)4, M1(NEt2)4, M1(NMeEt)4, M1(mmp)4, M1(OtBu)4, M1(OtBu)2(mmp)2 및 이들의 혼합물 중 1종 이상의 제2 전구체를 함께 혼합하는 단계, 및 단계 b2) 상기 혼합물을 증발시키는 단계로 이루어진다.
보다 특별한 실시양태에 따르면, 본 발명은 M1 금속 함유 전구체가 x = 0, z = 1 및 R'은 N(R39)(R40) 기를 나타내는 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II1을 갖는 것인, 화학식 I의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 상기 기재된 바와 같은 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 II1>
(R2 tCp)M1[N(R39)(R40)]3
(상기 식에서,
R39 및 R40은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴기, 또는 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴기를 나타냄)
보다 특정 실시양태에 따르면, 본 발명은 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, a = 0, b = 2 및 c = 0인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I1의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 상기 정의된 바와 같은 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I1>
M1O2
보다 특정 실시양태에 따르면, 본 발명은 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, a = 0, 1.5 ≤ b ≤ 2.5 및 0 < c ≤ 0.5인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I2의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 상기 기재된 바와 같은 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I2>
M1Ob Nc
보다 특별한 실시양태에 따라, 본 발명은 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3로 이루어진 군으로부터 선택되고, M2 금속 함유 전구체가 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 탄탈 유도체, 란탄 계열 원소 유도체 및 마그네슘 유도체로부터 선택된 것인, 0 ≤ a < 1 및 c = 0인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I3의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 상기 기재된 바와 같은 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I3>
(M1 1-aM2 a)Ob
보다 특별한 실시양태에 따르면, 본 발명은 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3으로 이루어진 군으로부터 선택되고, M2 금속 함유 전구체가 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 탄탈 유도체, 란탄 계열 원소 유도체 및 마그네슘 유도체로부터 선택되고, 1종 이상의 산소 함유 전구체 및 1종 이상의 질소 함유 전구체가 반응기에 도입되는, 0 ≤ a < 1 및 0 < c ≤ 0.5인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I4의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 상기 기재된 바와 같은 침착 방법에 관한 것이다.
<화학식 I4>
(M1 1-a M2 a)ObNc
또다른 실시양태에 따르면, 본 발명은 보다 특별하게는 집적 회로를 위한 유전체 필름의 제조를 위해, 또는 임의 접근 메모리(RAM)용 금속 절연체 금속 (MIM) 아키텍쳐의 제조에서 상기 기재된 바와 같은 화학식 II의 화합물의 용도에 관한 것이다.
또다른 실시양태에 따르면, 본 발명은 x = 0, z = 1 및 R'은 N(R39)(R40) 기를 나타내는 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II1의 화합물에 관한 것이다.
<화학식 II1>
(R2 tCp)M1[N(R39)(R40)]3
(상기 식에서,
R39 및 R40은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴기, 또는 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴기를 나타냄)
특정 실시양태에 따르면, 본 발명은 R2, R39 및 R40이 동일하거나 상이하며, 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸 및 tert-부틸기로부터 선택된 라디칼을 나타내는 상기 기재된 바와 같은 화학식 II1의 화합물 및 보다 구체적으로는 화합물 Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3에 관한 것이다.
보다 특별한 실시양태에 따르면, 본 발명은 화합물 Zr(EtCp)(NMe2)3, Zr(MeCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3 및 HfCp(NMe2)3에 관한 것이다.
당업자라면 상기 금속-유기 화합물이 기상 증착 방법이외의 임의의 다른 용도, 예컨대 촉매 또는 금속-유기 화합물의 사용을 필요로 하는 임의의 다른 산업 공정 또는 용도로 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
또다른 실시양태에 따르면, 본 발명은
단계 1: M1Cl4와 (R2 tCp)Na의 반응에 의한 하기 화학식 VII1의 화합물의 제조로 이루어진 단계; 및
단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 화학식 VII1의 화합물을 NH(R39)(R40)과 반응시켜 화학식 II1의 화합물을 제조하는 것으로 이루어진 단계
를 포함하는 상기 기재된 바와 같은 화학식 II1의 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
<화학식 VII1>
(R2 tCp)M1Cl3
(상기 식에서,
M1, R2 및 t는 화학식 II에 대해 상기 정의된 바와 같음)
마지막 실시양태에 따르면, 본 발명은 상기 정의된 바와 같은 화학식 II의 화합물 Hf(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2Me2 또는 Zr(EtCp)2Me2에 관한 것이다.
하기 실시예들은 본 발명의 다양한 실시양태를 제한없이 예시한다.
실시예 I: 금속 옥시드 필름 M
1
O
2
(M
1
은 바람직하게는 하프늄 및 지르코늄임)의 침착
침착되는 필름은 a = 0, b = 2 및 c = 0인 화학식 I의 화합물을 포함한다.
이러한 필름을 웨이퍼 표면 또는 딥 트렌치에 침착시켜 DRAM을 위한 MIM 구조물을 제조하기 위하여, 당업자는 단계 b)에 기재된 바와 같은 M1 금속 공급원을 증발시키고, 그것을 반응기에 도입하는 것이 필요하며 (바람직하게는 하프륨 또는 지르코늄), 산소 공급원, 바람직하게는 수분, 산소 또는 오존을 상기 반응기에 주입하기 위하여, 적절한 온도 (바람직하게는 150℃ 내지 350℃) 및 압력 (바람직하게는 25 Pa 내지 1000 Pa)하에 기판 상에 박막 증착을 얻거나 ALD 또는 펄스 CVD 공정에 의해 딥 트렌치를 충전 (트렌치내에 산화물을 규칙적으로 침착시켜 상기 트렌치를 점진적으로 충전시키고 유전체 필름에 공극을 제공하지 않아서 캐패시터 유전체 필름에 결함이 없도록 하기 위해 금속 공급원의 순차적인 펄스 주입이 필요 함)하는데 필요한 시간 동안 생성물들을 반응시켰다.
유전체 필름은 목적하는 최종 조성을 가져야 한다 (여기서 약 2의 b 값의 본질적인 변화는 산소 공급원에 대한 전구체의 비를 변화시킴).
화학식 II의 화합물의 유형의 3가지 예가 하기 3개의 옵션 a, b 또는 c에 따라 선택되었다:
a) 화학식 II의 화합물은 Zr(MeCp)2Me2, Zr(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2Me2 및 Hf(MeCp)2Me2로부터 선택되었다.
액체 형태의 분자의 운반은 일반적으로 불활성 기체 (N2, He, Ar 등)를 액체로 버블링시키고 불활성 기체와 액체 기체 혼합물을 반응기에 제공함으로써 수행되었다.
b) 화학식 II의 화합물은 Zr(2,4-Me2Op)2Me2 및 Hf(2,4-Me2Op)2Me2로부터 선택되었다.
c) 화학식 II의 화합물은 Zr(MeCp)(2,4-Me2Op)Me2 및 Hf(MeCp)(2,4-Me2Op)Me2로부터 선택되었다.
산소 공급원은 바람직하게는 제한없이, 산소 (O2), 산소 라디칼 (예를 들어, O· 또는 OH·), 예컨대 원격 플라즈마계에 의해 발생된 라디칼, 오존, NO, N2O, NO2, 수분 (H2O) 및 H2O2일 것이다.
침착 공정 그 자체와 관련하여, 반응물은 반응기에 동시에 (화학 증착), 순차적으로 (원자층 침착) 또는 여러가지 조합 (한 예는 금속 공급원 및 다른 금속 공급원을 함께 하나의 펄스로 도입하고 산소를 별개의 펄스로 도입하는 것이고 [개질된 원자층 침착]; 또다른 옵션은 산소를 연속적으로 도입하고/하거나 금속 공급원을 펄스로 도입하는 것이다 (펄스된-화학 증착))으로 도입할 수 있었다.
실시예 II: 금속 옥시니트라이드 필름 M
1
ON (M
1
은 바람직하게는 하프늄 및 지르코늄임)의 침착
침착되는 필름은 a = 0 및 b와 c는 0이 아닌 화학식 I의 화합물을 포함하였다.
질소를 반응기에 도입시킬 필요가 있다는 것을 제외하고는, 실시예 I에 제공된 모든 정보를 본 실시예 II에 적용하였다.
질소는 질소 (N2), 암모니아, 히드라진 및 알킬 유도체, N-함유 라디칼 (예를 들어, ), NO, N2O, NO2 등을 포함하는 군으로부터 선택된 질소 공급원으로부터 선택되어야 한다.
실시예 III: M
1
M
2
금속 옥시드 필름 (M
1
은 바람직하게는 Hf 또는 Zr이고, M
2
는 바람직하게는 Si 또는 Al임)의 침착
침착되는 필름은 a≠O, b≠O 및 c = 0인 화학식 I의 화합물을 포함하였다.
M2 금속 공급원이 추가로 필요하다는 것을 제외하고는 실시예 I에서 제공된 모든 정보를 본 실시예 III에 적용하였다.
또한, M2 함유 전구체를 반응기에 도입하여 M2 금속 공급원을 제조하였다. 이러한 M2 함유 전구체 공급원은 바람직하게는
a) 규소 (또는 게르마늄) 공급원, 예를 들어 Si(OH)(OtBu)3, SiH(NMe2)3 (TriDMAS); SiH2(NHtBu)2 (BTBAS) 및 SiH2(NEt2)2 (BDEAS)
b) 알루미늄 공급원, 예를 들어 AlMe2(OiPr); 또는
c) 탄탈 (또는 니오브) 공급원, 예를 들어 Ta(OMe)5, Ta(OEt)5 및 Ta(OEt)(OCMe2CH2-OMe) (TATDMAE)이어야 한다.
본 발명은 반응기에서 ALD, CVD, MOCVD, 펄스 CVD 공정을 사용하여 화학식 I의 유전체 필름을 지지체, 예컨대 웨이퍼 상에 침착시키는 것에 관한 것이다.
실시예 IV: M
1
M
2
금속 옥시니트라이드 필름 (M
1
은 바람직하게는 Hf 또는 Zr이고, M
2
는 바람직하게는 Si 또는 Al임)의 침착
침착되는 필름은 a≠O, b≠O 및 c≠O인 화학식 I의 화합물을 포함하였다.
질소를 반응기에 도입시킬 필요가 있다는 것을 제외하고는, 실시예 III에서 제공된 모든 정보를 이 경우에 적용하였다.
실시예 V: (에틸시클로펜타디에닐) 트리스(디메틸아미노) 지르코늄, Zr(EtCp)(NMe
2
)
3
의 합성
Zr(EtCp)(NMe2)3을 3 단계로 제조하였다.
제1 단계는 ZrCl4 상 (EtCp)Na의 반응에 의한 Zr(EtCp)Cl3의 제조이었다.
제2 단계는 LiNMe2와 Zr(EtCp)Cl3을 반응시켜 Zr(EtCp)(NMe2)3를 생성하는 것이었다. 생성된 화합물은 증류에 의해 정제하였다. 전체 수율은 35%이었다.
(에틸시클로펜타디에닐)트리스(디메틸아미노)지르코늄은 안정한 액체 담황색 화합물인 것으로 밝혀졌다.
Zr(EtCp)(NMe
2
)
3
의 TGA 분석
열 중량 분석 장치를 수분 및 산소 함량이 1 ppmv 미만으로 유지된 아르곤 글로브 박스에 저장시켰다. 샘플 35 mg을 알루미늄 도가니에 넣음으로써 열 중량 분석을 수행하였다. 그 후, 샘플을 35℃에서 400℃로 10℃/분 온도 기울기로 가열하였다. 질량 손실을 도가니 온도의 함수로서 모니터링하였다. 잔류물 수준은 2.6%이고, 완전 증발 온도는 260℃이었다. 생성된 그래프를 도 1에 도시하였다.
실시예 VI: Zr(EtCp)(NMe
2
)
3
을 사용한 ZrO
2
박막의 원자층 침착
Zr(EtCp)(NMe2)3을 용기에 저장하였다. 용기를 90℃에서 가열하고, N2를 유 속 50 sccm 하에 캐리어 기체로 사용하였다. 용기의 압력은 50 Torr에서 제어되었다. O3를 산소 공급원으로서 사용하였다. 기판을 350℃에서 가열하였다. 제1 단계 동안, Zr(EtCp)(NMe2)3를 2초 동안 반응 챔버에 도입하였다. 그 후, 5초의 N2 퍼징을 제2 단계로서 수행하였다. 그 후 제3 단계로서 O3 퍼징을 2초 동안 반응 챔버에 도입한 다음, 2초 동안 N2 퍼징을 제4 단계로서 수행하였다. 모두 4개의 단계를 100회 반복하여 ZrO2 필름을 수득하였다. 자기-제한 원자층 침착을 수득하였다.
유사한 실험을 Hf 유사체를 사용하여 수행할 수 있었다. 유사한 실험을 산소 공급원으로서 H2O를 사용하여 수행할 수 있었다.
실시예 VII: Zr(EtCp)(NMe
2
)
3
을 사용한 ZrO
2
의 금속-유기 화합물 화학 증착
Zr(EtCp)(NMe2)3을 용기에 저장하였다. 용기를 90℃에서 가열하고, N2를 유속 50 sccm 하에 캐리어 기체로 사용하였다. 용기의 압력은 50 Torr에서 제어되었다. Zr(EtCp)(NMe2)3를 반응 챔버내에서 O2/N2 기체 혼합물과 혼합하였다. 기판을 500℃에서 가열하였다. 반응 챔버내의 압력은 10 Torr로 설정되었다. 지르코늄 옥시드의 필름을 수득하였다.
유사한 실험을 HF 유사체를 사용하여 수행할 수 있었다.
실시예 VIII: Zr(EtCp)(NMe
2
)
3
및 Zr(NEtMe)
4
의 열적 거동 비교
유사한 조건하에 Zr(EtCp)(NMe2)3 및 Zr(NEtMe)4에 대해 열 중량 분석을 수행 하였다. 열 중량 장치를 수분 및 산소 함량이 1 ppmv 미만으로 유지된 아르곤 글로브 박스에 저장시켰다. 샘플 35 mg을 알루미늄 도가니에 넣음으로써 열 중량 분석을 수행하였다. 그 후, 샘플을 35℃에서 400℃로 10℃/분 온도 기울기로 가열하였다. 질량 손실을 도가니 온도의 함수로서 모니터링하였다. 밀폐된 컵 형상에서, 천공된 팬 (0.8 mm)을 금속-유기 화합물을 함유하는 도가니 상에 두어 증발을 늦추었다. 이것은 고온에서의 열 안정성을 나타내었다. 결과는 Zr(EtCp)(NMe2)3가 Zr(NEtMe)4보다 훨씬 더 열적으로 안정한 것으로 나타났으며, 이는 Zr(EtCp)(NMe2)3를 증기상 전구체로서 사용하기에 더욱 매력적으로 만들었다. 결과는 도 2에 나타내었다.
실시예 IX: Hf(EtCp)
2
Me
2
의 합성 및 열적 거동
Hf(EtCp)2Cl2는 EtCpNa 상 HfCl4 1몰의 반응에 의해 쉽게 수득되었다.
그 후, -20℃에서 Hf(EtCp)2Cl2 1몰 상에 LiMe 2몰을 천천히 첨가하고, 온도를 0℃까지 증가시킴으로써 Hf(EtCp)2Me2를 수득하였다. 수득된 투명한 액체 Hf(EtCp)2Me2를 LiCl 및 용매로부터 증류에 의해 분리하였다. 진공 조건하에 Hf(EtCp)2Me2의 TGA 분석으로 약 30 mg의 출발 질량에 대해 1.0%의 잔류물이 남았다 (도 3 참조).
실시예 X: Hf(EtCp)
2
Me
2
및 O
3
로부터 HfO
2
의 원자층 침착
본 실시예는 하프늄 옥시드 필름의 제조에 관한 것이다. 그의 원주 상에 가열기가 장착된 침착 챔버에 규소 웨이퍼를 설치하고, 목적하는 필름을 규소 웨이퍼의 표면 상에 형성하였다. 챔버를 펌프에 의해 배출시켰다. 금속 전구체, 이 경우 디메틸하프노센 HfMe2(EtCp)2를 가열된 액체 용기내에 저장하였다. 질소 기체를 Hf(EtCp)2Me2에 대한 캐리어 기체로서 사용하였다. 질소를 액화 물질을 통해 유동시킴으로써 액체 용기 중 Hf(EtCp)2Me2를 운반하였다. 질량 유동 제어기를 통해 질소를 증발기로 운반하였다. Hf(EtCp)2Me2 증기를 질소에 의해 운반하고, 전구체의 반응기로의 도입을 허용하는 밸브가 밀폐되었을 때 바이패스 라인을 따라 챔버로 공급하거나, 바이패스 라인으로 우회시켰다. 또한, 산소/오존 기체 혼합물 (산화제)을 질량 유동 제어기를 통해 챔버 또는 바이패스 라인으로 공급하였다. 매우 가능성 있는 CVD 반응을 피하기 위해 한쪽의 산소/오존 및 다른쪽의 Hf(EtCp)2Me2는 결코 함께 도입되지 않았다. 그들은 일반적으로 차례로 도입되었으며, 각각의 반응물 펄스는 단지 N2만이 챔버에 도입되는 퍼지 시간에 의해 분리되었다.
하프늄 옥시드 필름을 기재된 도구를 사용하여 하기 조건하에 약 0.7 A/사이클로 제조하였다:
압력 = 3 torr, 온도 = 350℃, Hf(EtCp)2Me2 유속 = 0.5 sccm, O2 유속 = 100 sccm, O3 유속 = 8 sccm, N2 유속 = 100 sccm.
수득된 필름의 오거(Auger) 프로필을 예로서 제공하였다 (도 4 참조).
Claims (18)
- - 단계 a) 기판을 반응 챔버에 제공하는 단계;- 단계 b) 하기 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체를 증발시켜 제1 기체 상 금속 공급원을 형성하는 단계;- 임의로 단계 b') 하기 정의된 바와 같은 1종 이상의 M2 금속을 함유하는 전구체를 증발시켜 임의의 제2 기체 상 금속 공급원을 형성하는 단계;- 단계 c) 상기 제1 기체 상 금속 공급원 및 임의의 상기 제2 기체 상 금속 공급원을 상기 기판과 접촉시키기 위해 반응 챔버에 도입하여 하기 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름을 상기 기판 상에 침착시키는 단계를 포함하되,단, 형성되는 1종 이상의 금속 함유 유전체 필름이 a = 0, b = 2 및 c = 0인 하기 정의된 바와 같은 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I'의 화합물을 포함하고, 상기 단계 b)에 관련된 M1 금속 함유 전구체가 x = 0 및 z = 2인 하기 정의된 바와 같은 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II'의 화합물일 경우, 하기 화학식 II'에서 2개의 (R2 tCp) 리간드 중 적어도 하나에서 t > 0인, 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 1종 이상의 금속 함유 유전체 필름의 기판 상 침착 방법.<화학식 I>(M1 1-aM2 a)ObNc<화학식 II>(R1 yOp)x (R2 tCp)z M1R'4-x-z<화학식 I'>M1 1O2<화학식 II'>(R2 tCp)2M1R'2(상기 식에서,0 ≤ a < 1;0 < b ≤ 3, 바람직하게는 1.5 ≤ b ≤ 2.5;O ≤ c ≤ 1;M1은 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr) 및 티타늄 (Ti)으로부터 선택된 금속을 나타내고;M2는 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 아연 (Zn), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 인듐 (In), 규소 (Si), 게르마늄 (Ge), 주석 (Sn), 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 티타늄 (Ti), 바나듐 (V), 니오브 (Nb), 탄탈 (Ta); 및 란탄 계열 원자, 보다 특별하게는 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y) 및 란탄 (La) 및 희토류 금속 원자로부터 선택된 금속 원자를 나타내고;0 ≤ x ≤ 3, 바람직하게는 x = 0 또는 1;0 ≤ z ≤ 3, 바람직하게는 z = 1 또는 2;1 ≤ (x + z) ≤ 4;0 ≤ y ≤ 7, 바람직하게는 y = 2, 0 ≤ t ≤ 5, 바람직하게는 t = 1;(R1 yOp)는 비치환되거나, 하나 이상의 R1 기로 치환된 펜타디에닐 (Op) 리간드를 나타내고, y는 상기 펜타디에닐 리간드 상 치환체 R1 기의 수를 나타내고;(R2 tCp)는 비치환되거나, 하나 이상의 R2 기에 의해 치환된 시클로펜타디에닐 (Cp) 리간드를 나타내고, t는 상기 시클로펜타디에닐 리간드 상 치환체 R1 기의 수를 나타내고;R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 독립적으로 클로로기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N-알킬 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N,N-디알킬 아미노기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알콕시기, 알킬실릴아미드기, 아미디네이트기 및 카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;R'은 독립적으로 수소, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도 원자, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N-알킬 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 N,N-디알킬 아미노기, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알콕시기, 알킬기가 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴 아미노기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하고 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴 아미노기, 아미디네이트기 및 카르보닐로 이루어진 군으로부터 선택된 리간드를 나타내며, 상기 화학식 II가 하나 초과의 R'기를 포함할 경우, 각각의 R'이 서로 동일하거나 상이할 수 있다는 것을 이해해야 함)
- 제1항에 있어서, 증발 단계 b) 및 증발 단계 b')를 두 공급원의 하나의 증발 단계 b")로 조합하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, M2 금속 함유 전구체가규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 예를 들어 디실록산, 트리실릴아민, 디실란, 트리실란, 하기 화학식 III1의 알콕시실란, 하기 화학식 III2의 실라놀 유도체, 바람직하게는 Si(OH)(OR4)3, 보다 바람직하게는 Si(OH)(OtBu)3, 하기 화학식 III3의 아미노실란 유도체, 바람직하게는 SiH(NMe2)3 (TriDMAS), SiH2(NHtBu)2 (BTBAS), SiH2(NEt2)2 (BDEAS) 및 이들의 혼합물;알루미늄 유도체, 예를 들어 트리메틸알루미늄 [Al(CH3)3], 디메틸 알루미늄 하이드라이드 [AlH(CH3)2], 하기 화학식 IV1의 알콕시알란, 또는 바람직하게는 AlR9R10(OR7) (여기서, R9 및 R10은 동일하거나 상이하고, 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄), 가장 바람직하게는 AlMe2(OiPr); 하기 화학식 IV2의 아미도알란;탄탈 유도체, 예를 들어 Ta(OMe)5, Ta(OEt)5, Ta(NMe2)5, Ta(NEt2)5, Ta(NEt2)5, 하기 화학식 V1의 탄탈 유도체, 바람직하게는 Ta(OEt)4(OCMe2CH2-OMe) (TAT-DMAE), 하기 화학식 V2의 탄탈 유도체, 하기 화학식 V3의 탄탈 유도체;니오브 유도체, 예를 들어 Nb(OMe)5, Nb(OEt)5, Nb(NMe2)5, Nb(NEt2)4, Nb(NEt2)5, 하기 화학식 VI1의 니오브 유도체, 바람직하게는 Nb(OEt)4(OCMe2CH2-OMe) (NBT-DMAE), 하기 화학식 VI2의 니오브 유도체, 하기 화학식 VI3의 니오브 유도체;란탄 계열 원소 유도체, 예를 들어 스칸듐 유도체, 이트륨 유도체, 세륨 유도체, 프래시디움(praesidium) 유도체, 가돌리늄 유도체 또는 Nd 유도체, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 1개 이상의 선형 또는 분지형 알킬기로 임의로 치환된 하나 이상의 β-디케토네이트 리간드 또는 하나 이상의 시클로펜타디에닐 리간드를 갖는 유도체;2가 금속 유도체, 예를 들어 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1개 이상의 선형 또는 분지형 알킬기로 임의로 치환된 하나 이상의 β-디케토네이트 리간드 또는 하나 이상의 시클로펜타디에닐 리간드를 갖는 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca) 또는 아연 (Zn) 유도체;다른 금속 유도체, 예를 들어 텅스텐 (W), 몰리브덴 (Mo), 하프늄 (Hf) 또는 지르코늄 (Zr) 유도체, 예를 들어 알콕시 유도체, 아미노 유도체 또는 이들 종을 함유하는 부가생성물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 유도체는 상기 정의된 바와 같은 화학식 II의 화합물이 아닌 방법.<화학식 III1>SiHx(OR3)4-x(상기 식에서,0 ≤ x ≤3 및R3은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 탄화수소기를 나타냄)<화학식 III2>Si(OH)x(OR4)4-x(상기 식에서,1 ≤ x ≤ 3 및R4는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 나타냄)<화학식 III3>SiHx(NR5R6)4-x(상기 식에서,0 ≤ x ≤ 3 및R5 및 R6은 동일하거나 상이하고, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 IV1>AlR8 X(OR7)3-X(상기 식에서,0 ≤ x ≤ 3 및R7은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타내고,R8은 R7과 동일하거나 상이하며, 수소 원자를 나타냄)<화학식 IV2>AlR11 X(NR12R13)3-X(상기 식에서,0 ≤ x ≤ 3 및R12 및 R13은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타내고,R11은 R7과 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 V1>Ta(OR14)4[O-C(R15)(R16)-CH2-OR17](상기 식에서,R14, R15, R16 및 R17은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 V2>Ta(OR18)4[O-C(R19)(R20)-CH2-N(R21)(R22)](상기 식에서,R18, R19, R20, R21 및 R22는 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 V3>Ta(=NR24)(NR25R26)3(상기 식에서,R24, R25 및 R26은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 VI1>Nb(OR27)4(O-C(R28)(R29)-CH2-OR30)(상기 식에서,R27, R28, R29 및 R30은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 VI2>Nb(OR31)4[O-C(R32)(R33)-CH2-N(R34)(R35)](상기 식에서,R31, R32, R33, R34 및 R35는 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)<화학식 VI3>Nb(=NR36)(NR37R38)3(상기 식에서,R36, R37 및 R38은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬을 나타냄)
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,- 단계 d) 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체를 단계 c) 전에 1종 이상의 반응성 종과 혼합하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,- 단계 d') 화학식 II의 1종 이상의 M1 금속 함유 전구체 및 필요할 경우, 1종 이상의 M2 금속 함유 전구체를 반응 챔버에서 1종 이상의 반응성 종과 혼합하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)가 단계 b1) 화학식 II의 1종 이상의 제1 금속 함유 전구체와 M1(NMe2)4, M1(NEt2)4, M1(NMeEt)4, M1(mmp)4, M1(OtBu)4, M1(OtBu)2(mmp)2 및 이들의 혼합물 중 1종 이상의 제2 전구체를 함께 혼합하는 단계, 및 단계 b2) 상기 혼합물을 증발시키는 단계로 이루어진 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, M1 금속 함유 전구체가 x = 0, z = 1 및 R'은 N(R39)(R40) 기를 나타내는 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II1을 갖는 것인 방법.<화학식 II1>(R2 tCp)M1[N(R39)(R40)]3(상기 식에서,R39 및 R40은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴 기, 또는 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴기를 나타냄)
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, a = 0, b = 2 및 c = 0인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I1의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 침착 방법.<화학식 I1>M1O2
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, a = 0, 1.5 ≤ b ≤ 2.5 및 0 < c ≤ 0.5인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I2의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 침착 방법.<화학식 I2>M1Ob Nc
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3로 이루어진 군으로부터 선택되고, M2 금속 함유 전구체가 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 탄탈 유도체, 란탄 계열 원소 유도체 및 마그네슘 유도체로부터 선택된 것인, 0 ≤ a < 1 및 c = 0인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I3의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 침착 방법.<화학식 I3>(M1 1-aM2 a)Ob
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 II의 금속 함유 전구체가 HfCp2Cl2, Hf(MeCp)2Me2, HfCp(MeCp)Cl2, Hf(MeCp)2Cl2, HfCp(MeCp)Me2, Hf(EtCp)(MeCp)Me2, Hf(EtCp)2Me2, Hf(MeCp)2(CO)2, ZrCp2Cl2, Zr(MeCp)2Me2, ZrCp(MeCp)Cl2, Zr(MeCp)2Cl2, ZrCp(MeCp)Me2, Zr(EtCp)(MeCp)Me2, Zr(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2(CO)2, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3으로 이루어진 군으로부터 선택되고, M2 금속 함유 전구체가 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 규소 유도체 또는 그의 게르마늄 동족체, 탄탈 유도체, 란탄 계열 원소 유도체 및 마그네슘 유도체로부터 선택되고, 1종 이상의 산소 함유 전구체 및 1종 이상의 질소 함유 전구체가 반응기에 도입되는, 0 ≤ a < 1 및 0 < c ≤ 0.5인 화학식 I에 상응하는 하기 화학식 I4의 화합물을 포함하는 금속 함유 유전체 필름의 침착 방법.<화학식 I4>(M1 1-a M2 a)ObNc
- 보다 특별하게는 집적 회로를 위한 유전체 필름의 제조를 위해, 또는 임의 접근 메모리(RAM)용 위한 금속 절연체 금속 (MIM) 아키텍쳐(architecture)의 제조에서 제1항에 기재된 화학식 II의 화합물의 용도.
- x = 0, z = 1 및 R'은 N(R39)(R40) 기를 나타내는 제1항에 기재된 바와 같은 화학식 II에 상응하는 하기 화학식 II1의 화합물.<화학식 II1>(R2 tCp)M1[N(R39)(R40)]3(상기 식에서,R39 및 R40은 동일하거나 상이하며, 독립적으로 수소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 알킬기가 선형 또는 분지형이며 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 알킬실릴기, 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 디알킬실릴기, 또는 각각의 알킬기가 서로 동일하거나 상이하며 선형 또는 분지형이고 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 것인 트리알킬실릴기를 나타냄)
- 제13항에 있어서, R2, R39 및 R40이 동일하거나 상이하며, 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸 및 tert-부틸기로부터 선택된 라디칼을 나타내는 화학식 II1의 화합물.
- 제14항에 있어서, Zr(MeCp)(NMe2)3, Zr(EtCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Zr(MeCp)(NEtMe)3, Zr(EtCp)(NEtMe)3, ZrCp(NEtMe)3, Zr(MeCp)(NEt2)3, Zr(EtCp)(NEt2)3, ZrCp(NEt2)3, Zr(iPr2Cp)(NMe2)3, Zr(tBu2Cp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, HfCp(NMe2)3, Hf(MeCp)(NEtMe)3, Hf(EtCp)(NEtMe)3, HfCp(NEtMe)3, Hf(MeCp)(NEt2)3, Hf(EtCp)(NEt2)3, HfCp(NEt2)3, Hf(iPr2Cp)(NMe2)3, Hf(tBu2Cp)(NMe2)3인 화학식 II1의 화합물.
- 제15항에 있어서, Zr(EtCp)(NMe2)3, Zr(MeCp)(NMe2)3, ZrCp(NMe2)3, Hf(EtCp)(NMe2)3, Hf(MeCp)(NMe2)3 및 HfCp(NMe2)3인 화학식 II1의 화합물.
- 단계 1: M1Cl4와 (R2 tCp)Na의 반응에 의한 하기 화학식 VII1의 화합물의 제조로 이루어진 단계; 및단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 화학식 VII1의 화합물을 NH(R39)(R40)과 반응시켜 화학식 II1의 화합물을 제조하는 것으로 이루어진 단계를 포함하는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 화학식 II1의 화합물의 제조 방법.<화학식 VII1>(R2 tCp)M1Cl3(상기 식에서,M1, R2 및 t는 화학식 II에 대해 상기 정의된 바와 같음)
- 제1항에 있어서, Hf(EtCp)2Me2, Zr(MeCp)2Me2 또는 Zr(EtCp)2Me2인 화학식 II의 화합물.
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