KR20120030370A - 도핑된 산화지르코늄 커패시터 물질 및 구조체 - Google Patents

도핑된 산화지르코늄 커패시터 물질 및 구조체 Download PDF

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그레고리 티 스토프
티안니우 첸
토마스 엠 카메론
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Abstract

본 발명은 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질, 및 Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg 및 이들 금속의 산화물, 및 도판트 또는 합금화 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하는 복합 유전성 물질에 관한 것이다. 적합한 전구체를 사용하여 증착 공정, 예컨대 ALD에 의해 이러한 복합 유전성 물질을 제조함으로써, 강유전성의 높은 k 커패시터, 게이트 구조체, D램 등과 같은 마이크로 전자 장치를 제조할 수 있다.

Description

도핑된 산화지르코늄 커패시터 물질 및 구조체{DOPED ZRO2 CAPACITOR MATERIALS AND STRUCTURES}
본 발명은 복합 유전성 물질, 및 이러한 복합 유전성 물질을 혼입하는 강유전성 커패시터, 동적 랜덤 액세스 메모리(D램) 장치 등과 같은 유전성 물질 구조체에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 참조
본원은 미국 특허법 제119조 하에 미국 특허 가출원 제 61/170,071 호[출원일: 2009년 4월 16일, 출원인: 뢰더(Jeffrey F. Roeder) 등, 발명의 명칭: "도핑된 ZrO2 커패시터 물질 및 구조체"]에 기초하여 우선권을 주장한다. 상기 미국 특허 가출원 제 61/170,071 호의 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
D램(DRAM) 커패시터의 현 세대는 ZrO2계 유전체를 사용한다. 이 물질의 누전을 관리하고 그의 낮은 유전율 형태(단사, ε 약 20)에 우선하여 그의 높은 유전율 형태(입방정계/정방정계, ε 약 40)를 안정화시키는데 있어서 문제가 있다.
Al2O3의 중간 층을 사용하여 지르코니아계 유전체의 누전을 경감시킬 수 있다. 평행 판 커패시터에서, 이러한 중간 층의 존재는 전체 전하 축적에 불이익을 부여한다. 장치의 전체 정전 용량이 개별 정전 용량의 역의 합과 동일하고, 이는 다시 구성요소 층의 유전 상수와 직접적으로 관련되어 있기 때문에, 이러한 불이익이 발생된다.
일반적으로 유전성 물질에서 40보다 높은 유전 상수를 획득하는 것이 바람직하다.
본 발명은 복합 유전성 물질, 및 이러한 복합 유전성 물질을 포함하는 미소전자(microelectronic) 장치 및 장치 전구 구조체에 관한 것이다.
하나의 양태에서, 본 발명은 (a) 전전이금속(early transition metal) 또는 금속 산화물 기제(base) 물질 및 (b) Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg, 및 이들 금속의 산화물, 및 도판트 또는 합금화(alloying) 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화(layering) 보조 물질을 포함하는 복합 유전성 물질에 관한 것이다.
추가적인 양태에서, 본 발명은 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질 및 Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2, Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하는 복합 유전성 물질에 관한 것으로, 이 때 Al2O3는 존재하는 경우 도판트 또는 합금화 보조 물질이다.
다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 복합 유전성 물질을 포함하는 커패시터 구조체에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 양태는 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질을 기재 상에 침착시키고, Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg, 및 이들 금속의 산화물 및 도판트 또는 합금화 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 보조 물질로 상기 기제 물질을 도핑하거나 상기 보조 물질을 상기 기제 물질과 동시 침착시키거나 합금화시키거나 층상화시킴을 포함하는, 유전성 물질 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질을 기재 상에 침착시키고, Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2, Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 보조 물질로 상기 기제 물질을 도핑하거나 상기 보조 물질을 상기 기제 물질과 동시 침착시키거나 합금화시키거나 층상화시킴을 포함하는, 유전성 물질 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 때 Al2O3는 존재하는 경우 도판트 또는 합금화 보조 물질이다.
본 발명의 또 다른 양태는 증착 공정을 이용하여 본 발명에 따른 복합 유전성 물질을 제조함을 포함하는, 마이크로 전자 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Al, Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 금속 및 이들 금속의 산화물은 이후 "보조 물질"로 칭해지는 반면, 전전이금속 및 상응하는 금속 산화물의 군은 "기제 물질"로 일컬어진다.
본원에 사용되는 용어 "층상화 보조 물질"은 하나 이상의 기제 물질 층(들)에 인접하여 그에 접촉하는 보조 물질 층을 말한다.
본 발명의 다른 양태, 특징 및 실시양태는 이어지는 개시내용 및 첨부된 특허청구범위로부터 더욱 완전하게 명백해질 것이다.
전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질, 및 Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg, 및 이들 금속의 산화물 및 도판트 또는 합금화 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하는 본 발명의 복합 유전성 물질은 원자 층 침착 또는 다른 증착 공정에 의해 용이하게 제조되며, 강유전성의 높은 k 커패시터, 게이트 구조체, D램 등과 같은 마이크로 전자 장치의 제조에 유용하다.
도 1은 상부 전극과 바닥 전극 사이에, 기제 물질 층(1) 및 보조 물질 층(2)을 포함하는 복합 유전성 물질을 포함하는, 복합 유전성 커패시터의 개략도이다.
도 2는 보조 물질로 도핑된 유전성 기제 물질을 포함하는 복합 유전성 물질을 포함하는 복합 유전성 커패시터의 개략도이다.
도 3은 유전성 기제 물질이 보조 물질에 인접하여 침착된 복합 유전성 물질을 포함하는 복합 유전성 커패시터의 개략도이다.
도 4는 원소 주기율표 형식의, 도판트 화합물 이온 유전성 분극률의 표이다.
도 5는 이온 반경3의 함수로서의 1가 양이온의 유전성 분극률의 그래프이다.
도 6은 이온 반경3의 함수로서의 2가 양이온의 유전성 분극률의 그래프이다.
도 7은 이온 반경3의 함수로서의 3가 양이온의 유전성 분극률의 그래프이다.
도 8은 이온 반경3의 함수로서의 4가 양이온의 유전성 분극률의 그래프이다.
도 9는 다양한 필름 구조체 1 내지 4의 개략도이다.
본 발명은 D램 및 다른 마이크로 전자 장치 같은 용도에 유용한 복합 유전성 물질 구조체에 관한 것이다.
하나의 양태에서, 본 발명은 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질 및 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하는 복합 유전성 물질에 관한 것이다.
본 발명은 보조 물질이 없는 상응하는 유전성 물질과 비교하여 (a) 누출을 억제하기 위하여, (b) 목적하는 상 물질의 안정성을 향상시키기 위하여, (c) 유전 상수를 증가시키기 위하여 유전성 물질을 도핑할 것을 고려한다.
이러한 도핑을 수행하여 유전성 물질중 임의의 적합한 도핑 농도를 성취할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 예컨대 도판트 농도 수준은 1013cm-3 내지 1018cm-3, 또는 1014cm-3 내지 1017cm-3, 또는 1014cm-3 내지 1016cm-3, 또는 임의의 다른 적합한 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서는 1 내지 5원자%의 도판트 농도 수준이 고려되며, 또 다른 실시양태에서는 1 내지 3원자%의 도판트 농도 수준이 고려된다.
본 발명은 특정 실시양태에서 (i) 보다 낮은 유전 상수의 중간층(interlayer)을 보다 높은 유전 상수의 층으로 대체하고, (ii) 보다 낮은 유전 상수의 중간층을 보다 높은 유전 상수의 층으로 대체하고, 커패시터 물질을 어닐링시켜 상호 확산을 야기하며, (iii) 유전성 층을 도핑 및/또는 합금화시키고, (iv) 커패시터 물질에서 층 두께를 조정함을 포함한다.
본 발명의 광범위한 실행시에 유전성 구조체의 기제 물질은 지르코늄, 티탄 및 다른 전전이금속, 예를 들어 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Tc 및 Re로부터 선택되는 금속 및 이들 금속의 산화물을 포함한다. 상기 기제 물질을 함유하는 구조체에서 중간층, 도판트 및 합금(여기에서, 중간층, 도판트 또는 합금은 본질적으로 기제 물질과 상이함)은 Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 금속 및 이러한 금속의 산화물을 포함한다.
물리적 증착(PVD) 또는 다른 증착 기법에 의해 본 발명의 박막 유전성 구조체를 효과적으로 제조할 수 있다. 더욱 유리하게는, 높은 종횡비 특징을 포함하는 용도를 위한 원자 층 침착에 의해 본 발명의 유전성 필름을 침착시킬 수 있다.
하나의 양태에서, 본 발명은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 전구체를 사용하여, 전구체의 증기와 기재(substrate)를 접촉시켜, 지르코늄, 하프늄, 티탄 또는 다른 전전이금속(금속 또는 준금속 부류 M으로서)을 함유하는 필름을 기재 상에 침착시킴을 포함하는, CVD 및 ALD로부터 선택되는 침착 방법에 관한 것이다:
M(NR2)4
[상기 식에서,
각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예컨대, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
M은 전전이금속 종, 예를 들어 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
(R1NC(R3R4)mNR2)( OX -n)/2MXn
[상기 식에서,
R1, R2, R3, R4 및 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, 치환되거나 치환되지 않은 사이클로펜타다이엔일, C2-C6 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되며,
나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 가리키고,
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있으며,
C(R3R4)m은 알킬렌일 수 있으며,
OX는 금속 M의 산화 상태이고,
n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
M은 전전이금속 종, 예를 들어 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
M(E)2(OR3)2
[상기 식에서,
E는 치환된 다이오네이토이고,
각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸(i-프로필은 아이소프로필이고, t-뷰틸은 3급 뷰틸임)로부터 독립적으로 선택되고,
M은 전전이금속 종, 예컨대 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
M(OR3)4
[상기 식에서,
각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸로부터 독립적으로 선택되고,
M은 전전이금속 종, 예를 들어 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
M(OPr-i)4-IPA
[상기 식에서,
IPA는 아이소프로필 알콜이고,
OPr-i는 아이소프로폭시이며,
M은 전전이금속 종, 예를 들어 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
(R6R7N)2M(R8NC(R3R4)mNR9)
[상기 식에서,
R3, R4, R6, R7, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되며,
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
M은 전전이금속 종, 예를 들어 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다];
(아미딘에이트)OX - nMXn, (구아니딘에이트)OX - nMXn 및 (아이소우리에이트)OX - nMXn
[상기 식에서,
각각의 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, 치환되거나 치환되지 않은 사이클로펜타다이엔일, C2-C6 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며,
x는 1, 2 또는 3이고,
R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 나타내며,
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있으며,
OX는 금속 M의 산화 상태이고,
n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이며,
M은 전전이금속 종, 예컨대 지르코늄, 하프늄 또는 티탄이다]; 및
RN=M'(NR'R")3
[상기 식에서,
R은 아이소프로필, t-뷰틸 또는 t-아밀이고,
R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
M'은 탄탈 또는 니오브이다.]
본 발명의 유전성 물질을 제조하는데 유용한 전구체는 국제 특허 공개 WO 2008/128141 호에 기재된 것 및 국제 특허원 PCT/US09/69054 호에 개시된 것을 포함하며, 이들의 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
예컨대 화학적 증착 및 원자 층 침착에 의해 본 발명의 지르코늄-함유 유전성 복합체 물질을 제조하는데 지르코늄 전구체를 사용할 수 있다(여기에서, 지르코늄 중심 원자에 배위되는 리간드는 각각 아민 또는 다이아민 잔기이며, 이러한 리간드중 적어도 하나는 다이아민이다). 아민 및 다이아민 리간드는 각각 치환되거나 치환되지 않으며, 치환되는 경우 C1-C8 알킬 치환기를 포함하고, 이들 치환기 각각은 지르코늄 전구체에서 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 테트라키스 아미노 지르코늄 분자상의 아민기중 하나를 다이아민 잔기로 대체하는 합성 반응에 의해 이러한 전구체를 제조할 수 있다. 다양한 용도에 유용한 지르코늄 전구체는 ZrCl4를 포함한다.
다양한 실시양태에서 하프늄-함유 필름을 제조하는데 유용한 하프늄 전구체는 상응하게 HfCl4를 포함한다.
본 발명의 광범위한 실시에 유용한 다른 금속 전구체는 하기 화학식 (A), (B), (C) 및 (D)의 화합물을 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서,
R1, R2, R3, R3', R4, R5 및 R6은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, H, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C6-C14 아릴, 실릴, C3-C18 알킬실릴, C1-C6 플루오로알킬, 아마이드, 아미노알킬, 알콕시알킬, 아릴옥시알킬, 이미도알킬 및 아세틸알킬로부터 독립적으로 선택되며;
OX는 금속 M의 산화 상태이고;
n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고;
m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고;
M은 Ti, Zr 또는 Hf이며;
E는 O 또는 S이다.
이들 전구체는 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00002
화학식 (A) 내지 (D)의 상기 전구체는 CVD/ALD 용도에서 우수한 열 안정성 및 수송 특성을 나타낸다.
전구체 (A) 내지 (D)의 치환기로서 유용한 아미노알킬, 알콕시알킬, 아릴옥시알킬, 이미도알킬 및 아세틸알킬기는 하기 화학식을 갖는 기를 포함한다:
Figure pct00003
및
Figure pct00004
아미노알킬
[상기 식에서,
메틸렌(-CH2-) 잔기는 다르게는 다른 2가 하이드로카빌 잔기일 수 있고,
R1 내지 R4는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 독립적으로 선택되며,
R5 및 R6은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소, C1-C6 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
n 및 m은 각각 0 내지 4의 값을 갖도록 독립적으로 선택되나, 단 m과 n은 동시에 0일 수 없으며,
x는 1 내지 5로부터 선택된다.]
Figure pct00005
알콕시알킬 및 아릴옥시알킬
[상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 서로 동일하거나 상이하며, 각각 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 독립적으로 선택되고,
R5는 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 선택되고,
n 및 m은 0 내지 4의 값을 갖도록 독립적으로 선택되나, 단 m과 n은 동시에 0일 수 없다.]
Figure pct00006
및
Figure pct00007
이미도알킬
[상기 식에서,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 독립적으로 선택되며,
R1', R2'은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 독립적으로 선택되고,
n 및 m은 0 내지 4로부터 독립적으로 선택되나, 단 m과 n은 동시에 0일 수 없다.]
Figure pct00008
아세틸알킬
[상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소, C1-C6 알킬 및 C6-C10 아릴로부터 독립적으로 선택되며,
R5는 수소, 하이드록실, 아세톡시, C1-C6 알킬, C1-C12 알킬아미노, C6-C10 아릴 및 C1-C5 알콕시로부터 선택되며,
n 및 m은 0 내지 4로부터 독립적으로 선택되나, 단 m과 n은 동시에 0일 수 없다.]
본 발명을 실시함에 있어서 지르코늄-함유 필름을 제조하는데 유용한 지르코늄 전구체의 다른 군은, 하기 "ZR-1", 및 예를 들어 각각의 질소 치환기가 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며, x가 1, 2 또는 3이고, R', R" 및 R"'이 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되는 화합물을 비롯한, 질소 원자 치환기가 아이소프로필이기보다는 임의의 적합한 유기 치환기를 포함할 수 있는 상응하는 화합물; 하기 "ZR-2", 및 예를 들어 각각의 질소 치환기가 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일(예를 들어, 비닐, 알릴 등), C1-C12 알킬실릴(모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴 포함), C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되며, x가 1, 2 또는 3이고, R', R" 및 R"'이 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되는 화합물을 비롯한, 질소 원자 치환기가 명시된 알킬 치환기이기보다는 임의의 적합한 유기 치환기를 포함할 수 있는 상응하는 화합물; 하기 "ZR-3" 내지 "ZR-7"로 표시된 지르코늄 전구체를 포함한다:
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
본 발명을 실시함에 있어서 티탄-함유 복합 유전성 물질을 제조하는데 유용한 티탄 전구체는 하기 TI-1 내지 TI-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 전구체를 포함한다:
Figure pct00013
본 발명의 복합 유전성 물질을 제조하는데 매우 다양한 상이한 전구체를 사용할 수 있음을 알 것이다.
본원에 사용되는 용어 "필름"은 1000㎛ 미만, 예를 들어 상기 값 내지 원자 단일층 두께 값의 두께를 갖는 침착된 물질 층을 가리킨다. 다양한 실시양태에서, 본 발명을 실시함에 있어서 침착된 물질 층의 필름 두께는 관련되는 특정 용도에 따라 예를 들어 100㎛ 미만, 10㎛ 미만 또는 1㎛ 미만일 수 있거나, 또는 다양한 박막 양식에서는 200nm 미만, 100nm 미만 또는 50nm 미만일 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "박막"은 1㎛ 미만의 두께를 갖는 물질의 층을 의미한다.
본원 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 단수형은 문맥상 명백하게 달리 해석되지 않는 한 복수 인용물을 포함함에 주의한다.
본원에 사용되는 예컨대 C1-C12 알킬에서의 탄소 수 범위 표시는 이러한 범위 내의 구성요소 탄소 수 잔기 각각을 포함하여, 이 언급된 범위 내의 각각의 포함되는(intervening) 탄소 수 및 임의의 다른 언급되거나 포함되는 탄소 수 값을 포괄하고자 하며, 또한 본 발명의 영역 내에서 명시된 탄소 수 범위 내의 탄소 수의 부분 범위가 더 적은 탄소 수 범위에 독립적으로 포함될 수 있고, 하나의 탄소 수 또는 수들을 구체적으로 배제하는 탄소 수 범위가 본 발명에 포함되며, 명시된 범위의 탄소 수 한도치중 하나 또는 둘 다를 배제하는 부분 범위 또한 본 발명에 포함됨을 알아야 한다. 따라서, C1-C12 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실 및 도데실(직쇄 뿐만 아니라 이러한 유형의 분지된 기를 포함함)을 포함하고자 한다. 따라서, 치환기 잔기에 광범위하게 적용될 수 있는 탄소 수 범위의 표시, 예컨대 C1-C12는 본 발명의 특정 실시양태에서 치환기 잔기의 보다 넓은 범위 내의 탄소 수 범위를 갖는 잔기의 아군으로서 탄소 수 범위를 더 제한시킬 수 있음을 알아야 한다. 예로서, 탄소 수 범위, 예컨대 C1-C12 알킬은 본 발명의 특정 실시양태에서 C1-C4 알킬, C2-C8 알킬, C2-C4 알킬, C3-C5 알킬 또는 넓은 탄소 수 범위 내의 임의의 다른 부분 범위 같은 부분 범위를 포괄하도록 더욱 제한적으로 명시될 수 있다.
하나의 특정 양태에서 본 발명은 기제 물질이 Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 하나 이상의 금속으로 도핑되거나 이들 금속이 침착된 전전이금속 또는 금속 산화물인 적층된(stacked) 유전성 구조체에 관한 것이다.
도판트 물질의 공급 물질로서 적합한 전구체 내에서 도핑을 수행할 수 있다. 예를 들어, 게르마늄을 도핑 물질로서 사용하는 경우, 하기 화학식의 전구체를 사용할 수 있다:
Figure pct00014
상기 식에서,
R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, H, C1-C6 알킬, C5-C10 사이클로알킬, C6-C10 아릴 및 -Si(R3)3로부터 독립적으로 선택되며,
각각의 R3은 C1-C6 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
각각의 X는 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, -NR1R2 및 -C(R3)3으로부터 독립적으로 선택되고,
R1, R2 및 R3은 각각 H, C1-C6 알킬, C5-C10 사이클로알킬, C6-C10 아릴 및 -Si(R4)3으로부터 독립적으로 선택되며,
각각의 R4는 C1-C6 알킬로부터 독립적으로 선택된다.
이러한 화학식의 바람직한 게르마늄 전구체는 본원에서 GeM으로도 불리는 {nBuC(iPrN)2}2Ge를 포함한다. 테트라키스(다이메틸아미노)게르마늄 같은 게르마늄 전구체도 사용할 수 있다.
특정 실시양태의 유전성 커패시터 구조체는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 형태를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 커패시터는 기제 물질 층(1) 및 보조 물질 층(2)을 포함한다. 이러한 커패시터에서, 정전 용량은 수학식 t/C전체=t1/C1+t2/C2로 주어지며, 여기에서 t는 두께이고 C는 정전 용량이다.
도 2의 커패시터 구조체에서, 유전성 기제 물질은 보조 물질로 도핑된다.
도 3의 커패시터 구조체에서, 유전성 기제 물질은 보조 물질에 인접하여 침착된다. 이러한 커패시터에서, 정전 용량은 수학식 C전체=V1C1+V2C2로 주어지며, 여기에서 C는 정전 용량이고 V는 부피이다.
보조 물질이 도판트 부류인 본 발명의 커패시터 구조체에서, 적절한 도판트 부류는 예컨대 본원의 도 4에 도시된 원소 주기율 표(이 때, 이온 유전성 분극률은 Å3 단위로 명시됨) 및 이온 반경3의 함수로서의 1가 양이온의 유전성 분극률을 도시하는 본원의 도 5의 그래프 같은 이온 유전성 분극률 표를 이용하여 이온 유전성 분극률에 기초하여 선택될 수 있다. 도 6은 이온 반경3의 함수로서의 2가 양이온의 유전성 분극률의 상응하는 그래프를 도시한다. 도 7은 이온 반경3의 함수로서의 3가 양이온의 유전성 분극률의 상응하는 그래프를 도시하며, 도 8은 이온 반경3의 함수로서의 4가 양이온의 유전성 분극률의 상응하는 그래프를 도시한다.
본 발명의 한 양태에서, 유전성 기제 물질은 예컨대 티탄산지르코늄(ZT) 또는 티탄산지르코늄납(PZT)으로서 지르코늄 및 티탄을 포함한다. Zr(OiPr)2(thd)2, Ti(OiPr)2(thd)2, (C2H5)3PbOCH2C(CH3)3(TEPOL), 테트라에틸 납(TEL), Zr(OtBu)4, Ti(OiPr)4, Pb(thd)2, Zr(thd)4 또는 유전성 필름의 금속 구성성분에 대한 임의의 다른 적합한 금속 유기 전구체 같은 전구체를 사용하여 이러한 유전성 필름을 제조할 수 있다.
다수의 방식으로 기제 물질 및 보조 물질을 사용하여 본 발명의 유전성 커패시터 필름을 제조할 수 있다. 예를 들어, 도 9는 다양한 필름 구조체의 개략도이다. 도 9의 필름 1은 3개의 개별적인 층 A/B/A(여기에서, A는 기제 물질이고, B는 보조 물질임)의 다층 구조체로서 도시된다. 보조 물질(B)의 기제 물질(A) 층 내로의 상호 확산을 야기하기에 충분한 조건하에서 필름 1을 어닐링시킴으로써, 도 9의 필름 2를 생성시킨다. 도 9의 필름 3은 4개의 개별적인 층 A/B/A/B(여기에서, A는 기제 물질이고, B는 보조 물질임)의 다층 구조체이다. 도 9의 필름 4는 기제 물질(A)과 보조 물질(B)의 동시 침착된 합금이다. 예를 들어, 질화티탄(TiN) 또는 다른 적합한 물질을 포함하는 바닥 전극을 포함하는 임의의 양립가능한 전극 소자와 함께 도 9에 도시된 필름 1 내지 4를 제조할 수 있다.
다른 양태에서는, ZrO2 및 TiO2로부터 선택되는 기제 물질(A) 및 Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2 (4), Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 보조 물질(B)을 포함하는 본 발명의 커패시터 구조체를 제조할 수 있으며, 이 때 Al2O3는 존재하는 경우 도판트 또는 합금화 보조 물질이고 동시 침착되지 않거나 층상화 물질이 아니다. 이러한 기제 물질 및 보조 물질 조합을 도 9에 도시된 유형의 필름 1 내지 4에 사용할 수 있다.
이러한 필름 1 내지 4에서, 필름의 두께, 층의 수 및 조성은 적절하게 변화될 수 있다. 필름 1에서, A 층의 두께는 예컨대 2, 4, 6 또는 8nm의 두께로 독립적으로 확정될 수 있으며, B 층의 두께는 0.1, 0.2, 0.4 또는 0.8nm이다. 필름 2는 그의 어닐링 전에 필름 1과 동일한 초기 두께를 가질 수 있다. 필름 3은 2nm의 두께를 갖는 층 A 및 0.1nm의 두께를 갖는 층 B를 갖도록 제조될 수 있다. 필름 4는 예를 들어 6, 10 또는 16nm의 두께를 가질 수 있는데, 보조 물질은 필름의 전체 부피 또는 두께에 기초하여 10 내지 90%(예를 들어, 10%씩 증가)의 농도를 갖는다.
본 발명의 복합 유전성 물질 구조체는 D램 또는 다른 마이크로 전자 장치의 일부일 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 복합 유전성 물질 구조체는 지르코니아-알루미나-지르코니아(ZAZ) 유전성 적층체를 포함하고, 전술한 국제 특허 공개 WO 2008/128141 호에 기재된 TCZR 전구체를 사용하는 ALD에 의해 제조된다(여기에서, 유전성 적층 물질은 보조 물질로 도핑된다).
본원의 개시내용에 기초하여 당 업계의 기술 수준 내에서 용이하게 결정할 수 있는 적절한 전구체 또는 공급 시약 및 공정 조건을 이용하여, ALD 또는 CVD 같은 증착에 의해, 스퍼터링에 의해, 또는 다른 적합한 제조 방법에 의해, 본 발명의 기제 물질 및 보조 물질 복합체를 제조할 수 있다.
추가적인 양태에서 본 발명은 전구체를 동시 침착시켜 복합 유전성 물질을 제조함을 고려한다. 2개 또는 2개보다 많은 전구체를 사용하여 이러한 동시 침착을 수행할 수 있으며, 각각의 전구체는 별도의 공급원, 예컨대 용기 또는 다른 시약 공급 용기로부터 공급되고, 동시에 침착 챔버에 들어가거나, 또는 다르게는 둘 이상의 전구체가 동일한 공급 용기로부터 공급되고 양립가능한 전구체의 혼합물로서 동시에 침착 챔버에 들어간다. 공급원은 예를 들어 기상 또는 증기 형태의 전구체 또는 전구체 혼합물을 공급할 수 있거나, 또는 다르게는 공급 전구체 또는 전구체 혼합물은 액체 형태로 공급된 후 기화되어 복합 유전성 물질의 생성시 기재와 접촉하기 위한 단일 성분 또는 다성분 전구체 증기를 형성할 수 있다.

Claims (23)

  1. (a) 전전이금속(early transition metal) 또는 금속 산화물 기제(base) 물질; 및
    (b) Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca 및 Mg, 및 이들 금속의 산화물, 및 도판트 또는 합금화(alloying) 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화(layering) 보조 물질
    을 포함하는 복합 유전성 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전전이금속이 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Tc 및 Re로부터 선택되는 복합 유전성 물질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기제 물질이 보조 물질로 도핑되는 복합 유전성 물질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기제 물질이 보조 물질과 동시에 침착되는 복합 유전성 물질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기제 물질이 보조 물질과 합금화되는 복합 유전성 물질.
  6. 제 1 항에 있어서,
    기제 물질이 보조 물질과 층상화되는 복합 유전성 물질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    보조 물질이, 보조 물질이 없는 상응하는 유전성 물질과 비교하여, (a) 누출을 억제하고/하거나, (b) 기제 물질의 상의 안정성을 향상시키고/시키거나, (c) 유전 상수를 증가시키는 한도까지 존재하는 복합 유전성 물질.
  8. 제 1 항에 있어서,
    유전성 기제 물질이 티탄산지르코늄을 포함하는 복합 유전성 물질.
  9. 제 1 항에 있어서,
    기제 물질과 상이하고 보조 물질과 상이한 물질을 포함하는 중간층(interlayer)을 포함하는 복합 유전성 물질.
  10. 제 1 항에 따른 복합 유전성 물질을 포함하는 커패시터(capacitor) 구조체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    복합 유전성 물질이 지르코니아-알루미나-지르코니아(ZAZ) 유전성 적층체(stack)를 포함하는 커패시터 구조체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    복합 유전성 물질이 ZrO2 및 TiO2로부터 선택되는 기제 물질을 포함하는 커패시터 구조체.
  13. 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질, 및 Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2, Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하는 복합 유전성 물질을 포함하되, 상기 Al2O3가, 존재하는 경우, 도판트 또는 합금화 보조 물질인 커패시터 구조체.
  14. 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질을 기재 상에 침착시키는 단계; 및
    Nb, Ge, Ta, La, Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Sr, Ba, Ca, Mg, 이들 금속의 산화물, 및 도판트 또는 합금화 보조 물질로서의 알루미나로부터 선택되는 보조 물질로 상기 기제 물질을 도핑하거나 상기 보조 물질을 상기 기제 물질과 동시 침착시키거나 합금화시키거나 층상화시키는 단계
    를 포함하는, 유전성 물질 구조체를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    기제 물질 및 보조 물질중 적어도 하나의 원자 층 침착을 포함하는 방법.
  16. 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질을 기재 상에 침착시키는 단계; 및
    Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2, Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 보조 물질로 상기 기제 물질을 도핑하거나 상기 보조 물질을 상기 기제 물질과 동시 침착시키거나 합금화시키거나 층상화시키는 단계
    를 포함하되, 상기 Al2O3가, 존재하는 경우, 도판트 또는 합금화 보조 물질인, 유전성 물질 구조체를 제조하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질이 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 전구체를 사용하여 침착되는 방법:
    M(NR2)4
    [상기 식에서,
    각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (R1NC(R3R4)mNR2)( OX -n)/2MXn
    [상기 식에서,
    R1, R2, R3, R4 및 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, 치환되거나 치환되지 않은 사이클로펜타다이엔일, C2-C6 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 가리키고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있고,
    C(R3R4)m은 알킬렌일 수 있고,
    OX는 금속 M의 산화 상태이고,
    n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(E)2(OR3)2
    [상기 식에서,
    E는 치환된 다이오네이토이고,
    각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸로부터 독립적으로 선택되고, 이때 i-프로필은 아이소프로필이고, t-뷰틸은 3급 뷰틸이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(OR3)4
    [상기 식에서,
    각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸로부터 독립적으로 선택되고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(OPr-i)4-IPA
    [상기 식에서,
    IPA는 아이소프로필 알콜이고,
    OPr-i는 아이소프로폭시이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (R6R7N)2M(R8NC(R3R4)mNR9)
    [상기 식에서,
    R3, R4, R6, R7, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (아미딘에이트)OX - nMXn, (구아니딘에이트)OX - nMXn 및 (아이소우리에이트)OX - nMXn
    [상기 식에서,
    각각의 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, 치환되거나 치환되지 않은 사이클로펜타다이엔일, C2-C6 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 나타내고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있고,
    OX는 금속 M의 산화 상태이고,
    n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다]; 및
    RN=M'(NR'R")3
    [상기 식에서,
    R은 아이소프로필, t-뷰틸 또는 t-아밀이고,
    R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    M'은 탄탈 또는 니오브이다].
  18. 제 15 항에 있어서,
    전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질이 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 전구체를 사용하여 침착되는 방법:
    M(NR2)4
    [상기 식에서,
    각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (R1NC(R3R4)mNR2)( OX -n)/2MXn
    [상기 식에서,
    R1, R2, R3, R4 및 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C6 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 가리키고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있고,
    C(R3R4)m은 알킬렌일 수 있고,
    OX는 금속 M의 산화 상태이고,
    n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(E)2(OR3)2
    [상기 식에서,
    E는 치환된 다이오네이토이고,
    각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸로부터 독립적으로 선택되고, 이때 i-프로필은 아이소프로필이고, t-뷰틸은 3급 뷰틸이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(OR3)4
    [상기 식에서,
    각각의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터, 바람직하게는 i-프로필 및 t-뷰틸로부터 독립적으로 선택되고,
    M은 전전이금속 종이다];
    M(OPr-i)4-IPA
    [상기 식에서,
    IPA는 아이소프로필 알콜이고,
    OPr-i는 아이소프로폭시이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (R6R7N)2M(R8NC(R3R4)mNR9)
    [상기 식에서,
    R3, R4, R6, R7, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C8 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다];
    (아미딘에이트)OX - nMXn, (구아니딘에이트)OX - nMXn 및 (아이소우리에이트)OX - nMXn
    [상기 식에서,
    각각의 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 수소, C1-C12 알킬, C3-C10 사이클로알킬, C2-C6 알켄일, 예컨대, 비닐, 알릴 등, C1-C12 알킬실릴, 예컨대 모노알킬실릴, 다이알킬실릴 및 트라이알킬실릴, C6-C10 아릴, -(CH2)xNR'R", -(CH2)xOR"' 및 -NR'R"으로부터 독립적으로 선택되고,
    x는 1, 2 또는 3이고,
    R', R" 및 R"'은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 H 및 C1-C12 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    나열된 탄소 수의 아래첨자 1 내지 12는 알킬 치환기의 탄소 원자의 수를 나타내고,
    m은 1 내지 6의 값을 갖는 정수이고,
    X는 C1-C12 알콕시, 카복실레이트, 베타-다이케톤에이트, 베타-다이케티민에이트 및 베타-다이케토이민에이트, 구아니딘에이트, 아미딘에이트 및 아이소우리에이트로부터 선택될 수 있고,
    OX는 금속 M의 산화 상태이고,
    n은 0 내지 OX의 값을 갖는 정수이고,
    M은 전전이금속 종이다]; 및
    RN=M'(NR'R")3
    [상기 식에서,
    R은 아이소프로필, t-뷰틸 또는 t-아밀이고,
    R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 C1-C4 알킬로부터 독립적으로 선택되고,
    M'은 탄탈 또는 니오브이다].
  19. 제 14 항에 있어서,
    유전성 기제 물질이 티탄산지르코늄을 포함하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    유전성 기제 물질이 티탄산지르코늄을 포함하는 방법.
  21. 증착 공정을 이용하여 제 1 항에 따른 복합 유전성 물질을 제조함을 포함하는, 마이크로 전자(microelectronic) 장치를 제조하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    증착 공정이 원자 층 침착을 포함하는 방법.
  23. 전전이금속 또는 금속 산화물 기제 물질, 및 Al2O3, La2O3, SrO, Y2O3, MgO, CeO2, Pr2O3, Nd2O3 및 Dy2O3로부터 선택되는 도판트, 동시 침착, 합금화 또는 층상화 보조 물질을 포함하되, 상기 Al2O3가, 존재하는 경우, 도판트 또는 합금화 보조 물질인 복합 유전성 물질.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8772123B2 (en) * 2010-11-09 2014-07-08 Intermolecular, Inc. Band gap improvement in DRAM capacitors
US8853049B2 (en) * 2011-09-21 2014-10-07 Intermolecular, Inc. Single-sided non-noble metal electrode hybrid MIM stack for DRAM devices
WO2013177326A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Advanced Technology Materials, Inc. Silicon precursors for low temperature ald of silicon-based thin-films
US8846468B2 (en) * 2012-12-17 2014-09-30 Intermolecular, Inc. Methods to improve leakage of high K materials
US10186570B2 (en) 2013-02-08 2019-01-22 Entegris, Inc. ALD processes for low leakage current and low equivalent oxide thickness BiTaO films
JP6337116B2 (ja) 2013-11-13 2018-06-06 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 第５族遷移金属含有膜を蒸着させるための第５族遷移金属含有化合物
JP6616070B2 (ja) 2013-12-01 2019-12-04 ユージェヌス インコーポレイテッド 誘電性複合体構造の作製方法及び装置
KR102084608B1 (ko) * 2018-04-25 2020-03-04 한국과학기술연구원 유전막 및 이를 구비하는 반도체 메모리 소자와 이들의 형성 방법
US20200024735A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Applied Materials, Inc. Erosion resistant metal fluoride coatings deposited by atomic layer deposition
CN109712868A (zh) * 2018-12-20 2019-05-03 西安电子科技大学 基于氧化铝材料内嵌纳米晶结构的铁电薄膜制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5972430A (en) * 1997-11-26 1999-10-26 Advanced Technology Materials, Inc. Digital chemical vapor deposition (CVD) method for forming a multi-component oxide layer
KR100306397B1 (ko) * 1999-12-15 2001-10-17 김응수 산화알미늄과 산화탄탈륨의 연속적 증착방법
KR20010088207A (ko) * 2000-03-11 2001-09-26 윤종용 탄탈륨산화막-티타늄산화막 복합유전막 형성방법
US7396862B2 (en) * 2003-02-06 2008-07-08 Weimer Alan W Dental composite filler particles
US6794764B1 (en) * 2003-03-05 2004-09-21 Advanced Micro Devices, Inc. Charge-trapping memory arrays resistant to damage from contact hole information
KR20040100766A (ko) * 2003-05-24 2004-12-02 삼성전자주식회사 원자층 증착법을 이용한 복합 유전막의 연속 형성방법 및이를 이용한 캐패시터의 제조방법
US6984857B2 (en) * 2003-07-16 2006-01-10 Texas Instruments Incorporated Hydrogen barrier for protecting ferroelectric capacitors in a semiconductor device and methods for fabricating the same
JP4002219B2 (ja) * 2003-07-16 2007-10-31 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR100590536B1 (ko) * 2004-01-26 2006-06-15 삼성전자주식회사 반도체 장치의 커패시터, 이를 포함하는 메모리 소자 및커패시터 제조 방법
KR20060097807A (ko) * 2005-03-07 2006-09-18 삼성전자주식회사 표면처리된 복합 유전막을 갖는 반도체 장치의 제조 방법
KR100674848B1 (ko) * 2005-04-01 2007-01-26 삼성전기주식회사 고유전율 금속-세라믹-폴리머 복합 유전체 및 이를 이용한임베디드 커패시터의 제조 방법
KR101289950B1 (ko) * 2005-06-10 2013-07-26 가부시키가이샤 아데카 니오브 2-에틸헥사노에이트 유도체, 그 유도체의 제조방법, 그 유도체를 함유하는 유기산 금속염 조성물, 및 그조성물을 이용한 박막의 제조 방법
KR100724566B1 (ko) * 2005-07-29 2007-06-04 삼성전자주식회사 다층구조의 게이트 층간 유전막을 갖는 플래시 메모리 소자및 그 제조방법들
KR100650698B1 (ko) * 2005-08-02 2006-11-27 삼성전자주식회사 듀얼 게이트를 갖는 반도체 장치의 제조 방법
US20070262715A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma display panel with low voltage material
US20080118731A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Micron Technology, Inc. Method of forming a structure having a high dielectric constant, a structure having a high dielectric constant, a capacitor including the structure, a method of forming the capacitor
US7709359B2 (en) * 2007-09-05 2010-05-04 Qimonda Ag Integrated circuit with dielectric layer
KR101560755B1 (ko) * 2007-09-14 2015-10-15 시그마 알드리치 컴퍼니 엘엘씨 모노시클로펜타디에닐 티타늄계 전구체를 이용한 원자층 증착에 의한 티타늄 함유 박막의 제조 방법

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