KR20210089015A - Yttrium compound, forming method of thin film comprising the same, and semiconductor substrate preapared thereby - Google Patents

Yttrium compound, forming method of thin film comprising the same, and semiconductor substrate preapared thereby Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an yttrium compound, a method for forming a thin film containing the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom, and more particularly, to an yttrium compound represented by a chemical formula 1, which increases crystallinity of the thin film by depositing together with a precursor compound for forming a high-dielectric thin film when manufacturing a high-dielectric thin film, increases efficiency of a deposition process by improving thermal stability, can be applied to a high-temperature process, and can prevent leakage current of the thin film to be manufactured, to a method for forming a thin film containing the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom. In the chemical formula 1, R_1, R_2 and R_4 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R_3 is one selected from a group consisting of a ligand having a halogen substituent having 3 to 6 carbon atoms, an alkyl amine having 3 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, an alkoxide having 3 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, an amidine having 3 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, guanidine or a derivative thereof, a cyclic amine having 4 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, and a cyclopendadienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 4.

Description

이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판{YTTRIUM COMPOUND, FORMING METHOD OF THIN FILM COMPRISING THE SAME, AND SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PREAPARED THEREBY}Yttrium compound, method of forming a thin film containing the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom {YTTRIUM COMPOUND, FORMING METHOD OF THIN FILM COMPRISING THE SAME, AND SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PREAPARED THEREBY}

본 발명은 이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 이트륨 화합물을 고유전체 박막 제조 시 함께 사용하여 박막의 결정성이 향상되고 안정화됨으로써 증착 공정의 효율을 개선할 수 있고 고유전체 박막의 누설 전류를 방지할 수 있는 이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a yttrium compound, a method for forming a thin film comprising the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom, and more particularly, by using a predetermined yttrium compound together in manufacturing a high dielectric thin film to improve and stabilize the crystallinity of the thin film. The present invention relates to a yttrium compound capable of improving the efficiency of a deposition process and preventing leakage current of a high dielectric thin film, a method of forming a thin film including the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom.

디램(DRAM), 로직(LOGIC), 3D 낸드(NAND) 등 다양한 메모리 및 비메모리 반도체 소자는 고유전체(high-k) 박막을 사용하여 제조되고 있다. 그러나, 반도체 소자의 집적도가 나날이 증가함에 따라 이들 박막을 기판에 증착시키는데 있어서 단차 피복성(step coverage) 등의 문제가 발생하고 있다. 박막의 단차 피복성은 반도체 소자의 저항 균일도를 결정하는 중요한 인자이기 때문에 반도체 소자의 신뢰성 측면에서 단차 피복성을 높이는 것이 중요하며, 박막의 두께가 더욱 박형화됨에 따라 누설 전류로 인한 소자 성능 저하 문제가 발생하기 때문에 누설 전류를 방지하는 것 역시 중요한 문제이다.Various memory and non-memory semiconductor devices, such as DRAM, logic, and 3D NAND, are manufactured using high-k thin films. However, as the degree of integration of semiconductor devices increases day by day, problems such as step coverage occur in depositing these thin films on a substrate. Since the step coverage of the thin film is an important factor in determining the resistance uniformity of the semiconductor device, it is important to increase the step coverage in terms of the reliability of the semiconductor device. Therefore, preventing leakage current is also an important issue.

종래 금속 박막을 형성하는 방법으로 스퍼터(Sputter) 타켓을 이용하여 스퍼터링에 의해 형성할 경우, 증착된 박막의 조성은 스퍼터 타겟에 의해 결정되므로 박막의 조성을 균일하게 조절하는 데에는 한계가 있으며, 대면적 증착이 진행됨에 따라 박막의 조성 및 두께가 균일하지 못하게 되어 균일한 막 특성을 얻기에도 어려움이 있다. 또한, 스퍼터링(Sputtering) 대신 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)으로 제조하는 경우에는 증기압 조절 및 막질 재현성 측면에서 문제가 발생한다.When forming by sputtering using a sputter target as a conventional method of forming a metal thin film, the composition of the deposited thin film is determined by the sputter target, so there is a limit to uniformly controlling the composition of the thin film, and large-area deposition As this progresses, the composition and thickness of the thin film become non-uniform, making it difficult to obtain uniform film properties. In addition, when manufacturing by chemical vapor deposition (CVD) instead of sputtering, problems arise in terms of vapor pressure control and film quality reproducibility.

기상반응을 주로 활용하는 CVD 공정보다 표면반응을 활용하는 ALD(atomic layer deposition) 공정이 박막의 균일성을 향상하고 단차 피복성을 높이는 데에 더욱 유리한 점으로 인해 ALD 공정이 활용되고 있지만, 100%의 단차 피복성 구현을 위해서는 여전히 문제가 존재한다.The ALD process is being used because the ALD (atomic layer deposition) process that utilizes a surface reaction is more advantageous than the CVD process that mainly utilizes the gas phase reaction to improve the uniformity of the thin film and increase the step coverage, but 100% There is still a problem for the implementation of step coverage.

ALD 공정은 고온에서 진행되기 때문에 박막 형성 물질로 고온에서 증착 가능한 고유전체(high-k)의 전구체 화합물을 사용한다. 상기 고유전체의 전구체 화합물로 주로 지르코늄을 사용하고 있으나, 지르코늄 전구체의 열 안정성이 ALD 공정에 적용하기에 충분하지 않아 박막 형성 공정 중 열 분해가 일어나는 등의 문제가 있다.Since the ALD process is performed at a high temperature, a high-k precursor compound that can be deposited at a high temperature is used as a thin film forming material. Although zirconium is mainly used as the precursor compound of the high dielectric, thermal stability of the zirconium precursor is not sufficient to be applied to the ALD process, so there is a problem such as thermal decomposition during the thin film formation process.

따라서 열 안정성이 개선되어 ALD 공정과 같은 고온 증착이 가능한 고유전체 박막의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a high-dielectric thin film capable of high-temperature deposition such as an ALD process due to improved thermal stability.

한국 공개 특허 제2006-0034775호Korean Patent Publication No. 2006-0034775

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 고유전체 박막의 제조 시 고유전체 박막 형성용 전구체 화합물과 함께 증착시킴으로써 박막의 결정성을 높이고 열 안정성을 향상시켜 증착 공정의 효율을 개선할 수 있고 고온 공정에 적용할 수 있으며 제조되는 박막의 누설 전류를 방지할 수 있는 이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention can improve the efficiency of the deposition process by increasing the crystallinity of the thin film and improving thermal stability by depositing it together with a precursor compound for forming a high dielectric thin film when manufacturing a high dielectric thin film. An object of the present invention is to provide a yttrium compound that can be applied to a high-temperature process and can prevent leakage current of a thin film, a method of forming a thin film including the same, and a semiconductor substrate manufactured therefrom.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can all be achieved by the present invention described below.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1In order to achieve the above object, the present invention has the following formula 1

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R3는 탄소수 3 내지 6의 할로겐 치환기를 갖는 리간드, 탄소수 3 내지 6의 알킬 아민 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 알콕사이드 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 아미딘 또는 이의 유도체, 구아니딘 또는 이의 유도체, 탄소수 4 내지 6의 시클릭 아민 또는 이의 유도체, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, n은 0 내지 4의 정수이다.)로 표시되는 것을 특징으로 하는 이트륨 화합물을 제공한다.(In Formula 1, R 1 , R 2 and R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 6 alkyl group, and R 3 is a ligand having a C 3 to C 6 halogen substituent, an alkyl having 3 to 6 carbon atoms. Amine or derivative thereof, alkoxide or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, amidine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, guanidine or derivative thereof, cyclic amine or derivative thereof having 4 to 6 carbon atoms, and alkyl having 1 to 4 carbon atoms An amine is one selected from the group consisting of a substituted cyclopendathienyl ligand, and n is an integer of 0 to 4).

또한, 본 발명은 상기 이트륨 화합물을 기판에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for forming a thin film comprising adsorbing the yttrium compound to a substrate.

또한, 본 발명은 상기 박막 형성 방법으로 제조된 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor substrate comprising a thin film prepared by the above thin film forming method.

본 발명에 따르면 고유전체 박막 형성용 전구체 화합물과 함께 증착시킴으로써 박막의 결정성을 높이고 열 안정성을 향상시켜 증착 공정의 효율을 개선할 수 있고 고온 공정에 적용할 수 있으며 제조되는 박막의 누설 전류를 방지할 수 있는 이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, by depositing together with a precursor compound for forming a high dielectric thin film, the crystallinity of the thin film and thermal stability can be improved to improve the efficiency of the deposition process, can be applied to a high-temperature process, and prevent leakage current of the thin film being manufactured There is an effect of providing a yttrium compound, a method of forming a thin film including the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom.

이하 본 발명의 이트륨 화합물, 이를 포함하는 박막의 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the yttrium compound of the present invention, a method of forming a thin film including the same, and a semiconductor substrate prepared therefrom will be described in detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concepts of the terms to best describe his invention. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 '상에' 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐만 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In the present specification, when a member is said to be positioned 'on' another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member exists between the two members.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part 'includes' a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '치환' 또는 '비치환'은 수소, 할로겐기, 알킬기, 또는 아릴기 중 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것일 수 있다.Unless otherwise specified herein, 'substituted' or 'unsubstituted' may be substituted or unsubstituted with one or more substituents of hydrogen, a halogen group, an alkyl group, or an aryl group.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '할로겐기' 또는 '할로겐 원자'는 플루오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 의미한다.Unless otherwise specified herein, the term 'halogen group' or 'halogen atom' means any one selected from the group consisting of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I).

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '알킬기'는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있고, 탄소수 1 내지 10 즉, C1 내지 C10의 알킬기일 수 있다. 상기 알킬기는 1차 알킬기, 2차 알킬기, 또는 3차 알킬기일 수 있다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, iso-프로필기, 부틸기, iso-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-펜틸기, neo-펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, iso-헥실기 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Unless otherwise specified in the present specification, the 'alkyl group' may be a straight chain, branched chain, or cyclic chain, and may be an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, that is, C1 to C10. The alkyl group may be a primary alkyl group, a secondary alkyl group, or a tertiary alkyl group. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, a butyl group, an iso-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an iso-pentyl group, a neo-pentyl group, tert It may be a pentyl group, a hexyl group, an iso-hexyl group, and the like, but is not limited thereto.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 '알킬렌(alkylene)'은 알칸(alkane)에서 수소 원자 두 개를 뺀 2가의 원자단이며, 일반식 -CnH2n-으로 표시될 수 있다. 상기 알칸은 직쇄상 알칸, 분지상 알칸을 포함하며, 1차 알칸, 2차 알칸 및 3차 알칸을 포함한다.Unless otherwise specified herein, 'alkylene' is a divalent atomic group obtained by subtracting two hydrogen atoms from an alkane, and may be represented by the general formula -C n H 2n -. The alkanes include linear alkanes and branched alkanes, and include primary alkanes, secondary alkanes and tertiary alkanes.

본 명세서에서 리간드는 복합체(complex)를 형성할 수 있는 화학 단위를 나타낸다.Ligand herein refers to a chemical unit capable of forming a complex.

본 발명자들은 고유전체 박막을 안정적으로 제조하기 위하여 박막 형성용 전구체 화합물의 열 안정성을 개선시키는 방법을 연구하던 중 특정 구조의 이트륨 화합물을 함께 증착시키는 경우 고온 공정에서도 열 안정성이 우수하고 결정성이 향상되는 것을 확인하고, 이를 토대로 연구에 더욱 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have been studying a method for improving the thermal stability of a precursor compound for forming a thin film in order to stably manufacture a high-k thin film, and when depositing a yttrium compound of a specific structure together, excellent thermal stability and improved crystallinity even in a high-temperature process The present invention was completed by further concentrating on research based on this.

본 발명의 이트륨 화합물은 하기 화학식 1The yttrium compound of the present invention has the following formula 1

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R3는 탄소수 3 내지 6의 할로겐 치환기를 갖는 리간드, 탄소수 3 내지 6의 알킬 아민 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 알콕사이드 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 아미딘 또는 이의 유도체, 구아니딘 또는 이의 유도체, 탄소수 4 내지 6의 시클릭 아민 또는 이의 유도체, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, n은 0 내지 4의 정수이다.)로 표시되는 것을 특징으로 한다.(In Formula 1, R 1 , R 2 and R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 6 alkyl group, and R 3 is a ligand having a C 3 to C 6 halogen substituent, an alkyl having 3 to 6 carbon atoms. Amine or derivative thereof, alkoxide or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, amidine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, guanidine or derivative thereof, cyclic amine or derivative thereof having 4 to 6 carbon atoms, and alkyl having 1 to 4 carbon atoms It is one selected from the group consisting of a cyclopendathienyl ligand substituted with an amine, and n is an integer from 0 to 4).

상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 비치환 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기이며, 이 경우 화합물의 간소화를 통해 상기 화합물의 열적 안정성이 향상될 수 있다. 여기서 R4는 상기 화학식 1의 시클로펜타디에닐기 중 R1과 결합을 이루고 있는 탄소를 제외한 나머지 4개의 탄소와 결합될 수 있는 치환기를 나타낸다. 이에 따라 n은 0 내지 4의 범위를 갖게 되고, 바람직하게는 0, 1 또는 2 일 수 있으며, 이 경우 화합물의 구조적 간소화에 따라 화합물이 안정화될 수 있다.In Formula 1, R 1 , R 2 and R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 6 alkyl group, preferably an unsubstituted C 1 to C 3 alkyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, , in this case, the thermal stability of the compound may be improved through the simplification of the compound. Here, R 4 represents a substituent capable of bonding to the remaining four carbons except for the carbons forming a bond with R 1 among the cyclopentadienyl groups of Formula 1 above. Accordingly, n has a range of 0 to 4, and may preferably be 0, 1, or 2, and in this case, the compound may be stabilized according to the structural simplification of the compound.

R3는 탄소수 3 내지 6의 할로겐 치환기를 갖는 리간드, 탄소수 3 내지 6의 알킬 아민 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 알콕사이드 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 아미딘 또는 이의 유도체, 구아니딘 또는 이의 유도체, 탄소수 4 내지 6의 시클릭 아민 또는 이의 유도체, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드로 이루어진 군에서 선택된 1종이다. R3는 일례로 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드이고, 바람직하게는 탄소수 1 또는 2의 알킬 아민이 치환된 시클로펜타디에닐 리간드이며, 이 경우, R3의 아민기에 포함되는 비공유 전자쌍과 이트륨의 상호 작용으로 인해 배위 결합이 형성되어 화합물의 안정성이 더욱 향상될 수 있으며, 박막 증착 공정에 함께 사용할 경우 열 안정성이 향상되어 고온 증착 공정의 공정 효율이 향상되고 박막의 결정성이 향상되어 박막의 막질이 개선되는 우수한 효과가 있다.R 3 is a ligand having a halogen substituent having 3 to 6 carbon atoms, an alkylamine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, an alkoxide or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, amidine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, guanidine or a derivative thereof , a cyclic amine having 4 to 6 carbon atoms or a derivative thereof, and a cyclopendathienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 to 4 carbon atoms. R 3 is, for example, a cyclopendathienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 to 4 carbon atoms, preferably a cyclopentadienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 or 2 carbon atoms, in this case, the amine of R 3 Due to the interaction of the unshared electron pair included in the group with yttrium, a coordination bond is formed and the stability of the compound can be further improved. When used together in the thin film deposition process, thermal stability is improved, thereby improving the process efficiency of the high-temperature deposition process, and There is an excellent effect of improving the film quality of the thin film by improving the crystallinity.

상기 R3가 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드인 경우, 시클로펜타디에닐기에 질소 원소가 직접 치환될 수 있고, 또는 시클로펜타디에닐기와 질소 원소 사이에 탄소수 1 내지 3의 알케닐기가 연결될 수도 있으며, 질소 원소에는 수소, 메틸기 또는 에틸기가 치환될 수 있다.When R 3 is a cyclopendathienyl ligand substituted with an alkylamine having 1 to 4 carbon atoms, a nitrogen element may be directly substituted in the cyclopentadienyl group, or 1 to carbon atoms between the cyclopentadienyl group and the nitrogen element The alkenyl group of 3 may be linked, and hydrogen, a methyl group or an ethyl group may be substituted for the nitrogen element.

상기 R3가 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드인 경우, 상기 이트륨 화합물은 일례로 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.When R 3 is a cyclopendathienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 to 4 carbon atoms, the yttrium compound may be, for example, represented by the following Chemical Formula 1-1.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00003
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상기 화학식 1-1에서 R1, R2 및 R4와 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R5는 일례로 탄소수 0 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기이고, R6 및 R7은 일례로 각각 독립적으로 수소, 메틸기 또는 에틸기이다. 이 경우, 상기 이트륨 화합물의 이트륨이 R3 자리에 치환된 시클로펜타디에닐기와 추가로 배위 결합을 형성할 수 있으며, 동시에 상기 화학식 1-1에서 화살표로 나타낸 바와 같이 질소 원소의 비공유 전자쌍과의 상호 작용으로 인해 배위 결합을 형성할 수 있다. 이에 따라 화합물의 안정성이 더더욱 향상되어, 상기 이트륨 화합물을 박막 증착 공정에 함께 사용할 경우 열 안정성이 향상되어 고온 증착 공정의 공정 효율이 향상되고 박막의 결정성이 향상되어 박막의 막질이 개선되는 효과가 더욱 상승될 수 있다. 상술한 효과 측면에서, R5는 메틸렌기이고, R6 및 R7은 각각 메틸기일 수 있다.In Formula 1-1, R 1 , R 2 , R 4 and n are as defined in Formula 1 above, R 5 is, for example, an alkylene group having 0 or 1 to 3 carbon atoms, and R 6 and R 7 are, for example, each independently hydrogen, a methyl group or an ethyl group. In this case, the yttrium of the yttrium compound may additionally form a coordination bond with the cyclopentadienyl group substituted at the R 3 position, and at the same time, as indicated by the arrow in Formula 1-1, the interaction with the lone pair of the nitrogen element The action may result in the formation of coordination bonds. Accordingly, the stability of the compound is further improved, and when the yttrium compound is used together in the thin film deposition process, the thermal stability is improved, the process efficiency of the high temperature deposition process is improved, and the crystallinity of the thin film is improved, thereby improving the film quality of the thin film. may rise further. In view of the above-described effects, R 5 may be a methylene group, and R 6 and R 7 may each be a methyl group.

상기 이트륨 화합물은 상술한 바와 같이 이트륨 원소가 하나 또는 두개의 시클로펜타디에닐기와 배위 결합을 형성할 수 있다. 이러한 배위 결합은 화합물 내 다른 결합에 비하여 상대적으로 끊어지기 쉬워, 상기 이트륨 화합물을 박막 형성 공정에 함께 사용할 경우 반응 가스와의 반응이 안정적으로 진행될 수 있고, 이로 인해 박막 형성 공정이 용이한 이점이 있다. 동시에, 상기 화합물 자체의 화학적 안정성으로 인해 200℃ 이하의 온도에서 열분해가 방지되어 열 안정성이 우수할 뿐만 아니라 상온에서의 반응성이 적어 자연 발화의 우려가 없고 취급이 용이한 이점이 있다.In the yttrium compound, as described above, the yttrium element may form a coordination bond with one or two cyclopentadienyl groups. This coordination bond is relatively easy to break compared to other bonds in the compound, so when the yttrium compound is used together in the thin film forming process, the reaction with the reactive gas can be stably progressed, which makes the thin film forming process easy. . At the same time, due to the chemical stability of the compound itself, thermal decomposition is prevented at a temperature of 200° C. or less, thereby providing excellent thermal stability as well as low reactivity at room temperature, so there is no risk of spontaneous ignition and easy handling.

상기 이트륨 화합물은 일례로 상온(25℃)에서 액체이고, 증기압(25℃)이 10 내지 300 mmHg, 바람직하게는 50 내지 280 mmHg, 더욱 바람직하게는 70 내지 270 mmHg일 수 있으며, 이 경우 증착 공정에서 증착이 원활하게 이루어져 증착 속도가 향상될 수 있다. 또한, 증착이 원활하게 이루어지며 열 안정성이 우수하므로 CVD 뿐만 아니라 ALD 등의 고온 증착 공정에 적용 시 공정 효율이 향상될 수 있다.The yttrium compound may be, for example, a liquid at room temperature (25° C.), and a vapor pressure (25° C.) of 10 to 300 mmHg, preferably 50 to 280 mmHg, more preferably 70 to 270 mmHg, in which case the deposition process The deposition rate can be improved because the deposition is performed smoothly. In addition, since deposition is performed smoothly and thermal stability is excellent, process efficiency may be improved when applied to high-temperature deposition processes such as ALD as well as CVD.

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 이트륨 화합물을 증착 챔버 내로 주입하여 로딩(loading)된 기판의 표면에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법을 제공한다.The present invention provides a method for forming a thin film comprising injecting the yttrium compound represented by Chemical Formula 1 into a deposition chamber and adsorbing it to the surface of a loaded substrate.

본 발명의 박막 형성 방법은, 고유전체 박막을 제조하기 위해 박막 형성용 전구체 화합물의 증착 과정에서 상기 이트륨 화합물을 함께 증착시킴으로써, 상기 박막 형성용 전구체 화합물의 열 안정성이 개선되어 고온의 증착 공정에 적용하여도 박막 형성용 전구체 화합물의 열 분해가 방지되므로 공정 효율 향상 및 박막의 막질이 개선될 수 있다. 또한, 박막 형성용 전구체 화합물로부터 형성되는 박막의 결정성이 향상되어, 최종적으로 제조되는 박막의 누설 전류를 방지할 수 있는 우수한 효과가 있다.In the thin film formation method of the present invention, the thermal stability of the precursor compound for thin film formation is improved by depositing the yttrium compound together in the deposition process of the precursor compound for thin film formation to produce a high dielectric thin film, and thus applied to a high-temperature deposition process Even so, since thermal decomposition of the precursor compound for forming a thin film is prevented, process efficiency and film quality of the thin film may be improved. In addition, the crystallinity of the thin film formed from the precursor compound for thin film formation is improved, and there is an excellent effect of preventing the leakage current of the finally manufactured thin film.

상기 박막은 일례로, 4b족 금속을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 Ti, Zr 및 Hf으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 Zr, Hf 또는 이들의 혼합일 수 있다. 4b족 금속은 고유전체 박막을 형성할 수 있는 물질로, 박막 형성용 전구체 화합물로서 4b족 금속을 포함하는 유기 화합물과 본 발명의 이트륨 화합물을 함께 증착시키는 경우 고유전체 박막을 높은 효율로 형성할 수 있고, 박막의 누설 전류를 방지할 수 있는 이점이 있다.The thin film may include, for example, a Group 4b metal, specifically, may be at least one selected from the group consisting of Ti, Zr and Hf, and preferably may be Zr, Hf, or a mixture thereof. Group 4b metal is a material capable of forming a high-dielectric thin film. As a precursor compound for thin-film formation, when an organic compound containing a group 4b metal and the yttrium compound of the present invention are deposited together, a high-dielectric thin film can be formed with high efficiency. There is an advantage in that it is possible to prevent leakage current of the thin film.

상기 4b족 금속을 포함하는 유기 화합물은 일례로 4b족 금속에 시클로펜타디에닐기를 포함하는 리간드가 결합된 형태일 수 있다. 상기 리간드는 바람직하게는 아민기를 포함할 수 있으며, 또한 탄소와 탄소 사이에 불포화 결합, 바람직하게는 이중결합을 포함할 수 있고, 이 경우 박막 형성용 전구체 화합물이 더욱 안정화되어 공정 안정성 향상 및 박막의 막질 개선의 이점이 있으며, 박막의 단차 피복성이 더욱 향상될 수 있다.The organic compound including the group 4b metal may be, for example, in a form in which a ligand including a cyclopentadienyl group is bonded to a group 4b metal. The ligand may preferably include an amine group, and may also include an unsaturated bond, preferably a double bond, between carbon and carbon. In this case, the precursor compound for forming a thin film is further stabilized to improve process stability and improve the process stability of the thin film. There is an advantage of improving the film quality, and the step coverage of the thin film can be further improved.

일례로, 상기 박막 형성을 위한 증착 단계는 상기 이트륨 화합물과 박막 형성용 전구체 화합물을 기판(웨이퍼) 상에 순차적으로 증착하여 다층 구조의 박막을 형성할 수 있다. 다른 일례로, 상기 이트륨 화합물과 박막 형성용 전구체 화합물을 기판 상에 동시에 증착하거나 또는 상기 이트륨 화합물과 박막 형성용 전구체 화합물을 혼합한 혼합 전구체 화합물을 증착하여 단일층 구조의 박막을 형성할 수 있다.For example, in the deposition for forming the thin film, the yttrium compound and the precursor compound for forming the thin film may be sequentially deposited on a substrate (wafer) to form a thin film having a multilayer structure. As another example, a thin film having a single layer structure may be formed by simultaneously depositing the yttrium compound and the precursor compound for forming a thin film on a substrate or by depositing a mixed precursor compound in which the yttrium compound and the precursor compound for forming a thin film are mixed.

상기 박막 형성 과정에서 필요에 따라 상기 이트륨 화합물 및/또는 박막 형성용 전구체 화합물을 용매와 혼합하여 조성물의 형태로 증착시킬 수 있다. 이 경우, 점도 및 증기압 조절이 용이하여 증착 공정의 공정 효율이 개선되는 효과가 있다.In the process of forming the thin film, the yttrium compound and/or the precursor compound for forming the thin film may be mixed with a solvent and deposited in the form of a composition, if necessary. In this case, there is an effect of improving the process efficiency of the deposition process because it is easy to control the viscosity and vapor pressure.

상기 용매는 일례로 유기용매일 수 있고, 구체적으로는 테트라하이드로퓨란(THF), 디메톡시에탄(DME), 다이클로로메탄(DCM), 다이클로로에탄(DCE), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene) 및 메시틸렌(Mesitylene)으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있으며, 이 경우 박막 증착 시 전구체 화합물의 점도나 증기압을 용이하게 조절할 수 있는 이점이 있다.The solvent may be, for example, an organic solvent, specifically tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), dichloromethane (DCM), dichloroethane (DCE), benzene (Benzene), toluene (Toluene) ) and may be one selected from the group consisting of mesitylene, and in this case, there is an advantage in that the viscosity or vapor pressure of the precursor compound can be easily adjusted during thin film deposition.

다른 일례로, 상기 용매는 3차 아민, 시클로알킬 에테르 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있으며, 이 경우 박막 증착 시 전구체 화합물의 점도나 증기압을 용이하게 조절할 수 있다. 동시에, 박막 형성용 조성물의 점도 및 휘발성이 적절히 조절되어 액체이송방식(LDS)을 이용한 기화가 용이해지고, 이를 통해 박막 형성용 전구체의 기판(WAFER) 흡착 효율 및 안정성이 향상되어 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 박막 형성용 조성물이 균일하게 도포되어 박막의 균일성 및 단차 피복성이 개선되는 우수한 효과가 있다. 상기 3차 아민은 구체적으로 디알킬아민일 수 있고, 더욱 구체적으로는 디메틸에틸아민일 수 있으며, 이 경우 우수한 휘발성으로 인해 증착 공정 이후 불순물의 잔류율이 낮아 박막의 막질이 개선될 수 있으며, 박막 형성용 금속 전구체와 반응하지 않으면서도 혼화성은 우수하여 박막 형성용 조성물이 안정성이 향상되는 이점이 있다. 상기 시클로알킬 에테르는 시클로펜틸알킬에테르일 수 있고, 더욱 구체적으로는 시클로펜틸메틸에테르일 수 있으며, 이 경우 박막 형성용 금속 전구체와 반응하지 않으면서 유기화합물에 대한 용해력은 우수하여 조성물의 안정성이 향상되고, 조성이 균일하게 유지되어 균일한 박막을 형성할 수 있는 우수한 효과가 있다.As another example, the solvent may include a tertiary amine, a cycloalkyl ether, or a mixture thereof. In this case, the viscosity or vapor pressure of the precursor compound can be easily adjusted during thin film deposition. At the same time, the viscosity and volatility of the composition for forming a thin film are appropriately adjusted to facilitate vaporization using the liquid transfer method (LDS), thereby improving the substrate (WAFER) adsorption efficiency and stability of the precursor for forming a thin film, thereby shortening the process time. There is an excellent effect of improving the uniformity and step coverage of the thin film by uniformly applying the composition for forming a thin film. The tertiary amine may be specifically dialkylamine, more specifically dimethylethylamine, and in this case, the residual rate of impurities after the deposition process is low due to excellent volatility, so that the film quality of the thin film can be improved, There is an advantage in that the composition for forming a thin film has improved stability due to excellent miscibility without reacting with the metal precursor for formation. The cycloalkyl ether may be cyclopentylalkyl ether, and more specifically, cyclopentylmethyl ether. In this case, it does not react with the metal precursor for thin film formation and has excellent solubility in organic compounds, thereby improving the stability of the composition. And the composition is maintained uniformly, there is an excellent effect of forming a uniform thin film.

상기 이트륨 화합물 및 박막 형성용 전구체 화합물을 용매와 혼합하여 조성물의 형태로 증착하는 경우, 상기 이트륨 화합물 및 박막 형성용 전구체 화합물과 용매의 혼합 비율은 중량비를 기준으로 5 내지 95 : 5 내지 95일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 90 : 10 내지 90일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 60 : 40 내지 90 일 수 있고, 이 범위 내에서 불순물 생성이 적어 저항과 박막내 불순물 수치가 감소하고, 또한 단차 피복성이 우수한 효과가 있다.When the yttrium compound and the precursor compound for thin film formation are mixed with a solvent and deposited in the form of a composition, the mixing ratio of the yttrium compound and the precursor compound for thin film formation and the solvent is 5 to 95: 5 to 95 based on the weight ratio. and preferably 10 to 90: 10 to 90, more preferably 10 to 60: 40 to 90, within this range, the generation of impurities is small, resistance and impurity levels in the thin film are reduced, and There is an effect excellent in the step coverage.

상기 박막 형성 방법은 일례로 화학 기상 증착법(CVD), 유기금속 화학기상 증착법(MOCVD), 저압 기상 증착법(LPCVD), 플라즈마 강화 기상 증착법 (PECVD), 원자층 증착법(ALD), 또는 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD)으로 실시될 수 있고, 바람직하게는 화학 기상 증착법 또는 원자층 증착법에 의해 실시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학 기상 증착법 또는 원자층 증착법은 일례로 원료를 기체 상태로 기판에 공급함으로써 종횡비가 큰 구조의 표면에도 균일한 두께의 막을 형성할 수 있으며, 대면적 또는 롤 형태의 기판에도 박막 형성용 전구체 화합물을 균일한 농도로 공급하여 균일한 막을 형성할 수 있는 이점이 있다. 다만, 박막의 단차 피복성 개선 측면에서 원자층 증착법이 보다 바람직하다. The thin film formation method is, for example, chemical vapor deposition (CVD), metal organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), low pressure vapor deposition (LPCVD), plasma enhanced vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), or plasma enhanced atomic layer deposition. It may be carried out by a vapor deposition method (PEALD), and preferably may be carried out by a chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method, but is not limited thereto. The chemical vapor deposition method or the atomic layer deposition method can form a film of uniform thickness even on a surface of a structure having a large aspect ratio by supplying a raw material to a substrate in a gaseous state, for example, and a precursor compound for forming a thin film even on a large area or roll-shaped substrate There is an advantage in that it is possible to form a uniform film by supplying it at a uniform concentration. However, the atomic layer deposition method is more preferable in terms of improving the step coverage of the thin film.

상기 증착은 일례로 200 내지 600℃의 온도에서 실시될 수 있고, 바람직하게는 250 내지 550℃, 더욱 바람직하게는 300 내지 500℃에서 실시될 수 있으며, 이 범위 내에서 형성되는 박막의 막질이 개선되고 단차 피복성이 우수한 효과가 있다.The deposition may be carried out, for example, at a temperature of 200 to 600 °C, preferably 250 to 550 °C, more preferably 300 to 500 °C, and the film quality of the thin film formed within this range is improved and has an excellent step coverage.

또한, 상기 증착은 일례로 0.1 내지 10 Torr 범위의 압력에서 실시될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5 Torr, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 Torr의 압력 하에서 실시될 수 있으며, 이 범위 내에서 균일한 두께의 박막을 얻는 효과가 있다.Further, the deposition may be carried out, for example, at a pressure in the range of 0.1 to 10 Torr, preferably under a pressure of 0.5 to 5 Torr, more preferably 1 to 3 Torr, and uniformly within this range. There is an effect of obtaining a thin film of thickness.

본 기재에서 증착 온도 및 증착 압력은 증착 챔버 내 형성되는 온도 및 압력으로 측정되거나, 증착 챔버 내 기판에 가해지는 온도 및 압력으로 측정될 수 있다.In the present description, the deposition temperature and the deposition pressure may be measured as the temperature and pressure formed in the deposition chamber, or the temperature and pressure applied to the substrate in the deposition chamber.

상기 박막 형성 방법은 바람직한 일 실시예로 ⅰ) ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; ⅱ) 박막 형성용 전구체 화합물 및 본 발명의 이트륨 화합물 또는 이들을 포함하는 조성물을 기화하여 상기 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; ⅲ) 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; ⅳ) 상기 ALD 챔버 내부에 반응가스를 공급하는 단계; 및 ⅴ) 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the method for forming the thin film includes: i) purging the inside of the ALD chamber with a purge gas first; ii) vaporizing the precursor compound for forming a thin film, the yttrium compound of the present invention, or a composition containing them, and adsorbing them to the surface of the substrate loaded in the ALD chamber; iii) secondary purging of the inside of the ALD chamber with a purge gas; iv) supplying a reaction gas into the ALD chamber; and v) thirdly purging the inside of the ALD chamber with a purge gas.

상기 ⅱ) 단계는 필요에 따라 박막 형성용 전구체 화합물 및 본 발명의 이트륨 화합물을 각각 순차적으로 기화시켜 다층 구조의 박막을 형성할 수 있고, 또는 동시에 기화시켜 단일층 구조의 박막을 형성할 수 있다.In step ii), a thin film having a multilayer structure may be formed by sequentially vaporizing the precursor compound for thin film formation and the yttrium compound of the present invention, respectively, if necessary, or may be simultaneously vaporized to form a thin film having a single layer structure.

상기 박막 형성 방법은 일례로 상기 단계 ⅰ) 내지 ⅴ)을 한 사이클로 하여 원하는 두께의 박막을 얻을 때 까지 수십회 이상, 구체적으로는 50 내지 1000회, 바람직하게는 100 내지 500회, 더욱 바람직하게는 150 내지 300회 반복될 수 있으며, 상기의 범위 내에서 박막의 두께가 적절히 제어되고, 목적하는 박막의 특성이 잘 발현될 수 있다.The method for forming the thin film is, for example, tens or more times, specifically 50 to 1000 times, preferably 100 to 500 times, more preferably, until a thin film having a desired thickness is obtained by performing steps i) to v) as one cycle. It can be repeated 150 to 300 times, the thickness of the thin film is appropriately controlled within the above range, and the desired characteristics of the thin film can be well expressed.

본 발명의 박막 형성 방법에서 증착 원료를 증착 챔버로 전달하는 방식은 기체상 유량 제어 (Mass Flow Controller; MFC) 방법을 활용하여 휘발된 기체를 이송하는 방식(Vapor Flow Control; VFC) 또는 액체상 유량 제어(Liquid Mass Flow Controller; LMFC) 방법을 활용하여 금속 전구체를 유기 용매에 녹인 액체를 이송하는 방식(Liquid Delivery System; LDS) 등을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 LDS 방식을 이용할 수 있고, 이 경우 박막 형성용 조성물의 점도 및 휘발성을 용이하게 제어할 수 있어 공정 효율 및 박막의 막질이 향상될 수 있다.In the method for forming a thin film of the present invention, the method of transferring the deposition material to the deposition chamber is a method of transferring the volatilized gas using a mass flow controller (MFC) method (Vapor Flow Control; VFC) or liquid phase flow control (Liquid Mass Flow Controller; LMFC) method can be used to transfer a liquid in which a metal precursor is dissolved in an organic solvent (Liquid Delivery System; LDS), etc., and preferably an LDS method, in which case a thin film Since the viscosity and volatility of the composition for forming can be easily controlled, process efficiency and film quality of the thin film can be improved.

상기 퍼징은 바람직하게 1,000 내지 10,000 sccm, 보다 바람직하게 2,000 내지 7,000 sccm, 더욱 바람직하게 2,500 내지 6,000 sccm 이고, 이 범위 내에서 사이클당 박막 성장률이 바람직한 범위로 감소되고, 공정 부산물이 저감되는 효과가 있다.The purging is preferably 1,000 to 10,000 sccm, more preferably 2,000 to 7,000 sccm, more preferably 2,500 to 6,000 sccm, within this range, the thin film growth rate per cycle is reduced to a preferred range, and process by-products are reduced. .

상기 증착은 일례로 상기 이트륨 화합물 및 박막 형성용 전구체 화합물 등의 증착 원료를 순차적으로 공급하여 증착하는 시분할 증착 장치를 사용할 수 있다.For the deposition, for example, a time division deposition apparatus for depositing by sequentially supplying deposition raw materials such as the yttrium compound and a precursor compound for forming a thin film may be used.

다른 일례로, 한 가지 원료의 기체가 채워져 있는 공간과, 다른 원료 기체가 채워져 있는 공간을 기판이 회전하며 왕복하는 방식의 공간분할 증착 장치를 사용할 수 있다.As another example, a space division deposition apparatus in which a substrate rotates and reciprocates between a space filled with a gas of one raw material and a space filled with another raw gas may be used.

또 다른 일례로, 증착에 사용되는 기판이 롤 형태의 고분자 기재인 경우에는 롤 형태로 감는 롤투롤(roll-to-roll) 증착 장치를 사용할 수 있다.As another example, when the substrate used for deposition is a roll-type polymer substrate, a roll-to-roll deposition apparatus that is wound in a roll shape may be used.

상기 반응 가스는 일례로 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2), 산소(O2), 오존(O3), 수소(H2), 질소(N2), 히드라진(N2H4), 암모니아(NH3), 실란(silane) 및 실란계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The reaction gas is, for example, water vapor (H 2 O), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), hydrazine (N 2 H) 4 ), ammonia (NH 3 ), silane (silane), and may include one or more selected from the group consisting of silane-based compounds, but is not limited thereto.

구체적인 일례로, 수증기, 산소, 오존 및 과산화수소와 같은 산화성 반응 가스 존재 하에서 박막 형성용 전구체 화합물의 증착이 수행되는 경우, 금속 산화물 박막이 형성될 수 있으며, 이를 통해 DRAM 등에 이용되는 고유전체 박막을 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 질소, 암모니아, 히드라진과 같은 질소 함유 반응 가스 존재 하에서 박막 형성용 전구체 화합물의 증착이 수행되는 경우, 확산 방지막 등의 제조에 유용한 금속 질화물 박막이 형성될 수 있다.As a specific example, when the deposition of the precursor compound for thin film formation is performed in the presence of an oxidizing reaction gas such as water vapor, oxygen, ozone, and hydrogen peroxide, a metal oxide thin film may be formed, through which a high dielectric thin film used for DRAM, etc. is manufactured There are advantages to being able to In addition, when the deposition of the precursor compound for thin film formation is performed in the presence of a nitrogen-containing reactive gas such as nitrogen, ammonia, or hydrazine, a metal nitride thin film useful for manufacturing a diffusion barrier film or the like may be formed.

상기 박막 형성 방법에서 상기 이트륨 화합물, 박막 형성용 전구체 화합물 또는 이들을 포함하는 조성물의 주입 시간은 일례로 1 내지 30 초, 바람직하게는 1 내지 20초, 더욱 바람직하게는 2 내지 10초일 수 있고, 이 범위 내에서 박막의 두께 균일도가 향상되어 복잡한 형상의 기판에서도 균일한 박막을 용이하게 제조할 수 있다.In the thin film forming method, the injection time of the yttrium compound, the precursor compound for thin film formation, or a composition containing them may be, for example, 1 to 30 seconds, preferably 1 to 20 seconds, more preferably 2 to 10 seconds, Within this range, the thickness uniformity of the thin film is improved, so that a uniform thin film can be easily manufactured even on a substrate having a complex shape.

상기 박막 형성 방법에서 반응 가스의 주입 시간은 일례로 1 내지 40초, 바람직하게는 1 내지 30초, 더욱 바람직하게는 2 내지 10초일 수 있고, 이 범위 내에서 우수한 피복성 및 균일한 도포성으로 인해 박막의 물성이 향상되는 효과가 있다.In the method for forming the thin film, the injection time of the reactive gas may be, for example, 1 to 40 seconds, preferably 1 to 30 seconds, more preferably 2 to 10 seconds, and within this range, excellent coverage and uniform coating properties are obtained. This has the effect of improving the physical properties of the thin film.

상기 기판은 일례로 유리, 실리콘, 금속 폴리에스테르(Polyester, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenapthalate, PEN), 폴리카르보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide, PEI), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone, PEEK) 및 폴리이미드(Polyimide, PI)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 기재(웨이퍼)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The substrate is, for example, glass, silicon, metallic polyester (Polyester, PE), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (Polyethylenenapthalate, PEN), polycarbonate (Polycarbonate, PC), polyetherimide ( Polyetherimide, PEI), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (Polyetheretherketone, PEEK) and polyimide (Polyimide, PI) may include at least one substrate (wafer) selected from the group consisting of, but It is not limited.

구체적인 예로서, 상기 박막 형성 방법에 대해 설명하면, As a specific example, when describing the method for forming the thin film,

먼저 상부에 박막이 형성될 기판을 원자층 증착이 가능한 증착 챔버 내에 위치시키고, 소성 온도를 유지한다.First, a substrate on which a thin film is to be formed is placed in a deposition chamber capable of atomic layer deposition, and a firing temperature is maintained.

상기 기판은 반도체 제조에 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용 가능하고, 구체적으로는 실리콘 기판, 실리카 기판(SiO2), 질화 규소 기판(SiN), 규소 옥시 니트라이드 기판 (SiON), 티타늄 니트라이드 기판(TiN), 탄탈륨 니트라이드 기판(TaN), 텅스텐 기판(W) 또는 귀금속 기판, 예를 들어 백금 기판(Pt), 팔라듐 기판(Pd), 로듐 기판(Rh) 또는 금 기판(Au) 등이 사용될 수 있다. 상기 기판은 일례로 실리콘 기판 또는 실리콘 옥사이드 기판일 수 있다.The substrate can be used without any particular limitation as long as it is used for semiconductor manufacturing, specifically, a silicon substrate, a silica substrate (SiO 2 ), a silicon nitride substrate (SiN), a silicon oxynitride substrate (SiON), a titanium nitride substrate ( TiN), a tantalum nitride substrate (TaN), a tungsten substrate (W), or a noble metal substrate, for example, a platinum substrate (Pt), a palladium substrate (Pd), a rhodium substrate (Rh), or a gold substrate (Au), etc. may be used. have. The substrate may be, for example, a silicon substrate or a silicon oxide substrate.

상기 기판은 그 상부에 도전층 또는 절연층이 더 형성되어 있을 수 있다.The substrate may further have a conductive layer or an insulating layer formed thereon.

상기 증착 챔버 내에 비활성 가스를 주입하여 증착 챔버 내부를 퍼징한다.An inert gas is injected into the deposition chamber to purge the inside of the deposition chamber.

상기 증착 챔버 내에 위치시킨 기판 상에 박막을 증착하기 위해서 박막 형성용 전구체 화합물 또는 이를 포함하는 조성물을 준비한다. 상기 박막 형성용 전구체 화합물은 바람직한 일례로 4b족 금속 유기 화합물일 수 있다.In order to deposit a thin film on the substrate positioned in the deposition chamber, a precursor compound for forming a thin film or a composition including the same is prepared. The precursor compound for forming the thin film may be a group 4b metal organic compound as a preferred example.

이후 준비된 박막 형성용 조성물을 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 박막 형성용 조성물을 퍼징시킨다.Thereafter, the prepared composition for forming a thin film is injected into the vaporizer, changed into a vapor phase, transferred to a deposition chamber, and adsorbed on a substrate, and the unadsorbed composition for forming a thin film is purged.

본 발명에서 박막 형성용 조성물을 증착 챔버로 전달하는 방식은 일례로 기체상 유량 제어(Mass Flow Controller; MFC) 방법을 활용하여 휘발된 기체를 이송하는 방식(Vapor Flow Control; VFC) 또는 액체상 유량 제어(Liquid Mass Flow Controller; LMFC) 방법을 활용하여 액체를 이송하는 방식(Liquid Delivery System; LDS)을 사용할 수 있고, 바람직하게는 LDS 방식을 사용하는 것이다.In the present invention, the method of transferring the composition for forming a thin film to the deposition chamber is, for example, a method of transferring a volatilized gas using a gas-phase flow controller (MFC) method (Vapor Flow Control; VFC) or a liquid-phase flow control method A liquid delivery system (LDS) may be used by utilizing a (Liquid Mass Flow Controller; LMFC) method, and preferably the LDS method is used.

이때 박막 형성용 조성물을 기판 상에 이동시키기 위한 운송 가스 또는 희석 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 기체를 사용할 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.At this time, one or a mixture of two or more selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) may be used as a transport gas or diluent gas for moving the composition for forming a thin film on the substrate, but is limited no.

본 기재에서 퍼지 가스로는 일례로 비활성 가스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 운송 가스 또는 희석 가스를 사용할 수 있다.In the present description, as the purge gas, an inert gas may be used as an example, and preferably, the transport gas or the diluent gas may be used.

다음으로, 반응가스를 공급한다. 상기 반응가스로는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 반응가스인 경우 특별히 제한되지 않고, 바람직하게 환원제, 질화제 또는 산화제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 산화제일 수 있다. 상기 환원제와 기판에 흡착된 박막 전구체 화합물이 반응하여 금속 박막이 형성되고, 상기 질화제에 의해서는 금속질화물 박막이 형성되며, 상기 산화제에 의해서는 금속산화물 박막이 형성된다. Next, a reaction gas is supplied. The reaction gas is not particularly limited if it is a reaction gas commonly used in the art to which the present invention belongs, and may preferably include a reducing agent, a nitriding agent or an oxidizing agent, and preferably an oxidizing agent. The reducing agent and the thin film precursor compound adsorbed on the substrate react to form a metal thin film, the nitriding agent forms a metal nitride thin film, and the oxidizing agent forms a metal oxide thin film.

바람직하게는 상기 환원제는 암모니아 가스(NH3) 또는 수소 가스(H2)일 수 있고, 상기 질화제는 질소 가스(N2)일 수 있으며, 상기 산화제는 H2O, H2O2, O2, O3 및 N2O으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Preferably, the reducing agent may be ammonia gas (NH 3 ) or hydrogen gas (H 2 ), the nitriding agent may be nitrogen gas (N 2 ), and the oxidizing agent is H 2 O, H 2 O 2 , O 2 , O 3 and N 2 O may be at least one selected from the group consisting of.

다음으로, 퍼지 가스로서 비활성 가스를 이용하여 반응하지 않은 잔류 반응가스를 퍼징시킨다. 이에 따라, 과량의 반응가스뿐만 아니라 생성된 부산물도 함께 제거할 수 있다.Next, the unreacted residual reaction gas is purged using an inert gas as a purge gas. Accordingly, it is possible to remove not only the excess reaction gas but also the generated by-products.

상기 박막 형성 방법은 일례로 상기 기재(웨이퍼) 상에 형성된 박막 위에 플라즈마를 이용하여 상기 박막 형성용 전구체 화합물을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 상대적으로 낮은 온도의 증착 조건에서도 고품질의 박막을 얻을 수 있다. 상기 플라즈마는 일례로 산소 플라즈마일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The method of forming the thin film may further include, for example, depositing the precursor compound for forming the thin film using plasma on the thin film formed on the substrate (wafer). thin film can be obtained. The plasma may be, for example, oxygen plasma, but is not limited thereto.

본 발명은 상기 박막 형성 방법을 통해 제조된 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 제공한다. 상기 반도체 기판은 예를 들어 디램 메모리(동적 랜덤 액세스 메모리, DRAM) 소자에 적용될 수 있으며, 이 경우 누설 전류가 방지되어 소자 성능이 개선될 수 있는 이점이 있다.The present invention provides a semiconductor substrate comprising a thin film manufactured through the above thin film forming method. The semiconductor substrate may be applied to, for example, a DRAM memory (dynamic random access memory, DRAM) device. In this case, leakage current is prevented and device performance can be improved.

상기 박막의 형성 방법을 통해 형성된 박막은 바람직한 일례로 두께가 20 nm 이하이고, 비저항 값이 0.1 내지 400 μΩ·cm이며, 이 범위 내에서 상기 박막의 박형화가 더욱 용이하고 박막의 전류 누설 방지가 더욱 용이한 이점이 있다.The thin film formed by the method of forming the thin film has a thickness of 20 nm or less and a specific resistance value of 0.1 to 400 μΩ·cm as a preferable example, and within this range, the thin film is more easily made thin and the current leakage of the thin film is further improved. It has the advantage of being easy.

상기 박막은 두께가 일례로 20 nm 이하, 바람직하게는 10 nm 이하, 보다 바람직하게는 5 nm 이하, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 nm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The thin film may have a thickness of, for example, 20 nm or less, preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and still more preferably 1 to 3 nm, and within this range, the thin film properties are excellent.

상기 박막은 비저항 값이 일례로 0.1 내지 400 μΩ·cm, 바람직하게는 50 내지 400 μΩ·cm, 보다 바람직하게는 200 내지 400 μΩ·cm, 더욱 바람직하게는 300 내지 400 μΩ·cm, 보다 더욱 바람직하게는 330 내지 380 μΩ·cm, 가장 바람직하게는 340 내지 370 μΩ·cm 일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The thin film has, for example, a resistivity value of 0.1 to 400 μΩ·cm, preferably 50 to 400 μΩ·cm, more preferably 200 to 400 μΩ·cm, even more preferably 300 to 400 μΩ·cm, even more preferably Preferably, it may be 330 to 380 μΩ·cm, and most preferably 340 to 370 μΩ·cm, and there is an excellent effect of thin film properties within this range.

상기 박막은 일례로 단일층 구조 또는 다층 구조일 수 있으며, 필요에 따라 선택할 수 있다.The thin film may have, for example, a single-layer structure or a multi-layer structure, and may be selected as necessary.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are presented to aid the understanding of the present invention, but the following examples are merely illustrative of the present invention and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, It goes without saying that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

[이트륨 화합물의 합성예][Synthesis example of yttrium compound]

1. 이트륨 화합물 1 : Cp(CH1. Yttrium compound 1: Cp(CH 22 )) 22 N(CHN(CH 33 )Y(NMe)Y(NMe 22 ))

1-1. Cp(CH1-1. Cp(CH 22 )) 22 N(CHN(CH 33 )Y(Cl)의 제조) Preparation of Y(Cl)

[반응식 1-1][Scheme 1-1]

Figure pat00004
Figure pat00004

[Cp(CH2)2NH(CH3)] 20 g (162.2 mmol)을 THF 100 ml에 투입하고 -20℃ 이하로 냉각 후, n-BuLi 용액(2.5 M) 129.6 ml를 투입하였다. 그 후, 상온에서 1 시간 동안 교반시켜 준비된 [Cp(CH2)2NH(CH3)]-Li 용액을, YCl3 31.6 g (162.2 mmol)이 100 ml의 THF에 용해된 용액이 든 플라스크에 천천히 첨가하고 3시간 동안 교반하였다. 얻어진 혼합물을 진공 건조시킨 후, 이를 톨루엔 300 ml에 투입하고, 상온에서 1시간 동안 교반 후, 이 과정에서 생성된 고체는 여과하여 걸러내고, 걸러낸 고체 생성물을 톨루엔 100ml로 세척하였다. 상기 고체 생성물을 걸러내고 남은 용액 및 상기 고체 생성물을 세척한 용액을 진공 하에 증발 건조시켜 화합물을 20 g을 수득하였다.(수율 51%) [Cp(CH 2 ) 2 NH(CH 3 )] 20 g (162.2 mmol) was added to 100 ml of THF, and after cooling to -20°C or less, 129.6 ml of n-BuLi solution (2.5 M) was added. Then, [Cp(CH 2 ) 2 NH(CH 3 )]-Li solution prepared by stirring at room temperature for 1 hour , YCl 3 31.6 g (162.2 mmol) was dissolved in 100 ml of THF in a flask containing a solution. It was added slowly and stirred for 3 hours. After the obtained mixture was vacuum-dried, it was added to 300 ml of toluene, stirred at room temperature for 1 hour, the solid produced in this process was filtered off, and the filtered solid product was washed with 100 ml of toluene. The solid product was filtered off and the remaining solution and the solution washed with the solid product were evaporated to dryness under vacuum to obtain 20 g of the compound. (Yield 51%)

1-2. Cp(CH1-2. Cp(CH 22 )) 22 N(CHN(CH 33 )Y(NMe)Y(NMe 22 )의 제조) manufacturing

[반응식 1-2][Scheme 1-2]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 1-1에서 제조된 (Cp(CH2)2N(CH3))Y(Cl) 10g (40.7 mmol)을 THF 50 ml에 투입하고 -20℃ 이하로 냉각시킨 후, 준비된 (NMe2)-Li 2.1 g(40.7 mmol)을 상기 용액에 천천히 적가시켰다. 상온에서 3시간 동안 교반시킨 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 다시 감압 건조시켜 연노란색을 띄는 화합물 6.5 g을 수득하였다.(수율 63%) 10 g (40.7 mmol) of (Cp(CH 2 ) 2 N(CH 3 ))Y(Cl) prepared in 1-1 was added to 50 ml of THF and cooled to -20°C or less, prepared (NMe 2 ) -Li 2.1 g (40.7 mmol) was slowly added dropwise to the solution. After stirring at room temperature for 3 hours, the solvent was removed under reduced pressure and dried again under reduced pressure to obtain 6.5 g of a pale yellow compound. (Yield 63%)

2. 이트륨 화합물 2 : (Cp(CH2. Yttrium compound 2: (Cp(CH 22 )) 33 N(CHN(CH 33 ))Y(NMe))Y(NMe 22 ))

2-1. Cp(CH2-1. Cp(CH 22 )) 33 N(CHN(CH 33 )Y(Cl)의 제조) Preparation of Y(Cl)

[반응식 2-1][Scheme 2-1]

Figure pat00006
Figure pat00006

[Cp(CH2)3NH(CH3)] 15 g (109.3 mmol)을 THF 75 ml에 투입한 후 -20℃ 이하로 냉각시킨다. 상기 용액에 n-BuLi 용액(2.5 M) 87.4 ml를 투입한 후 상온에서 2시간 동안 교반시켜 준비된 [Cp(CH2)3NH(CH3)]-Li 용액을, YCl3 21.3 g(109.3 mmol)이 80 ml의 THF에 용해된 용액이 든 플라스크에 천천히 적가하고 5시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 진공 건조시킨 후, 톨루엔을 200ml 넣고 상온에서 1시간 동안 교반하였다. 이 과정에서 생성된 고체는 여과하고 걸러내고, 걸러낸 고체 생성물을 톨루엔 80ml로 세척하였다. 상기 고체 생성물을 걸러내고 남은 용액 및 상기 고체 생성물을 세척한 용액을 진공 하에 증발 건조시켜 화합물을 11 g을 수득하였다.(수율 38.8%) [Cp(CH 2 ) 3 NH(CH 3 )] 15 g (109.3 mmol) was added to 75 ml of THF, and then cooled to -20°C or less. [Cp(CH 2 ) 3 NH(CH 3 )]-Li solution prepared by adding 87.4 ml of n-BuLi solution (2.5 M) to the solution and stirring at room temperature for 2 hours , YCl 3 21.3 g (109.3 mmol) ) was slowly added dropwise to a flask containing a solution dissolved in 80 ml of THF and stirred for 5 hours. After the mixture was vacuum dried, 200 ml of toluene was added and stirred at room temperature for 1 hour. The solid produced in this process was filtered and filtered, and the filtered solid product was washed with 80 ml of toluene. The solid product was filtered off and the remaining solution and the solution washed with the solid product were evaporated to dryness under vacuum to obtain 11 g of the compound. (yield 38.8%)

2-2. (Cp(CH2-2. (Cp(CH 22 )) 33 N(CHN(CH 33 ))Y(NMe))Y(NMe 22 )의 제조) manufacturing

[반응식 2-2][Scheme 2-2]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 2-1에서 제조된 (Cp(CH2)3N(CH3))Y(Cl) 11 g (42.4 mmol)을 THF 60 ml에 투입하고 -20℃ 이하로 냉각시킨 후, (NMe2)-Li 2.2 g (42.4 mmol)을 천천히 적가시켰다. 상온에서 3시간 동안 교반시킨 후 감압 하에서 용매를 제거하고, 감압 건조시켜 연노란색을 띄는 화합물 6.8 g을 수득하였다. (수율 60%) 11 g (42.4 mmol) of (Cp(CH 2 ) 3 N(CH 3 ))Y(Cl) prepared in 2-1 above was added to 60 ml of THF and cooled to -20°C or less, (NMe 2 ) -Li 2.2 g (42.4 mmol) was slowly added dropwise. After stirring at room temperature for 3 hours, the solvent was removed under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 6.8 g of a pale yellow compound. (yield 60%)

3. 이트륨 화합물 3 : (Cp(CH3. Yttrium compound 3: (Cp(CH 22 )) 22 N(CHN(CH 33 ))Y(Cp(CH))Y(Cp(CH) 22 )) 22 N(CHN(CH 33 )) 22 ))

(Cp(CH(Cp(CH 22 )) 22 N(CHN(CH 33 ))Y(Cp(CH))Y(Cp(CH) 22 )) 22 N(CHN(CH 33 )) 22 )의 제조) manufacturing

[반응식 3][Scheme 3]

Figure pat00008
Figure pat00008

Cp(CH2)2N(CH3)2 5.6g(40.7 mmol)을 THF 50ml에 투입한 후 -20℃ 이하로 냉각시키고, n-BuLi 용액(2.5 M) 16 ml를 투입하였다. 상온에서 2시간 동안 교반시켜 합성된 (Cp(CH2)2N(CH3)2)-Li 용액을, THF에 상기 1-1에서 제조된 (Cp(CH2)2N(CH3))Y(Cl)을 용해시킨 용액 150 ml에 천천히 적가시키고 밤새 상온에서 교반시켰다. 상기 용액을 감압 하에서 용매를 제거하고, 감압 건조시켜 연노란색을 띄는 화합물 7.7 g을 수득하였다. (수율 55%) Cp(CH 2 ) 2 N(CH 3 ) 2 5.6 g (40.7 mmol) was added to 50 ml of THF, cooled to -20°C or lower, and 16 ml of n-BuLi solution (2.5 M) was added. (Cp(CH 2 ) 2 N(CH 3 ) 2 )-Li solution synthesized by stirring at room temperature for 2 hours, prepared in 1-1 above (Cp(CH 2 ) 2 N(CH 3 )) in THF It was slowly added dropwise to 150 ml of a solution in which Y(Cl) was dissolved and stirred at room temperature overnight. The solvent was removed from the solution under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 7.7 g of a pale yellow compound. (Yield 55%)

Claims (13)

하기 화학식 1
[화학식 1]
Figure pat00009

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R3는 탄소수 3 내지 6의 할로겐 치환기를 갖는 리간드, 탄소수 3 내지 6의 알킬 아민 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 알콕사이드 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 아미딘 또는 이의 유도체, 구아니딘 또는 이의 유도체, 탄소수 4 내지 6의 시클릭 아민 또는 이의 유도체, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, n은 0 내지 4의 정수이다.)로 표시되는 것을 특징으로 하는
이트륨 화합물.
Formula 1
[Formula 1]
Figure pat00009

(In Formula 1, R 1 , R 2 and R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 6 alkyl group, and R 3 is a ligand having a C 3 to C 6 halogen substituent, an alkyl having 3 to 6 carbon atoms. Amine or derivative thereof, alkoxide or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, amidine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, guanidine or derivative thereof, cyclic amine or derivative thereof having 4 to 6 carbon atoms, and alkyl having 1 to 4 carbon atoms It is one selected from the group consisting of a cyclopendathienyl ligand substituted with an amine, and n is an integer of 0 to 4.)
Yttrium compound.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 R3는 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드인 것을 특징으로 하는
이트륨 화합물.
The method of claim 1,
In Formula 1, R 3 is a cyclopendathienyl ligand substituted with an alkyl amine having 1 to 4 carbon atoms.
Yttrium compound.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상온(25℃)에서 액체이고, 증기압(25℃)이 10 내지 300 mmHg인 것을 특징으로 하는
이트륨 화합물.
The method of claim 1,
The compound represented by Formula 1 is a liquid at room temperature (25 ℃), characterized in that the vapor pressure (25 ℃) of 10 to 300 mmHg
Yttrium compound.
하기 화학식 1
[화학식 1]
Figure pat00010

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R3는 탄소수 3 내지 6의 할로겐 치환기를 갖는 리간드, 탄소수 3 내지 6의 알킬 아민 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 알콕사이드 또는 이의 유도체, 탄소수 3 내지 6의 아미딘 또는 이의 유도체, 구아니딘 또는 이의 유도체, 탄소수 4 내지 6의 시클릭 아민 또는 이의 유도체, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬 아민이 치환된 시클로펜다티에닐 리간드로 이루어진 군에서 선택된 1종이고, n은 0 내지 4의 정수이다.)로 표시되는 이트륨 화합물을 증착 챔버 내로 주입하여 로딩(loading)된 기판의 표면에 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
Formula 1
[Formula 1]
Figure pat00010

(In Formula 1, R 1 , R 2 and R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 6 alkyl group, and R 3 is a ligand having a C 3 to C 6 halogen substituent, an alkyl having 3 to 6 carbon atoms. Amine or derivative thereof, alkoxide or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, amidine or derivative thereof having 3 to 6 carbon atoms, guanidine or derivative thereof, cyclic amine or derivative thereof having 4 to 6 carbon atoms, and alkyl having 1 to 4 carbon atoms It is one selected from the group consisting of an amine-substituted cyclopendathienyl ligand, and n is an integer of 0 to 4.) A yttrium compound represented by ) is injected into the deposition chamber and adsorbed on the surface of the loaded substrate characterized in that it comprises the step of
A method of forming a thin film.
제 4항에 있어서,
상기 박막은 4b족 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
5. The method of claim 4,
The thin film is characterized in that it contains a group 4b metal
A method of forming a thin film.
제 5항에 있어서,
상기 4b족 금속은 Zr, Hf 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
6. The method of claim 5,
The group 4b metal is characterized in that Zr, Hf or a mixture thereof
A method of forming a thin film.
제 4항에 있어서,
상기 이트륨 화합물 및 박막 형성용 전구체 화합물이 동시에 증착되는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
5. The method of claim 4,
characterized in that the yttrium compound and the precursor compound for forming a thin film are simultaneously deposited
A method of forming a thin film.
제 4항에 있어서,
상기 이트륨 화합물 및 박막 형성용 전구체 화합물이 순차적으로 증착되는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
5. The method of claim 4,
characterized in that the yttrium compound and the precursor compound for forming a thin film are sequentially deposited
A method of forming a thin film.
제 4항에 있어서,
상기 증착은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD)인 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
5. The method of claim 4,
The deposition is characterized in that chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD)
A method of forming a thin film.
제 4항에 있어서,
상기 증착은 200 내지 600℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는
박막 형성 방법.
5. The method of claim 4,
The deposition is characterized in that carried out at a temperature of 200 to 600 ℃
A method of forming a thin film.
제 4항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 박막 형성 방법으로 제조된 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 기판.
Claims 4 to 10, characterized in that it comprises a thin film manufactured by the method for forming a thin film according to any one of claims 4 to 10.
semiconductor substrate.
제 11항에 있어서,
상기 박막은 다층 구조인 것을 특징으로 하는
반도체 기판.
12. The method of claim 11,
The thin film is characterized in that the multi-layer structure
semiconductor substrate.
제 11항에 있어서,
상기 박막은 두께가 20 nm 이하이고, 비저항 값이 0.1 내지 400 μΩ·cm인 것을 특징으로 하는
반도체 기판.

12. The method of claim 11,
The thin film has a thickness of 20 nm or less and a specific resistance value of 0.1 to 400 μΩ·cm
semiconductor substrate.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240038327A (en) 2022-09-16 2024-03-25 에스케이트리켐 주식회사 Precursor comprisi ng for yttrium or actinoid containg thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060034775A (en) 2004-10-19 2006-04-26 주식회사 아이피에스 A method for depositing thin film on a wafer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060034775A (en) 2004-10-19 2006-04-26 주식회사 아이피에스 A method for depositing thin film on a wafer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240038327A (en) 2022-09-16 2024-03-25 에스케이트리켐 주식회사 Precursor comprisi ng for yttrium or actinoid containg thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20240060568A (en) 2022-09-16 2024-05-08 에스케이트리켐 주식회사 Precursor comprisi ng for yttrium or actinoid containg thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same

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