KR20190072130A - 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막, 및 반도체 박막의 제조 방법 - Google Patents
테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막, 및 반도체 박막의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함하는 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막, 및 반도체 박막의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Si(OR1)n(OSiR2 3)4 -n
[화학식 2]
SiX(R2)3
[화학식 3]
Si(OSiR2 3)4
상기 화학식 1 및 화학식 2의 정의는 명세서 내에 기재한 바와 같다.
[화학식 1]
Si(OR1)n(OSiR2 3)4 -n
[화학식 2]
SiX(R2)3
[화학식 3]
Si(OSiR2 3)4
상기 화학식 1 및 화학식 2의 정의는 명세서 내에 기재한 바와 같다.
Description
본 기재는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막, 및 반도체 박막의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조에서 중요한 단계 중 하나는 가스의 화학적 반응에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 단계이다. 이러한 증착 공정은 화학 증착 또는 CVD로 지칭된다. 통상적인 열적 CVD 공정에서는 기판 표면에 반응성 가스를 제공하는데, 상기 기판 표면에서는 열 유도 화학 반응이 발생하여 소정의 박막이 형성된다. 열적 CVD 공정은 고온에서 수행되는데, 고온의 환경 및 반응성 가스로 인해 기판 상에 형성된 층을 갖는 소자의 구조물이 손상되거나 제품 불량이 발생될 수 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는, 즉 상대적으로 저온에서 금속 및 유전체 박막을 증착시키는 공법 중 하나로 플라즈마 보강 CVD법(PECVD)이 있다.
플라즈마 보강 CVD 기술은 반응 영역에 고주파(RF) 에너지를 가하여 반응성 가스의 여기 및/또는 해리를 촉진시켜, 높은 반응성 종의 플라즈마를 생성시킨다. 자유 종의 높은 반응성으로 인해, 화학 반응이 발생하는데 요구되는 에너지가 감소되며, 따라서 이러한 PECVD 공정에서는 요구되는 온도를 낮출 수 있다. 이러한 장치 및 방법의 도입으로 인해 반도체 소자의 구조의 크기는 상당히 감소되어 왔다.
이와 같은 반도체 소자용 증착막을 제조하기 위해서는 높은 순도를 가지는 증착원의 제공이 필요하다. 낮은 순도의 증착원을 사용할 경우 증기압이 균일하지 않아 반도체 공정 적용이 어려울 뿐 아니라 균일한 막을 얻기 힘들다. 따라서 고순도의 증착원을 얻기 위해 여러 번의 증류 과정을 거치게 되는데, 이 때 목적물과 유사한 끓는점을 가지는 부산물들이 다량 존재할 경우 완벽한 분리 정제가 어렵다.
그러므로, 반응 중간체나 출발 물질의 잔류랑을 적게 함으로써 반응 수율을 향상시키고, 증류 정제 공정상 효율이 개선된 고순도의 증착원의 제공이 필요하다.
일 구현예는 반도체 공정에 적용 시 균일한 증착막을 형성할 수 있도록 높은 순도를 가지는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
다른 구현예는 상술한 방법에 의해 제조된 고순도의 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막 및 반도체 박막 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함하는 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Si(OR1)n(OSiR2 3)4-n
이때, R1은 수소 또는 C1 내지 C5인 알킬이고,
R2는 C1 내지 C5인 알킬이고,
n은 1 내지 4인 정수이다.
[화학식 2]
SiX(R2)3
이때, X는 수소 또는 할로겐이며,
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다.
[화학식 3]
Si(OSiR2 3)4
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다.
다른 구현예에 따르면, 상술한 방법으로 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하고, 상기 제조된 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 증착하는 것을 포함하는 반도체 박막의 증착 방법을 제공한다.
다른 구현예에 따르면, 상술한 방법으로 제조된 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 포함하는 반도체 박막을 제공한다.
일 구현예에 따른 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법은 반도체 공정에 적용 시 균일한 증착막을 형성할 수 있도록 높은 순도를 가지는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
따라서, 상술한 방법에 의해 제조된 고순도의 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 증착함으로써 균일한 반도체 박막을 형성할 수 있다.
도 1은 기판 상에 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 포함하는 반도체 박막이 증착되어 있는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 비닐기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C6 내지 C30 알릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
이하, 일 구현예에 따른 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법에 관하여 설명한다.
일 구현예에 따른 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함한다.
[화학식 1]
Si(OR1)n(OSiR2 3)4-n
이때, R1은 수소 또는 C1 내지 C5인 알킬이고,
R2는 C1 내지 C5인 알킬이고,
n은 1 내지 4인 정수이다.
[화학식 2]
SiX(R2)3
이때, X는 수소 또는 할로겐이며,
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 반응하여 최종적으로는 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란이 제조된다.
[화학식 3]
Si(OSiR2 3)4
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다.
상기 화학식 3의 구조를 도식화하면 다음과 같다.
[화학식 3]
일 실시예에 따르면, 화학식 1의 R1은 C1 내지 C5인 알킬이고, n은 4이며, 화학식 2의 X는 수소일 수 있다. 예를 들어, 화학식 1의 R1이 에틸이고, n은 4이며, 화학식 2의 X는 수소일 수 있으며, 화학식 2와 화학식 3의 R2는 메틸일 수 있다.
화학식 2와 화학식 3의 R2가 메틸인 경우, 제조된 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란은 화학식 4로 표시되는 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란일 수 있다.
[화학식 4]
상술한 것과 같이, 화학식 1의 R1이 에틸이고, n은 4이며, 화학식 2의 X는 수소이고, 화학식 2의 R2가 메틸인 예시에 따른 화학 반응을 대략적인 반응식으로 표시하면 하기 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
상기 반응식 1로 나타낸 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물의 4개의 에톡시기가 결합하던 자리에 화학식 2로 표시되는 화합물로부터 수소 원자가 제거된 트리메틸실릴기가 도입됨으로써 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란이 제조될 수 있다.
이때, 상기 반응식 1에 표시한 것과 같이, 일 실시예에 따른 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법은 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 산 촉매에 하에 반응시키는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 산 촉매는 루이스 산 촉매일 수 있다. 상기 루이스 산 촉매는 전자쌍을 수용할 수 있는 화합물로, 예를 들어, B(C6F5)3일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이 외에도 전자쌍을 수용함으로써 산성 분위기를 형성할 수 있는 화합물이라면 실시 범위가 제한되지 않는다.
산 촉매 하에서 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하게 되면, 추후 진행되는 반도체 공정에서 불량 발생의 치명적인 원인이 되는 염소와 같은 기타 불순물의 제어가 가능하여, 추후 반도체 공정 시 불량 발생을 최소화할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 화학식 1의 R1은 수소이고, n은 1 내지 3이며, 화학식 2의 X는 할로겐일 수 있다. 예를 들어, 화학식 1의 R1은 수소이고, n은 1이며, 화학식 2의 X는 염소 원자이고, 화학식 1 내지 화학식 3의 R2는 메틸일 수 있다.
화학식 2와 화학식 3의 R2가 메틸인 경우, 이 역시 상기 화학식 4로 표시되는 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란이 제조된다.
또다른 실시예로서, 화학식 1의 R1이 수소이고, n은 1이며, 화학식 2의 X는 염소 원자이고, 화학식 1의 R2는 메틸인 예시에 따른 화학 반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 2와 같다.
[반응식 2]
상기 반응식 2로 나타낸 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물의 히드록시기 자리에 상기 화학식 2로 표시되는 화합물로부터 염소 원자가 제거된 트리메틸실릴기가 도입됨으로써, 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란이 제조될 수 있다.
이때, 상기 반응식 2에 표시된 것과 같이, 다른 일 실시예에 따른 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 염기성 분위기에서 반응시키는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 염기성 분위기는 피리딘 및 테트라하이드로퓨란을 포함하는 용매 내에서 반응시키는 것을 포함할 수 있다.
염기성 분위기에서 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하게 되면, 산성 조건에 취약한 트리알킬실릴옥시 그룹이 실란올로 분해되는 것을 방지하여 높은 효율로 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조할 수 있다.
상술한 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법에 따르면, 반응 중간체들의 생성을 방지하여, 반응물로부터 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란이 제조되는 비율이 향상되어, 고효율로, 고순도의 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조할 수 있다. 또한, 반응하는 동안 기체가 발생되지 않아 일정한 증기압의 유지가 가능하기 때문에, 증착 시에 균일한 증착막을 얻을 수 있다.
상기에서는 화학식 1과 화학식 2의 R1과 R2를 특정 알킬기로서 예시하고, X 및 n을 수소 또는 염소 원자, 또는 특정 수로 한정한 경우에 대해 예시하였으나, 당업자라면 R1 및 R2를 다른 알킬기로 하고, X를 다른 할로겐 원소로 하고, n을 다른 수로 특정하더라도, 동일 또는 유사한 메커니즘에 의해 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제조할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
한편, 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 제조 방법에 따라 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하고, 상기 제조된 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 기판 상에 증착하여 반도체 박막(120)을 형성하는 반도체 박막의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 상기 구현예에 따른 반도체 박막의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 기판(110) 상에 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 포함하는 반도체 박막(120)이 증착되어 있는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
반도체 박막의 제조 방법은 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제1 전구체 물질로 사용하여 플라즈마 중합된 박막(120)을 기판(110) 상에 증착시키는 단계, 및 기판(110) 상에 증착된 박막(120)을 후열 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란이 제1 전구체 물질로 사용되는 경우, 오존(O3), 수증기(H2O), 산소(O2)와 같은 제2 전구체 물질이 추가로 포함되어 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 중합 반응시켜 중합체를 형성함으로써, 반도체 박막으로 증착될 수 있다.
상술한 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
예를 들어, 상기 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)에 의해 반도체 박막의 전구체 물질로 기판 상에 증착될 수 있다.
한편, 상기 후열 처리 공정은 이후 진행되는 반도체 소자 공정 시 전자의 활성화, 기판과 박막 사이의 계면을 변화시키고, 박막의 밀도를 높이기 위한 공정으로, 성장된 박막의 상태를 변형시키거나 이온 주입에 의한 손실을 줄이기 위해 진행될 수 있다. 후열 처리 공정은, 예를 들어 RTA 장치에 의해 진행될 수 있다.
후열 처리 공정은 300℃ 내지 600℃에서 진행될 수 있다. 온도가 300℃ 미만이면 초기 증착한 박막의 특성이 거의 변화되지 않고, 온도가 600℃를 초과하면 박막의 구조가 저유전율의 박막에서 SiO2 박막으로 구조가 바뀌는 문제가 발생될 수 있다.
한편, 후열 처리 공정은 질소 가스를 이용하여 1×10- 1내지 100×10-1 Torr의 압력 하에서 진행될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막이 제공된다. 일 실시예에 따른 반도체 박막(120)은 도 1에 도시된 것과 같이 기판(110) 상에 증착되어 제공될 수 있다.
본 실시예에서와 같이 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 전구체로 하여 이를 중합시킨 중합체를 포함하는 반도체 박막(120)은 강도 및 탄성률이 높아 화학적, 물리적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization; CMP) 공정 개선이 가능하며, 동시에 저유전 상수값을 가지므로 초고집적 회로 제조시 발생되는 높은 캐페시턴스와 긴 저항-전류지연시간(RC delay time)을 개선시킬 수 있다.
상기 박막(120)은 스핀 캐스팅 법에서 발생되는 전·후처리 혹은 복잡한 연관 공정을 단순화할 수 있으며, 또한 후열 처리 공정을 거침으로써 플라즈마 중합체 박막의 유전상수를 개선시킬 수 있다.
이하, 본원 발명의 구현예를 실시예에 따라 자세히 설명한다. 다만, 실시예는 설명을 위해 본 발명을 예시하는 것이며, 이에 의해 본원 발명의 범위가 정해지는 것은 아니며, 본원 발명의 범위는 오직 첨부된 특허청구범위에 의해서만 결정될 것이다.
실시예
실시예 1
리플럭스 응축기, 온도계 및 교반기로 설비화된 1000-ml 4 목이 있는 유리 플라스크는 질소로 퍼어징시켰다. 플라스크에는 테트라키스에톡시실란(1mol) 과 트라이메틸실란(4.2mol), 헥산(hexane) 14ml를 충전하였다. 트리스펜타플루오로페닐보레인(3mol%) 촉매를 천천히 적상한 뒤, 60℃까지 히팅하여 리플럭스 시켰다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각시키고, 소량의 메탄올과 알루미나를 넣고 30분 이상 교반시켰다. 고체를 필터한 뒤 유기층을 모아 증류를 통해 정제하여, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
실시예 2
반응 조건은 실시예 1과 동일하나, 트리스펜타플로오로페닐보레인 대신 트라이플루오로보레인이써레이트(3mol%) 촉매를 적상하여 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
실시예 3
반응 조건은 실시예 1과 동일하나, 트리스펜타플루오로페닐보레인(0.05mol%) 촉매를 적상하여 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
실시예 4
반응 조건은 실시예 1과 동일하나, 헥산 대신 톨루엔을 용매로 사용하여, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
실시예 5
리플럭스 응축기, 온도계 및 교반기로 설비화된 1000-ml 4 목이 있는 유리 플라스크는 질소로 퍼어징시켰다. 플라스크는 실란올 (1mol) 과 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofurane, THF)로 충전되었고, 이를 얼음 배스에서 냉각시켰다. 내부 온도를 0 내지 4℃ 사이로 유지하고 피리딘(1.2mol)을 천천히 적상한 뒤, 30분간 교반하였다. 다음에, 트라이메틸실릴클로라이드 (1.1mol) 을 천천히 적상한 후 30분 정도 교반시켰다. 반응이 다 진행되지 않았을 경우, 내부 온도를 서서히 20~25 °C 로 올려 1시간 정도 더 교반시켰다. 반응이 완결되면 얼음 배스에서 다시 냉각시키고, 탄산수소나트륨 수용액 (1.2mol)과 염화 나트륨 수용액을 가하여 충분히 중화시켰다. 디에틸에테르를 사용하여 유기층과 수용액층을 분리하여 유기층만을 선택적으로 뽑아낸 뒤 증류를 통해 정제하여, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
실시예 6
반응 조건은 실시예 2-1과 동일하나, 트라이메틸실릴클로라이드(1.1mol)과 피리딘(1.2mol)을 먼저 교반한 뒤 혼합물을 실란올(1mol)에 적상한 뒤, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
비교예
리플럭스 응축기, 온도계 및 교반기로 설비화된 1000-ml 4 목이 있는 유리 플라스크는 질소로 퍼어징시켰다. 플라스크는 실란올(1mol) 과 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofurane, THF)로 충전되었고, 이를 얼음 배스에서 냉각시켰다. 내부 온도를 유지하고 피리딘(1mol)을 천천히 적상한 뒤, 30분간 교반하였다. 다음에, 트라이메틸실릴클로라이드 (1.1mol)와 염산(0.1mol)을 천천히 적상한 후 30분 정도 교반시켰다. 반응이 다 진행되지 않았을 경우, 내부 온도를 서서히 20~25 °C 로 올려 1시간 정도 더 교반시켰다. 반응이 완결되면 얼음 배스에서 다시 냉각시키고, 탄산수소나트륨 수용액 (1.2mol)과 염화 나트륨 수용액을 가하여 충분히 중화시켰다. 다이에틸에테르를 사용하여 유기층과 수용액층을 분리하여 유기층만을 선택적으로 뽑아낸 뒤 증류를 통해 정제하여, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예로부터 제조된 각각의 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 NMR (1H, 13C, Si)을 각각 측정결과, 1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 0.12(s, 36H) ppm . 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 1.53 ppm. 29Si NMR (119 MHz, CDCl3) δ 7.60, -110.60 ppm 값을 확인함에 따라, 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란(TTMSSS)가 합성되었음을 알 수 있었다.
중합체의 순도 측정
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예로부터 제조된 각각의 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란을 GC/MS (Shimadzu QP2010 Ultra)를 이용하여, 하기 측정 조건으로 하여순도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(본 실험에 따른 순도는 합성물의 최종 정제 전의 상기 합성예에 따른 결과값이다.)
* 측정 조건
- Inlet temp.: 280 ℃
- 주입량: 1 μL
- column: DB5-MS
- column flow : 2mL/min
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 | |
| 순도(%) | 96.2 | 95.8 | 96.0 | 94.3 | 94.7 | 93.5 | 91.2 |
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란의 순도가 비교예에 따라 제조된 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란에 비하여 더 높은 것을 확인할 수 있다.
박막의 제조
PECVD 장치를 이용하여, 제1 및 제2 거품기 안에 상기 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 각각의 테트라키스(트리메틸실릴옥시)실란 및 제2 전구체 물질로서 사이클로헥산을 각각 넣고, 각각 90℃ 및 55℃로 가열하여 전구체 용액을 기화시켰다. 운반기체로서 99.999%의 초고순도 헬륨(He) 기체를 이용하여, 플라즈마 증착용 반응기의 샤워 헤드를 통하여 분사시키고, 실리콘 기판 상에 플라즈마 증착시켰다. 이때 반응기의 압력은 6.6×10-1 Torr이고, 기판의 온도는 35℃이었다. 또한, RF 생성기에 공급되는 전력은 10 W에서 50 W으로 변화시켜가며 인가하였고, 이로부터 만들어내는 플라즈마 주파수는 약 13.56 MHz였다. 이와 같이 증착된 플라즈마 중합체 박막을 RTA 장치를 이용하여 500℃까지 5분 동안 질소 분위기 하(질소 가스의 압력: 1.0 Torr) 후열처리를 하여 최종적으로 박막을 형성하였다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 기판
120: 박막
120: 박막
Claims (13)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함하는 하기 화학식 3으로 표시되는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법:
[화학식 1]
Si(OR1)n(OSiR2 3)4 -n
이때, R1은 수소 또는 C1 내지 C5인 알킬이고,
R2는 C1 내지 C5인 알킬이고,
n은 1 내지 4인 정수이다.
[화학식 2]
SiX(R2)3
이때, X는 수소 또는 할로겐이며,
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다.
[화학식 3]
Si(OSiR2 3)4
R2는 상기 화학식 1에서 정의한 것과 동일하다. - 제1항에서,
화학식 1의 R1이 C1 내지 C5인 알킬이고, n은 4이며,
화학식 2의 X는 수소인, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제1항에서,
화학식 1의 R1이 에틸이고, n은 4이며,
화학식 2의 X는 수소이고, 화학식 2와 화학식 3의 R2는 메틸인,
테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제2항에서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 산 촉매에 하에 반응시키는 것을 포함하는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하는 방법. - 제4항에서, 상기 산 촉매는 루이스 산 촉매인 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법.
- 제5항에서, 상기 루이스 산 촉매는 B(C6F5)3인 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법.
- 제1항에서,
화학식 1의 R1은 수소이고, n은 1 내지 3이며,
화학식 2의 X는 할로겐인, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제1항에서,
화학식 1의 R1은 수소이고, n은 1이며,
화학식 2의 X는 염소 원자이고,
화학식 1 내지 화학식 3의 R2는 메틸인, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제7항에서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 염기성 분위기에서 반응시키는 것을 포함하는 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제9항에서,
상기 염기성 분위기는 피리딘 및 테트라하이드로퓨란을 포함하는 분위기인 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 제조하고, 제조된 상기 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란을 기판 상에 증착하여 박막을 형성하는 것을 포함하는 반도체 박막의 제조 방법.
- 제11항에서, 상기 증착은 플라즈마 보강 화학기상증착법(PECVD)을 포함하는, 반도체 박막의 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막.
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| KR1020170173230A KR20190072130A (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란의 제조 방법, 테트라키스(트리알킬실릴옥시)실란으로부터 유래하는 중합체를 포함하는 반도체 박막, 및 반도체 박막의 제조 방법 |
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