KR20210155136A - Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same - Google Patents

Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20210155136A
KR20210155136A KR1020200072260A KR20200072260A KR20210155136A KR 20210155136 A KR20210155136 A KR 20210155136A KR 1020200072260 A KR1020200072260 A KR 1020200072260A KR 20200072260 A KR20200072260 A KR 20200072260A KR 20210155136 A KR20210155136 A KR 20210155136A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
thin film
precursor
forming
containing thin
Prior art date
Application number
KR1020200072260A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박용주
김동현
김상호
황인천
강태형
이상경
Original Assignee
에스케이트리켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이트리켐 주식회사 filed Critical 에스케이트리켐 주식회사
Priority to KR1020200072260A priority Critical patent/KR20210155136A/en
Publication of KR20210155136A publication Critical patent/KR20210155136A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/18Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45553Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • H01L27/108
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

The present invention relates to a precursor for forming a metal-containing thin film comprising a metal-containing compound represented by the following chemical formula 1 or chemical formula 2, a metal-containing thin film using the precursor, a method for forming the same, and a semiconductor including the metal-containing thin film: [chemical formula 1] [chemical formula 2]. In the formulas 1 and 2, M is any one of Ti, Zr, Hf, Si, Ge, and Sn, each L is independently a hydrogen atom, a C_1-C_6 alkyl group, OR, NHR, NRR', or CF_3, each of R and R' is independently a hydrogen atom, a C_1-C_6 alkyl group, an alkenyl group, a vinyl group, or an allyl group, and X is O or NHR. The present invention can form a thin film with a high dielectric constant by reducing a content of impurities.

Description

고유전상수 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 금속 함유 박막 및 이의 형성 방법, 및 상기 금속 함유 박막을 포함하는 반도체 소자.{PRECURSOR FOR HIGH-K FILMS, METAL CONTAINING FILMS AND DEPOSITION METHOD OF THE SAME AND SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING THE SAME}A precursor for forming a high dielectric constant thin film, a metal-containing thin film using the same, and a method for forming the same, and a semiconductor device including the metal-containing thin film. SAME}

본 발명은 고유전상수(high-k) 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 금속 함유 박막 및 이의 형성 방법, 및 상기 금속 함유 박막을 포함하는 반도체 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 저온 공정으로 금속 함유 박막을 형성할 수 있는 고유전상수 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 금속 함유 박막 및 이의 형성 방법, 및 상기 금속 함유 박막을 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a precursor for forming a high-k thin film, a metal-containing thin film using the same, a method for forming the same, and a semiconductor device including the metal-containing thin film, and more particularly, to a metal-containing thin film using a low-temperature process It relates to a precursor for forming a high dielectric constant thin film capable of forming a thin film, a metal-containing thin film using the same, and a method for forming the same, and a semiconductor device including the metal-containing thin film.

최근 개발되는 트랜지스터는 소형화되고 있으며, 금속 게이트/고유전율 트랜지스터로 기술의 트렌드가 바뀌어 가고 있는 추세이다. 이에 따라 기존의 실리콘계 게이트 유전체로는 신뢰성을 확보하기 어려워 금속-함유 박막을 통해 종래의 유전체 재료에 비해 큰 정전용량의 확보가 가능한 박막을 제조하고 있다.Transistors that have been recently developed are becoming smaller, and the trend of technology is changing towards metal gate/high-k transistors. Accordingly, since it is difficult to secure reliability with the conventional silicon-based gate dielectric, a thin film capable of securing a larger capacitance than the conventional dielectric material is manufactured through a metal-containing thin film.

예를 들어, 대한민국 공개특허공보 10-2019-0074855호, 10-2019-0074856호, 대한민국 등록특허공보 10-0754012호 등에서는 ZrO2, HfO2 등의 4족 금속을 함유하는 고유전율 박막을 형성하는 기술을 개시하고 있는데, 이를 위하여 아민기를 함유하는 금속 착화합물을 전구체로 이용한 공정을 개발하고 있다.For example, in Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 10-2019-0074855, 10-2019-0074856, and Korean Patent Publication No. 10-0754012, a high dielectric constant thin film containing a Group 4 metal such as ZrO 2 and HfO 2 is formed. To this end, a process using a metal complex containing an amine group as a precursor is being developed.

그러나 이와 같은 종래기술에 따른 전구체를 이용하면 상대적으로 고온에서의 증착 공정을 수행해야 하는데, 고온 공정에서는 막 결정화도에 따른 순도가 높은 장점이 있으나, 소자가 미세화, 고용량화 되는 최근의 추세에는 부적합하므로 저온 공정에서의 증착이 가능하도록 할 필요가 있다. 그러나 저온 공정으로 증착을 수행하면, 막 결정화도가 낮아지고 불순물이 잔존하는 등의 문제점이 있어 이에 적합한 전구체의 개발이 필요한 실정이다.However, if the precursor according to the prior art is used, the deposition process must be performed at a relatively high temperature. In the high-temperature process, the purity according to the film crystallinity is high, but it is not suitable for the recent trend of device miniaturization and high capacity. It is necessary to enable deposition in the process. However, when the deposition is performed by a low-temperature process, there are problems such as a low film crystallinity and residual impurities, and thus it is necessary to develop a suitable precursor.

대한민국 공개특허공보 10-2019-0074855호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0074855 대한민국 공개특허공보 10-2019-0074856호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0074856 대한민국 등록특허공보 10-0754012호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0754012

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로, 저온 증착 공정에서도 빠른 흡착을 통해 핵 형성 밀도(nucleation density)가 높아 막 결정화도를 높일 수 있으며 리간드의 효율적인 배출을 통한 막 내의 불순물 함량을 감소시킴으로써 고유전상수의 박막을 형성하기에 적합한 금속 함유 전구체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been devised in consideration of the prior art as described above, and can increase film crystallinity due to high nucleation density through rapid adsorption even at low temperature deposition process, and reduce the content of impurities in the film through efficient discharging of ligand An object of the present invention is to provide a metal-containing precursor suitable for forming a thin film of high dielectric constant.

또한, 상기 전구체를 이용하여 저온 공정에서 고유전상수의 박막을 형성할 수 있는 공정을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a process capable of forming a high dielectric constant thin film in a low-temperature process using the precursor.

또한, 상기 박막 형성 공정에 의해 얻어진 금속 함유 박막 및 상기 박막을 함유하는 반도체 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a metal-containing thin film obtained by the above thin film forming step and a semiconductor device containing the thin film.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 함유 박막 형성용 전구체는 하기 화학식 1로 또는 화학식 2로 표시되는 금속 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The precursor for forming a metal-containing thin film of the present invention for achieving the above object is characterized in that it includes a metal-containing compound represented by Formula 1 or Formula 2 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1 내지 2에서 M은 Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn 중 어느 하나이며, L은 각각 독립적으로 수소원자, C1-C6의 알킬기, OR, NHR, NRR', 또는 CF3이며, R 및 R'는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1-C6의 알킬기, 알케닐기, 비닐기, 또는 알릴기이고, X는 O 또는 NHR이다.In Formulas 1 and 2, M is any one of Ti, Zr, Hf, Si, Ge, and Sn, and L is each independently a hydrogen atom, a C 1 -C 6 alkyl group, OR, NHR, NRR', or CF 3 and R and R' are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 6 alkyl group, an alkenyl group, a vinyl group, or an allyl group, and X is O or NHR.

이때, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체는 3차 아민, 에테르, C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 방향족 화합물에서 선택되는 용매를 포함할 수 있으며, 상기 용매는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.In this case, the precursor for forming the metal-containing thin film may include a solvent selected from tertiary amines, ethers, C 1 -C 16 saturated or unsaturated hydrocarbons, and aromatic compounds, and the solvent is the precursor for forming the metal-containing thin film. It may be included in an amount of 1 to 99% by weight based on the total weight.

또한, 본 발명에 따른 금속 함유 박막은 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 기판 상에 증착하는 단계를 포함하여 형성되는 것으로서, 상기 금속 함유 박막은 원자층 증착(ALD) 또는 화학 기상 증착(CVD)에 의해 증착될 수 있다.In addition, the metal-containing thin film according to the present invention is formed by depositing the precursor for forming the metal-containing thin film on a substrate, and the metal-containing thin film is formed by atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD). can be deposited by

이때, 상기 증착하는 단계는 350℃ 이하의 온도에서 증착 공정을 수행할 수 있다.In this case, the deposition may be performed at a temperature of 350° C. or less.

또한, 본 발명에 따른 반도체 소자는 상기 금속 함유 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that it includes the metal-containing thin film.

본 발명에 따른 금속 함유 전구체를 이용하면 저온 증착 공정에서도 빠른 흡착을 통해 핵 형성 밀도(nucleation density)가 높아 막 결정화도를 높일 수 있으며 리간드의 효율적인 배출을 통해 막 내의 불순물의 함량을 감소시켜 고유전상수의 박막을 형성할 수 있다.When the metal-containing precursor according to the present invention is used, the film crystallinity can be increased due to high nucleation density through rapid adsorption even in the low-temperature deposition process, and the content of impurities in the film is reduced through efficient discharging of ligands to increase the high dielectric constant. A thin film can be formed.

또한, 상기 전구체를 이용한 공정을 통해 저온 공정에서 고유전상수의 박막을 형성할 수 있으며, 상기 박막 형성 공정에 의해 얻어진 금속 함유 박막 및 상기 박막을 함유하는 반도체 소자를 제공할 수 있다.In addition, a thin film having a high dielectric constant can be formed in a low-temperature process through the process using the precursor, and a metal-containing thin film obtained by the thin film forming process and a semiconductor device containing the thin film can be provided.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. 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 concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따른 금속 함유 박막 형성용 전구체는 하기 화학식 1로 또는 화학식 2로 표시되는 금속 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The precursor for forming a metal-containing thin film according to the present invention is characterized in that it includes a metal-containing compound represented by Formula 1 or Formula 2 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 1 내지 2에서 M은 Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn 중 어느 하나이며, L은 각각 독립적으로 수소원자, C1-C6의 알킬기, OR, NHR, NRR', 또는 CF3이며, R 및 R'는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1-C6의 알킬기, 알케닐기, 비닐기, 또는 알릴기이고, X는 O 또는 NHR이다.In Formulas 1 and 2, M is any one of Ti, Zr, Hf, Si, Ge, and Sn, and L is each independently a hydrogen atom, a C 1 -C 6 alkyl group, OR, NHR, NRR', or CF 3 and R and R' are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 6 alkyl group, an alkenyl group, a vinyl group, or an allyl group, and X is O or NHR.

상기 화학식 1 내지 2로 표시되는 화합물은 중심 금속 원자가 4족 또는 14족 원소로서 이러한 화합물을 전구체로 이용하면 4족 또는 14족 원소의 금속 박막, 산화물 박막, 질화물 박막 또는 산질화물 박막을 형성할 수 있게 된다.The compounds represented by Chemical Formulas 1 and 2 have a central metal atom as a Group 4 or 14 element, and when such a compound is used as a precursor, a metal thin film, an oxide thin film, a nitride thin film or an oxynitride thin film of a Group 4 or 14 element can be formed. there will be

상기 화학식 1 및 화학식 2는 중심 금속 원자에 대하여 관능기가 고리 구조를 형성하되 3원자 고리 또는 4원자 고리 구조를 형성하기 때문에 5원자 고리나 6원자 고리 구조에 비해 안정성이 낮은 특성을 가진다. 이로 인하여 상대적으로 저온에서 분해가 가능하여 저온 증착 공정에 적합한 특성을 나타낸다.In Chemical Formulas 1 and 2, since the functional group forms a ring structure with respect to the central metal atom, but forms a 3-membered ring or a 4-membered ring structure, stability is lower than that of a 5-membered ring or 6-membered ring structure. Due to this, it is possible to decompose at a relatively low temperature, and thus exhibits properties suitable for a low-temperature deposition process.

화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은 고리 구조를 형성하고 있으므로, 초기 흡착 단계에서 상기 고리 부분과 기판의 표면이 먼저 흡착하며, 초기 흡착이 일어난 후 L 사이트가 반응물과 반응하면서 막을 형성할 수 있다.Since the compounds represented by Chemical Formulas 1 and 2 form a ring structure, the ring portion and the surface of the substrate are adsorbed first in the initial adsorption step, and after the initial adsorption occurs, the L site reacts with the reactant to form a film.

따라서 상기 화합물의 고리 구조와 더불어 상기 L 사이트에 의해 전구체의 물성이 달라질 수 있으며, 본 발명에서는 상기 L 사이트에 각각 독립적으로 수소원자, C1-C6의 알킬기, OR, NHR, NRR', 또는 CF3가 결합하도록 할 수 있다. 상기 L 사이트의 관능기는 고리 구조의 크기, 종류, 고리 구조에 결합하는 관능기의 종류에 따라 달라질 수 있다.Therefore, in addition to the ring structure of the compound, the physical properties of the precursor may vary depending on the L site, and in the present invention, each independently a hydrogen atom, a C 1 -C 6 alkyl group, OR, NHR, NRR', or It can allow CF 3 to bind. The functional group of the L site may vary depending on the size and type of the ring structure, and the type of the functional group bonded to the ring structure.

특히, 화학식 2로 표시되는 화합물의 경우, 중심 금속 원자에 대해 2개의 질소 원자가 결합하는 구조를 이룰 수도 있지만, X 사이트에 O 또는 NHR의 관능기가 결합함으로써 전구체의 물성을 달리할 수 있다. 이러한 관능기의 선택은 공정 조건과 증착하고자 하는 금속 원자의 종류, 박막의 종류에 따라 결정된다.In particular, in the case of the compound represented by Chemical Formula 2, a structure in which two nitrogen atoms are bonded to a central metal atom may be formed, but the physical properties of the precursor may be different by bonding a functional group of O or NHR to the X site. The selection of such a functional group is determined according to process conditions, the type of metal atoms to be deposited, and the type of the thin film.

화학식 2로 표시되는 화합물에 있어서, X가 NHR인 경우에는 화학식 2-1로 표시되는 화합물을 형성할 수 있고, O인 경우에는 화학식 2-2로 표시되는 화합물을 형성할 수 있다. 또한, R로서 알킬기 대신 알케닐기를 사용할 수도 있는데, 이 경우, 화학식 2-3으로 표시되는 화합물을 형성할 수도 있다. 또한, 도시되지 않았으나, R로서 알킬기, 비닐기나 알릴기가 결합한 화학 구조를 형성할 수도 있다.In the compound represented by Formula 2, when X is NHR, the compound represented by Formula 2-1 may be formed, and when O, the compound represented by Formula 2-2 may be formed. In addition, an alkenyl group may be used instead of an alkyl group as R, and in this case, a compound represented by Formula 2-3 may be formed. In addition, although not shown, as R, a chemical structure in which an alkyl group, a vinyl group, or an allyl group is bonded may be formed.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure pat00007
Figure pat00007

즉, 상기 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 금속 화합물은 250℃ 이하에서 기화가 가능하므로 상대적으로 저온에서도 증착 공정을 수행할 수 있다.That is, since the metal compound represented by Chemical Formulas 1 to 2 can be vaporized at 250° C. or less, the deposition process can be performed even at a relatively low temperature.

또한, 상기 금속 화합물은 관능기의 종류에 따라 점도가 높거나 고체 상태의 화합물을 형성할 수 있다. 이 경우, 공급 효율을 향상시키거나 저온에서 공급하기 위하여 용매를 혼합할 수도 있다. 용매를 혼합하는 경우, 상기 용매로는 3차 아민, 에테르, C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 방향족 화합물에서 선택되는 용매를 사용할 수 있다.In addition, the metal compound may form a compound having a high viscosity or a solid state depending on the type of the functional group. In this case, a solvent may be mixed to improve the supply efficiency or to supply at a low temperature. In the case of mixing the solvent, a solvent selected from tertiary amines, ethers, C 1 -C 16 saturated or unsaturated hydrocarbons, and aromatic compounds may be used.

상기 용매는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 분산 또는 용해시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 또한, 상기 C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소의 예로는 펜탄, 헵탄, 옥탄, 톨루엔 등을 들 수 있으며, 3차 아민으로는 디메틸에틸아민, 트리에틸아민 등을 들 수 있다.As the solvent, any solvent capable of dispersing or dissolving the precursor for forming the metal-containing thin film may be used. In addition, examples of the C 1 -C 16 saturated or unsaturated hydrocarbon include pentane, heptane, octane, and toluene, and examples of the tertiary amine include dimethylethylamine and triethylamine.

상기 용매는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매를 포함하거나 포함하지 않는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체는 다양한 수단에 의해 챔버 내로 공급함으로써 증착 공정을 수행할 수 있다.The solvent may be included in an amount of 1 to 99 wt%, preferably 1 to 50 wt%, based on the total weight of the precursor for forming a metal-containing thin film. The deposition process may be performed by supplying the precursor for forming the metal-containing thin film, including or not including the solvent, into the chamber by various means.

상기 증착 공정을 통한 박막 형성 방법은 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 기판 상에 통상의 증착 공정에 의한 박막의 제조방법에 따라 실시될 수 있으며, 구체적으로는 화학증착법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 방법으로 실시될 수 있다. 특히, 바람직하게는 원자층 증착법으로 제조할 수 있다.The method of forming a thin film through the deposition process may be performed according to a method of manufacturing a thin film by a conventional deposition process on a substrate using the precursor for forming a metal-containing thin film, and specifically, chemical vapor deposition (CVD). ) or an atomic layer deposition (ALD) method. In particular, preferably, it can be prepared by an atomic layer deposition method.

상기 증착하는 단계는 챔버 내에 기판을 위치하는 단계, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 상기 챔버 내에 위치한 기판 위로 공급하는 단계, 상기 챔버 내에 반응성 기체 또는 반응성 기체의 플라즈마를 공급하는 단계, 상기 챔버 내에서 열 처리, 플라즈마 처리 및 광 조사 중 어느 하나 또는 그 이상의 수단에 의해 처리하는 단계를 포함하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 증착 공정은 350℃ 이하에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 250℃, 더욱 바람직하게는 150 내지 250℃의 온도 범위에서 증착 공정을 수행할 수 있다. 따라서 상대적으로 저온 증착 공정이 가능하게 된다.The depositing may include placing a substrate in a chamber, supplying the precursor for forming the metal-containing thin film onto the substrate located in the chamber, supplying a reactive gas or plasma of the reactive gas into the chamber, in the chamber It can be carried out including the step of treating by any one or more means of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation. In this case, the deposition process may be performed at 350° C. or less, preferably at 300° C. or less, more preferably at 250° C., and more preferably at a temperature range of 150 to 250° C. Accordingly, a relatively low temperature deposition process is possible.

상기와 같은 증착 공정에서는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체가 도입되고 초기 화학 흡착 단계에서 상기 금속 원자를 중심으로 하는 결합 부분에서의 개환 반응(ring opening)이 일어나게 되는데, 이를 통해 빠른 속도로 표면 흡착 사이트와 흡착 반응이 일어날 수 있게 된다. 이후 중간 상태를 경유하여 반응성 기체에 의해 금속막, 금속 산화막, 금속 질화막 또는 금속 산질화막이 형성되게 된다.In the deposition process as described above, the precursor for forming the metal-containing thin film is introduced, and in the initial chemical adsorption step, a ring opening reaction occurs at the bonding portion centered on the metal atom, through which the surface adsorption site rapidly occurs. and adsorption reactions can occur. Thereafter, a metal film, a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film is formed by the reactive gas through the intermediate state.

상기 금속은 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물에 함유되는 중심 금속 원자가 될 수 있으며, 구체적으로는 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 등의 4족 금속 원자, 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn) 등의 14족 금속 원자를 들 수 있다. 또한, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물의 금속 원자의 종류를 달리함으로써 2종 이상의 금속을 함유하는 박막을 형성할 수도 있다.The metal may be a central metal atom contained in the compound represented by Chemical Formula 1 or 2, specifically, a Group 4 metal atom such as titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), silicon (Si) , and group 14 metal atoms such as germanium (Ge) and tin (Sn). In addition, a thin film containing two or more types of metals may be formed by changing the types of metal atoms of the compound represented by Formula 1 or 2 above.

상기 금속 함유 박막 형성을 위한 기판으로는 기술적 작용으로 인하여 금속 함유 박막에 의해 코팅될 필요가 있는, 반도체 제조에 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로는 규소 기판(Si), 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.The substrate for forming the metal-containing thin film may be used without any particular limitation as long as it is used in semiconductor manufacturing, which needs to be coated with a metal-containing thin film due to a technical action. Specifically, a silicon substrate (Si), 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 such as a platinum substrate (Pt), a palladium substrate (Pd), a rhodium substrate (Rh), or a gold substrate (Au) may be used.

상기 금속 함유 박막 형성용 전구체는 휘발된 기체 형태로 이송될 수 있고, 직접 액체 주입 방법 또는 액체 이송 방법이 이용될 수 있다. 직접 액체 주입 방법의 경우 화학식 1 또는 2로 표시되는 금속 화합물을 그대로 전구체로서 이용할 수 있고, 상기 액체 이송 방법의 경우 상기 용매를 함유하는 전구체를 이용할 수 있다. 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 휘발된 기체로 이송하는 방법은 상기 전구체가 들어 있는 용기를 항온조에 넣은 후 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 또는 질소 등의 비활성 가스로 버블링하여 전구체를 증발시킨 후 금속 박막 형성용 기판 위로 이송시키거나, 또는 액체운반시스템(LDS: Liquid Delivery System)을 사용하여 전구체를 기화기를 통해 기상으로 변화시킨 후 금속 박막 형성용 기판 위로 이송시킴으로써 실시될 수 있다.The precursor for forming the metal-containing thin film may be transferred in the form of a volatilized gas, and a direct liquid injection method or a liquid transfer method may be used. In the case of the direct liquid injection method, the metal compound represented by Chemical Formula 1 or 2 may be used as a precursor as it is, and in the case of the liquid transfer method, a precursor containing the solvent may be used. The method of transferring the precursor for forming a metal-containing thin film to a volatilized gas is a method of evaporating the precursor by placing the container containing the precursor in a thermostat and then bubbling with an inert gas such as helium, neon, argon, krypton, xenon or nitrogen. Then, it can be carried out by transferring it onto the substrate for forming the metal thin film, or by using a liquid delivery system (LDS) to change the precursor into a gas phase through a vaporizer and then transfer it onto the substrate for forming the metal thin film.

또한, 용매를 함유하는 경우, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 구성하는 용매의 비점, 밀도 및 증기압 조건을 고려하여 금속 함유 박막 형성용 전구체의 점도 감소 효과 및 휘발성 개선 효과를 향상하고, 이를 통해, 증착된 박막의 균일성(uniformity) 및 단차피복(step coverage) 특성이 개선된 박막의 형성을 할 수 있도록 용매 및 함량을 결정하는 것이 바람직하다. In addition, in the case of containing a solvent, the effect of reducing the viscosity and improving the volatility of the precursor for forming a metal-containing thin film is improved in consideration of the boiling point, density, and vapor pressure conditions of the solvent constituting the precursor for forming the metal-containing thin film, and through this, It is preferable to determine the solvent and the content so that a thin film having improved uniformity and step coverage characteristics of the deposited thin film can be formed.

또한, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체를 챔버 내에 공급할 때, 최종 형성되는 금속 박막에서의 전기적 특성, 즉 정전용량을 더욱 개선시키기 위하여 제2 금속 전구체로서 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 란탄족 원자로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속 전구체를 선택적으로 더 공급할 수도 있다. 상기 제2 금속 전구체는 상기 금속을 포함하는 알킬아미드계 화합물 또는 알콕시계 화합물 일 수 있다. 일례로 상기 금속이 Si인 경우 제2금속 전구체로 SiH(N(CH3)2)3, Si(N(C2H5)2)4, Si(N(C2H5)(CH3))4, Si(N(CH3)2)4, Si(OC4H9)4, Si(OC2H5)4, Si(OCH3)4, Si(OC(CH3)3)4 등이 사용될 수 있다.In addition, when the precursor for forming the metal-containing thin film is supplied to the chamber, silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Si), titanium (Ti), germanium ( A metal precursor including at least one metal selected from Ge), strontium (Sr), niobium (Nb), barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and a lanthanide atom may be optionally further supplied. The second metal precursor may be an alkylamide-based compound or an alkoxy-based compound containing the metal. For example, when the metal is Si, the second metal precursor is SiH(N(CH 3 ) 2 ) 3 , Si(N(C 2 H 5 ) 2 ) 4 , Si(N(C 2 H 5 )(CH 3 ) ) 4 , Si(N(CH 3 ) 2 ) 4 , Si(OC 4 H 9 ) 4 , Si(OC 2 H 5 ) 4 , Si(OCH 3 ) 4 , Si(OC(CH 3 ) 3 ) 4 , etc. this can be used

상기 제2 금속 전구체의 공급은 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 공급 방법과 동일한 방법으로 실시될 수 있으며, 상기 제2 금속 전구체는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체와 함께 박막 형성용 기판 위로 공급될 수도 있고, 또는, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 공급 완료 이후 순차적으로 공급될 수도 있다.The supply of the second metal precursor may be performed in the same manner as the supply method of the precursor for forming a metal-containing thin film, and the second metal precursor may be supplied on the substrate for forming a thin film together with the precursor for forming the metal-containing thin film. Alternatively, it may be sequentially supplied after the supply of the precursor for forming the metal-containing thin film is completed.

상기와 같은 금속 함유 박막 형성용 전구체 및 선택적으로 제2 금속 전구체는 상기 금속막 형성용 기판과 접촉시키기 위해 반응 챔버 내로 공급되기 전까지 100 내지 200℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 전구체가 기화 상태를 유지하여 응축되지 않는 온도를 유지하는 것이 바람직하다.The precursor for forming the metal-containing thin film as described above and optionally the second metal precursor are preferably maintained at a temperature of 100 to 200° C. before being supplied into the reaction chamber in order to contact the substrate for forming the metal film. In addition, it is preferable to maintain a temperature at which the precursor is not condensed by maintaining the vaporized state.

또한, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 공급 단계 후 반응성 가스의 공급에 앞서, 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체 및 선택적으로 제2 금속 전구체의 기판 위로의 이동을 돕거나, 반응기 내가 증착에 적절한 압력을 갖도록 하며, 또한, 챔버 내에 존재하는 불순물 등을 외부로 방출시키기 위하여, 반응기 내에 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등의 불활성 기체를 퍼지하는 공정이 실시될 수 있다. 이때 불활성 기체의 퍼지는 반응기내 압력이 1 내지 5Torr가 되도록 실시되는 것이 바람직하다.In addition, before the supply of the reactive gas after the supplying of the precursor for forming the metal-containing thin film, the precursor for forming the metal-containing thin film and optionally the second metal precursor are helped to move onto the substrate, or a pressure suitable for deposition in the reactor is applied. Also, in order to discharge impurities present in the chamber to the outside, a process of purging an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He) in the reactor may be performed. At this time, it is preferable that the inert gas is purged so that the pressure in the reactor is 1 to 5 Torr.

상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 공급 완료 후 반응성 가스를 반응기 내로 공급하고, 반응성 가스의 존재 하에서 열처리, 플라즈마 처리 및 광 조사로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 처리 공정을 실시한다.After the supply of the precursor for forming the metal-containing thin film is completed, a reactive gas is supplied into the reactor, and one type of treatment process selected from the group consisting of heat treatment, plasma treatment, and light irradiation is performed in the presence of the reactive gas.

상기 반응성 가스로는 수증기(H2O), 산소(O2), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 수소(H2), 암모니아(NH3), 일산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 이산화질소(NO2), 히드라진(N2H4), 및 실란(SiH4) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 수증기, 산소, 오존 등과 같은 산화성 가스 존재 하에서 실시될 경우 산화물의 박막이 형성될 수 있고, 수소, 암모니아, 히드라진, 실란 등의 환원성 가스 존재 하에서 실시되는 경우 금속 단체 또는 질화물의 박막이 형성될 수 있다.As the reactive gas, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hydrogen (H 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen monoxide (NO), nitrous oxide Any one of nitrogen (N 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrazine (N 2 H 4 ), and silane (SiH 4 ) or a mixture thereof may be used. When carried out in the presence of an oxidizing gas such as water vapor, oxygen, ozone, etc., a thin film of oxide may be formed, and when carried out in the presence of a reducing gas such as hydrogen, ammonia, hydrazine, or silane, a thin film of a simple metal or nitride may be formed. have.

또한, 상기 열처리, 플라즈마 처리 또는 광조사의 처리 공정은 금속 함유 박막 형성용 전구체의 증착을 위한 열에너지를 제공하기 위한 것으로, 통상의 방법에 따라 실시될 수 있다. 바람직하게는, 충분한 성장 속도로, 목적하는 물리적 상태와 조성을 갖는 박막을 제조하기 위해서는 반응기내 기판의 온도가 100 내지 1,000℃ 바람직하게는 200 내지 500℃가 되도록 상기 처리 공정을 실시하는 것이 바람직하다.In addition, the heat treatment, plasma treatment, or the treatment process of light irradiation is to provide thermal energy for deposition of a precursor for forming a metal-containing thin film, and may be performed according to a conventional method. Preferably, in order to produce a thin film having a desired physical state and composition at a sufficient growth rate, it is preferable to carry out the above treatment process so that the temperature of the substrate in the reactor is 100 to 1,000°C, preferably 200 to 500°C.

또한, 상기 처리 공정 시에도 전술한 바와 같이 반응성 가스의 기판 위로의 이동을 돕거나, 반응기 내가 증착에 적절한 압력을 갖도록 하며, 또한 반응기내 존재하는 불순물 또는 부산물 등을 외부로 방출시키기 위하여, 반응기 내에 아르곤(Ar), 질소(N2), 또는 헬륨(He) 등의 불활성 기체를 퍼지하는 공정이 실시될 수 있다.In addition, in the treatment process, as described above, in order to help the movement of the reactive gas onto the substrate, to have an appropriate pressure for deposition in the reactor, and to discharge impurities or by-products present in the reactor to the outside, A process of purging an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He) may be performed.

상기와 같은, 금속 함유 박막 형성용 전구체의 투입, 반응성 가스의 투입, 그리고 불활성 기체의 투입 처리 공정은 1 사이클로 하여. 1 사이클 이상 반복 실시함으로써 금속 함유 박막이 형성될 수 있다.As described above, the input of the precursor for forming a metal-containing thin film, the input of the reactive gas, and the input of the inert gas are performed as one cycle. By repeating one cycle or more, a metal-containing thin film can be formed.

구체적으로, 반응성 가스로서 산화성 가스를 사용할 경우 제조되는 금속 함유 박막은 하기 화학식 3의 금속 산화물을 포함할 수 있다:Specifically, when an oxidizing gas is used as the reactive gas, the metal-containing thin film prepared may include a metal oxide of Formula 3 below:

[화학식 3][Formula 3]

(M1-aM"a)Ob (M 1-a M" a )O b

상기 화학식 3에서, a는 0 ≤ a < 1 이고, b는 0 < b ≤ 2 이며, M는 4족 또는 14족 원소인 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn)에서 선택된 것이며, M"는 제2 금속 전구체로부터 유도되는 것으로, 규소(Si), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 스트론튬(Sr), 니오브(Nb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 또는 탄탈륨(Ta) 원자로부터 선택된 것이다.In Formula 3, a is 0 ≤ a < 1, b is 0 < b ≤ 2, and M is a group 4 or 14 element titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), silicon (Si ), germanium (Ge), and tin (Sn), and M" is derived from the second metal precursor, silicon (Si), titanium (Ti), germanium (Ge), strontium (Sr), niobium (Nb) ), barium (Ba), hafnium (Hf), or tantalum (Ta) atoms.

이러한 금속 함유 박막의 제조방법은 저온 증착 공정에서도 빠른 초기 흡착 속도를 나타내는 화학 구조를 가진 금속 함유 박막 형성용 전구체를 이용한 것이므로, 저온 증착 공정에서도 빠른 흡착을 통해 핵 형성 밀도(nucleation density)가 높아 막 결정화도를 높일 수 있으며 리간드의 효율적인 배출을 통해 막 내의 불순물의 함량을 감소시켜 고유전상수의 박막을 형성할 수 있고, 이러한 전구체를 이용한 공정을 통해 저온 공정에서도 고유전상수의 박막을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명의 제조방법에 따라 형성된 금속 함유 박막은 반도체 소자에서의 고유전율의 물질막, 특히 반도체 메모리 소자에서의 DRAM, CMOS 등에 유용하다.This method of manufacturing a metal-containing thin film uses a precursor for forming a metal-containing thin film having a chemical structure that exhibits a fast initial adsorption rate even in a low-temperature deposition process. The crystallinity can be increased and the content of impurities in the film can be reduced through efficient discharging of the ligand to form a thin film of high dielectric constant. Therefore, the metal-containing thin film formed according to the manufacturing method of the present invention is useful as a material film having a high dielectric constant in a semiconductor device, in particular, a DRAM, CMOS, or the like in a semiconductor memory device.

또 다른 실시형태로서, 상기 금속 함유 박막의 형성 방법에 의해 형성된 금속 함유 박막, 및 상기 박막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 일례로 상기 반도체 소자는 임의 접근 메모리(RAM)용 금속 절연체 금속(MIM)을 포함하는 반도체 소자일 수 있다.As another embodiment, a metal-containing thin film formed by the method for forming the metal-containing thin film, and a semiconductor device including the thin film are provided. For example, the semiconductor device may be a semiconductor device including a metal insulator metal (MIM) for random access memory (RAM).

또한, 상기 반도체 소자는 소자내 DRAM 등 고유전특성이 요구되는 물질막에 본 발명에 따른 금속 함유 박막을 포함하는 것을 제외하고는 통상의 반도체 소자의 구성과 동일하므로, 본 명세서에서는 반도체 소자의 구성에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, since the semiconductor device has the same configuration as a typical semiconductor device, except that the metal-containing thin film according to the present invention is included in a material film requiring high dielectric properties such as DRAM in the device, the configuration of the semiconductor device in the present specification A detailed description of the will be omitted.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시형태를 들어 설명하였으나, 상기 실시형태들에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications are made by those skilled in the art within the scope of not departing from the spirit of the present invention. and can be changed. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the present invention and the appended claims.

Claims (8)

하기 화학식 1로 또는 화학식 2로 표시되는 금속 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성용 전구체.

[화학식 1]
Figure pat00008


[화학식 2]
Figure pat00009


상기 화학식 1 내지 2에서 M은 Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn 중 어느 하나이며, L은 각각 독립적으로 수소원자, C1-C6의 알킬기, OR, NHR, NRR', 또는 CF3이며, R 및 R'는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1-C6의 알킬기, 알케닐기, 비닐기, 또는 알릴기이고, X는 O 또는 NHR이다.
A precursor for forming a metal-containing thin film comprising a metal-containing compound represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2.

[Formula 1]
Figure pat00008


[Formula 2]
Figure pat00009


In Formulas 1 and 2, M is any one of Ti, Zr, Hf, Si, Ge, and Sn, and L is each independently a hydrogen atom, a C 1 -C 6 alkyl group, OR, NHR, NRR', or CF 3 and R and R' are each independently a hydrogen atom or a C 1 -C 6 alkyl group, an alkenyl group, a vinyl group, or an allyl group, and X is O or NHR.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 함유 박막 형성용 전구체는 3차 아민, 에테르, C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 방향족 화합물에서 선택되는 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성용 전구체.
The method according to claim 1,
The precursor for forming a metal-containing thin film is a precursor for forming a metal-containing thin film, characterized in that it comprises a solvent selected from tertiary amines, ethers, C 1 -C 16 saturated or unsaturated hydrocarbons, and aromatic compounds.
청구항 2에 있어서,
상기 용매는 상기 금속 함유 박막 형성용 전구체의 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성용 전구체.
3. The method according to claim 2,
The solvent is a precursor for forming a metal-containing thin film, characterized in that it is included in an amount of 1 to 99% by weight based on the total weight of the precursor for forming a metal-containing thin film.
청구항 1 또는 2에 따른 금속 함유 박막 형성용 전구체를 기판 상에 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성 방법.
A method for forming a metal-containing thin film comprising depositing the precursor for forming the metal-containing thin film according to claim 1 or 2 on a substrate.
청구항 4에 있어서,
상기 금속 함유 박막은 원자층 증착(ALD) 또는 화학 기상 증착(CVD)에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성 방법.
5. The method according to claim 4,
wherein the metal-containing thin film is deposited by atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD).
청구항 4에 있어서,
상기 증착하는 단계는 350℃ 이하의 온도에서 증착 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 함유 박막 형성 방법.
5. The method according to claim 4,
The depositing step is a method of forming a metal-containing thin film, characterized in that performing the deposition process at a temperature of 350 ℃ or less.
청구항 4에 따른 금속 함유 박막 형성 방법에 의해 제조된 금속 함유 박막.
A metal-containing thin film produced by the method for forming a metal-containing thin film according to claim 4.
청구항 7에 따른 금속 함유 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
A semiconductor device comprising the metal-containing thin film according to claim 7 .
KR1020200072260A 2020-06-15 2020-06-15 Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same KR20210155136A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072260A KR20210155136A (en) 2020-06-15 2020-06-15 Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200072260A KR20210155136A (en) 2020-06-15 2020-06-15 Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210155136A true KR20210155136A (en) 2021-12-22

Family

ID=79164130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200072260A KR20210155136A (en) 2020-06-15 2020-06-15 Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210155136A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100754012B1 (en) 2006-09-04 2007-09-03 포항공과대학교 산학협력단 Method for forming high dielectric thin layer
KR20190074856A (en) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 원익아이피에스 Methods of forming thin film
KR20190074855A (en) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 원익아이피에스 Methods of forming thin film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100754012B1 (en) 2006-09-04 2007-09-03 포항공과대학교 산학협력단 Method for forming high dielectric thin layer
KR20190074856A (en) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 원익아이피에스 Methods of forming thin film
KR20190074855A (en) 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 원익아이피에스 Methods of forming thin film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101003214B1 (en) Systems and methods for forming metal oxides using alcohols
KR101274330B1 (en) Atomic layer deposition using alkaline earth metal beta-diketiminate precursors
KR101179774B1 (en) Vapor deposition methods for forming a metal-containing layer on a substrate
EP1532291B1 (en) Systems and methods for forming metal oxides using metal organo-amines and metal organo-oxides
US7837797B2 (en) Systems and methods for forming niobium and/or vanadium containing layers using atomic layer deposition
US11972941B2 (en) Precursor solution for thin film deposition and thin film forming method using same
KR20210041843A (en) Novel precursor for metal containing thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same
JP2007502021A (en) Method for depositing material on substrate and method for forming layer on substrate
KR20210155106A (en) Lanthanide precursor and lanthanide-containing film using the same and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same
KR20190108281A (en) Precursor composition for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20210056576A (en) Metal precursor for forming thin film, thin film composition comprising the same and method for forming thin film thereof
KR20210155136A (en) Precursor for high-k films, metal containing films and deposition method of the same and semiconductor device comprising the same
KR102544077B1 (en) Precursor composition for film deposition and methods of forming a film using the same
KR20210041830A (en) Precursor for group 5 metal containing thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR102622013B1 (en) Precursor for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20210064658A (en) Precursor for silicon-containing film deposition, deposition method of silicon-containing film and semiconductor device of the same
KR20210064623A (en) Precursor for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
JP7262912B2 (en) Precursor composition for forming a metal film, method for forming a metal film using the same, and semiconductor device including the metal film
KR20210041809A (en) Precursor for silicon containing thin film, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20210100804A (en) Precursor for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20240073582A (en) Precursor comprising amidinate ligand for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR100582405B1 (en) Capacitor and method for fabricating the same
KR20230113111A (en) Metal precursor compound including cyclopentadienyl ligand and deposition method for preparing film using the same
KR20220157858A (en) Precursor for film deposition, deposition method of film and semiconductor device of the same
KR20100121394A (en) Deposition of ta- or nb-doped high-k films