KR20220097266A - 재료 증착을 위한 조성물, 합성 방법 및 용도 - Google Patents

재료 증착을 위한 조성물, 합성 방법 및 용도 Download PDF

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크레이그 휘튼
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 개시는, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 조성물에 관한 것이다. 조성물은 금속 알킬 전구체를 포함하며, 여기서 금속 알킬 전구체는 한 개의 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형을 포함한다. 제1 리간드 유형은, 세 개의 탄소 원자에 결합되는 탄소 원자를 통해 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은, 선형 C1 내지 C4 알킬이다. 13족 금속 원자는 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드에 결합되고, 조성물에서 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이다. 또한, 본 개시는, 조성물의 제조 방법 및 이의 용도뿐만 아니라, 기판 상에 재료를 증착하는 방법에 관한 것이다.

Description

증착 재료용 조성물들, 합성 방법들 및 용도들{COMPOSITIONS FOR DEPOSITING MATERIAL, SYNTHESIS METHODS AND USES}
본 개시는, 일반적으로 금속 전구체를 증착하여 기판 상에 금속 함유 층을 형성하기 위한 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 개시는, 조성물의 제조 방법 및 이의 용도뿐만 아니라, 기판 상에 재료를 증착하는 방법에 관한 것이다.
13족 금속, 특히 알루미늄, 갈륨 및 인듐은 반도체 소자의 생산을 위한 다양한 응용에 사용된다. 일례로, 일함수 조정 응용을 위한 금속 함유 박막이다. 적합한 금속 전구체 화합물의 선택은, 성공적인 증착 및 재료 성능에 중요하다. 이러한 금속 화합물은, 이들이 원하는 조성, 비저항, 및 효과적인 일함수를 갖는 막을 생성하는 데 유용하도록, 물리적 및 화학적 성질의 특정 조합을 필요로 한다.
알킬 금속 화합물은 기상 증착시 매력적인 전구체이다. 그러나, 적합한 전구체를 찾기 위해서는, 까다로운 증착 응용에 사용하기 위한 휘발성, 반응성 및 안정성의 적절한 조합을 갖는 것이 어렵다. 따라서, 반도체 소자의 제조를 위한 박막을 증착하기 위해 개선된 금속 전구체가 당업계에 필요하다.
본 발명은 금속 전구체 조성물 및 이를 제조하는 방법을 설명한다. 제1 양태에서, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 조성물이 개시된다. 조성물은, 한 개의 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형을 포함한 금속 알킬 전구체를 포함한다. 제1 리간드 유형은, 세 개의 탄소 원자에 결합되는 탄소 원자를 통해 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은, 선형 C1 내지 C4 알킬이고, 13족 금속 원자는 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드에 결합된다. 본 개시에 따른 조성물에서, 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이다.
제2 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 비스(메틸)터트-부틸알루미늄을 알루미늄트리클로라이드와 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한다.
제3 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법이 개시되며, 상기 방법은, 트리메틸알루미늄을 알루미늄트리클로라이드와 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한다.
제4 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은, 트리(터트-부틸)알루미늄을 트리메틸알루미늄과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한다.
제5 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 사용하여 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하는 방법이 개시된다.
제6 양태에서, 13족 금속 함유 재료를 기판 상에 증착하기 위한 본 개시에 따른 조성물의 용도가 개시된다.
제7 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 함유한 화학물질 반응물 용기가 개시된다.
제8 양태에서, 본 개시에 따른 반응물 용기를 포함한 ac 기상 증착 어셈블리가 개시된다.
금속의 혼합 알킬 화합물은 반도체 응용을 위한 전구체로서 사용된다. 이들은, 민감한 증착 응용을 위해 충분한 반응성을 가지면서, 일부 호모렙틱 금속 알킬 전구체 일부보다 더 안정적일 수 있다. 그러나, 상이한 리간드는 종종 리간드 재분포 반응에 민감하여, 까다로운 응용에서는 전구체로서 혼합 리간드 화합물의 사용을 방해한다. 본 개시에 따른 조성물은, 다른 혼합된 알킬 금속 화합물에서 관찰된 리간드 재분포에 대한 안정성을 제공할 수 있다. 많은 혼합 리간드 알킬 전구체에서 관찰된 이러한 재분포는, 응축상 공급원 화합물로부터의 기상 전구체 전달에 전형적인 동적 증발 조건 하에서, 다수의 원치 않는 부산물의 형성을 초래할 수 있다. 이들 부산물은 휘발성이 다르기 때문에, 전구체 공급원 용기에서의 이들의 상대 농도는 시간에 따라 상당히 달라질 수 있고, 실질적인 공정 드리프트가 자주 생긴다.
본 개시는, 예를 들어 분지형 알킬기를 함유한 벌크 알킬 리간드를 함유하는 금속 복합체에 대해 흔한 이성질체화 반응에 대해 예상치 못한 안정성을 갖는, 조성물을 제공한다. 상기 유형의 안정성 둘 다는 본 개시에 따른 조성물의 기상 증착 특성을 개선할 수 있다. 또한, 안정성은, 자기-분해의 감소, 금속 혼입의 증가, 및 공정 드리프트의 감소를 갖는, 원하는 막의 원자층 증착(ALD) 유형 성장을 촉진할 수 있다.
본 개시의 추가 이해를 제공하고 본 명세서의 일부를 구성하기 위해 포함된 첨부 도면은 예시적인 구현예를 도시하며, 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하는 데 도움이 된다. 도면 중,
도 1은 본 개시에 따른 화학물질 반응물 용기를 나타낸다.
도 2는, 본 개시에 따른 반응물 용기를 포함하는 기상 증착 어셈블리를 나타낸다.
아래에 제공된 조성물, 방법 및 용도의 구현 예시의 설명은 단지 예시적인 것이고, 예시의 목적으로만 의도된 것이다. 다음의 설명은 본 개시의 범주 또는 청구범위를 제한하려는 것이 아니다. 또한, 특징부를 기술한 다수 구현예를 인용하는 것이 추가적인 특징부를 갖는 다른 구현예 또는 명시된 특징부의 다른 조합을 포함한 다른 구현예를 배제하고자 함이 아니다. 예를 들어, 다양한 구현예가 예시적인 구현예로서 제시되고, 종속된 청구범위에 인용될 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 예시적인 구현예 또는 이의 구성 요소는 조합될 수 있거나 서로 분리되어 적용될 수 있다.
본 개시에서, 변수의 임의의 두 수치가 상기 변수의 실행 가능한 범위를 구성할 수 있고, 표시된 임의의 범위는 끝점을 포함하거나 배제할 수 있다. 　 추가적으로, 지시된 변수의 임의의 값은 ("약"으로 표시되는지의 여부에 관계없이) 정확한 값 또는 대략적인 값을 지칭할 수 있고 등가를 포함할 수 있으며, 평균, 중간, 대표, 다수 등을 지칭할 수 있다. 　 또한, 본 개시에서, 용어 "포함한", "의해 구성되는", 및 "갖는"은 "통상적으로 또는 대략적으로 포함하는", "포함하는"을 독립적으로 지칭한다. 　 본 개시에서, 임의로 정의된 의미는 일부 구현예에서 보통이고 관습적인 의미를 반드시 배제하는 것은 아니다.
일 양태에서, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 조성물이 개시된다. 조성물은 금속 알킬 전구체를 포함하며, 여기서 금속 알킬 전구체는 한 개의 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형을 포함한다. 제1 리간드 유형은, 세 개의 탄소 원자에 결합되는 탄소 원자를 통해 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이다. 제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이다. 13족 금속 원자는 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드에 결합되고, 조성물에서 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이다. 그러나, 일부 양태에서, 기판 상에 탄소 함유 재료를 증착하기 위해 본 개시에 따른 조성물을 이용할 수 있다.
본원에서 조성물은, 기상 증착 응용에 사용될 수 있는 화학물질의 제조를 의미한다. 일반적으로, 조성물은 장기간에 걸쳐, 예를 들어 수 개월에 걸쳐 보관 및 사용하기 위해 충분히 안정적일 필요가 있다. 전구체는, 증착 조건을 견뎌서 반응 챔버 내로 증기를 전달시켜야 한다. 또한, 소정의 조건 하에서 전구체 화합물의 증발 속도는 바람직하게는 일정하게 유지된다. 일부 조성물은, 조성물로부터 증발되는 하나 이상의 물질을 겪을 수 있다. 물질이 휘발성이 상이한 경우, 조성물은 시간이 지남에 따라 덜 휘발성인 물질로 풍부해질 수 있다. 이는 공정 드리프트라는 현상을 초래할 수 있다: 하나 이상의 증착 공정 파라미터는, 조성물의 화학물질 조성물이 변화함에 따라 시간이 지남에 따라 점진적으로 변한다. 공정 드리프트의 결과는 민감한 응용에서 해로울 수 있고, 드리프트를 보상하기 위한 공정의 튜닝은 고가이거나, 어렵거나, 심지어 불가능할 수 있다. 또한, 조성물은 전구체 분자의 증발을 허용할 필요가 있어서, 전구체 분자가 기상 증착용 증착 챔버에 전달될 수 있도록 한다. 따라서, 조성물에 함유된 전구체의 온도 및 압력 범위가 기상 증착에 적합해야 한다.
용어 "전구체" 및 "반응물"은 본 개시에서 상호 교환적으로 사용되고, 다른 화합물을 생성하는 화학 반응에 참여하는 분자(단일 원소를 포함하는 화합물 또는 분자)를 지칭할 수 있다. 전구체 또는 반응물은, 전형적으로 문제의 화학 반응으로부터 생성된 화합물 또는 원소를 적어도 부분적으로 형성하는 부분을 함유한다. 이러한 최종 화합물 또는 원소는 기판 상에 증착될 수 있다. 그러나, 전구체 또는 반응물은, 상당한 정도로 최종 화합물 또는 원소 내에 혼입되지 않은 원소 또는 화합물일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응물 또는 전구체는 환원제일 수 있다.
본 개시에 따른 조성물은, 13족 금속 원자를 포함하는 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 13족 금속은 알루미늄, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 13족 금속은 알루미늄이다. 일부 구현예에서, 13족 금속은 갈륨이다. 일부 구현예에서, 13족 금속은 인듐이다.
본 개시에 따른 금속 알킬 전구체는, 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형, 즉 제1 리간드 유형 및 제2 리간드 유형을 포함한다. 따라서, 각각의 13족 금속 원자는 두 개의 상이한 종류의 리간드에 결합된다.
제1 리간드 유형은, 세 개의 탄소 원자에 결합되는 탄소 원자를 통해 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이다. 즉, 13족 금속 원자는 탄소 원자에 결합되고, 탄소 원자는 다시 세 개의 탄소 원자(세 개의 "분지 탄소 원자")에 부착된다. 이러한 알킬 리간드는 금속 원자 주위에 큰 공간을 점유하고, 반응에 대한 입체 효과를 생성할 수 있고, 원자의 공간 배향도 결합 강도에 영향을 미칠 수 있다. 제1 리간드 유형은 4 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기, 즉 C4 내지 C8 알킬이다. 따라서, 이는 4개, 5개, 6개, 7개 또는 8개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 금속 원자에 결합되는 탄소 원자가 세 개의 다른 탄소 원자에 연결되기 때문에, 제1 리간드 유형의 최소 리간드는 터트-부틸기이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 터트-부틸이다.
세 개의 분지 탄소 원자 중 어느 하나는, 이에 부착된 하나 이상의 추가 탄소 원자를 가질 수 있다. 종종, 분지 탄소 원자에 부착된 하나 또는 두 개의 추가 탄소 원자가 있다. 일부 구현예에서, 세 개의 분지 탄소 원자 중 하나 또는 두 개는 이에 부착된 하나 이상의 추가 탄소 원자를 갖는다. 일부 구현예에서, 분지 탄소 원자 중 세 개 모두는 이에 부착된 추가 탄소 원자를 갖는다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 C4 또는 C5 알킬이다. 이러한 구현예에서, 분지 탄소 원자 중 하나는 이에 부착된 하나의 추가 탄소 원자를 갖는다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 C4 내지 C6 알킬이다. 이러한 구현예에서, 하나의 분지 탄소 원자는 이에 부착된 두 개의 추가 탄소 원자를 가질 수 있다. 대안적으로, 분지 탄소 원자 중 두 개는, 각각의 분지 탄소 원자에 부착된 하나의 추가 탄소 원자를 가질 수 있다.
13족 금속 원자는, 제1 리간드 유형의 두 리간드에 결합된다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형의 리간드 둘 모두는 동일하다. 제1 리간드 유형의 두 개의 동일한 리간드를 갖는 것은, 금속 알킬 전구체 내에 제1 리간드 유형의 두 개의 상이한 리간드를 갖는 것과 비교하면, 전구체 합성 공정을 단순화할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 포화 탄화수소이다. 일부 구현예에서, 제2 리간드 유형은 포화 탄화수소이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형과 제2 리간드 유형은 포화 탄화수소이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 하나 이상의 이중 결합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드는, 13족 금속 원자로 치환된 금속 함유 고리를 형성한다. 금속 함유 고리는, 예를 들어 치환된 금속 함유 시클로부탄, 치환된 금속 함유 시클로펜탄 또는 치환된 금속 함유 시클로헥산일 수 있다.
제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이다. 따라서, 제2 리간드 유형은 제1 리간드 유형보다 작다. 일부 구현예에서, 제2 리간드 유형은 메틸 또는 에틸이다. 일부 구현예에서, 제2 리간드는 프로필이다. 일부 구현예에서, 제2 리간드 유형은 부틸이다. 청구범위 제1항의 조성물에서, 상기 제1 리간드 유형은 터트-부틸이고 상기 제2 리간드 유형은 메틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 터트-부틸이고 제2 리간드 유형은 에틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 터트-부틸이고 제2 리간드 유형은 프로필이다.
일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 메틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 에틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 프로필이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 부틸이다.
일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1-에틸-1-메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 메틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1-에틸-1-메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 에틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1-에틸-1-메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 프로필이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1-에틸-1-메틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 부틸이다.
일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디에틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 메틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디에틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 에틸이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디에틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 프로필이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형은 1,1-디에틸프로필이고, 제2 리간드 유형은 부틸이다.
본 개시에 따른 조성물에서, 조성물 내의 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이다. 따라서, 각각의 13족 금속 원자에 대해, 대략적으로 제1 리간드 기 중 두 개의 리간드, 및 제2 리간드 기 중 하나의 리간드가 있다.
일부 구현예에서, 제2 리간드 유형은 수소일 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 조성물은 금속 알킬 전구체를 포함할 수 있되, 상기 금속 알킬 전구체는 한 개의 13족 금속 원자 및 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형을 포함하고, 여기서 제1 리간드 유형은 세 개의 탄소 원자에 결합된 탄소 원자를 통해 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은 수소이다. 조성물에서, 13족 금속 원자는 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드에 결합되고, 조성물에서 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이다.
본 개시에 따른 금속 알킬 전구체는 단량체(아래 구조 1로 도시됨) 또는 이량체(아래 구조 2로 도시됨)로서 존재할 수 있다. 구조에서, L1은 제1 리간드 유형 및 L2는 제2 리간드 유형을 나타낸다. 고형분 조성물에서, 금속 알킬 전구체는 주로 이량체로서 존재할 수 있다. 가스에서, 금속 알킬 전구체는 단량체와 이량체 사이에서 자유롭게 교환될 수 있어서, 두 형태 모두의 혼합물을 유도한다. 따라서, 기상에서, 금속 알킬 전구체는 이량체와 단량체의 혼합물로서 존재할 수 있다. 단량체 형태는 기상에서 우세할 수 있다.
아래에 시각화된 바와 같이, 두 가지 형태 모두에서, 각각의 13족 금속 원자는 유형 1의 두 개의 리간드에 결합되고, 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 2 대 1이다. 그러나, 이량체에서, 13족 금속 원자는 제2 리간드 유형의 두 개의 리간드에 연결된다. 이러한 구성에서, 제2 리간드 유형은 가교 리간드로서 특성화될 수 있다. 본 개시를 금속 알킬 전구체의 구조의 임의의 특정 이론으로 제한하지 않는다면, M-L2-M 유닛은 3-중심 2-전자 결합으로 설명될 수 있다.
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본 개시를 임의의 특정 이론으로 제한하지 않는다면, 이량체는 특히 안정적일 수 있어서, 본 개시에 따른 금속 알킬 전구체를 포함한 고형분 조성물을 기상 증착 공정에 유리하게 만들 수 있다. 일부 구현예에서, 금속 알킬 전구체의 적어도 50%가 고형분 조성물에서 이량체로서 존재한다.
금속 알킬 전구체는 기상 증착 공정에서 전구체일 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 조성물은, 13족 금속을 - 금속성 금속으로서 또는 다른 원소와의 화합물로서- 기판 상에 증착하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시에 따른 기상 증착 공정은, 화학 기상 증착(CVD) 공정일 수 있다. 본 개시에 따른 기상 증착 공정은, 원자층 증착(ALD) 공정일 수 있다. 본 개시에 따른 기상 증착 공정은, 주기적 기상 증착 공정일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "주기적 증착"은 반응 챔버 내로 전구체(반응물)를 순차적으로 도입시켜 기판 상에 층을 증착하는 것을 지칭할 수 있으며 원자층 증착 및 주기적인 화학 기상 증착과 같은 공정 기술을 포함한다.
CVD 유형 공정은 일반적으로 둘 이상의 전구체 또는 반응물 사이에 기상 반응을 포함한다. 상기 전구체 또는 반응물은 반응 공간 또는 기판에 동시에 제공되거나, 부분적으로 제공되거나, 완전히 분리된 펄스일 수 있다. 기판 및/또는 반응 공간은 가열되어 기체 반응물 사이의 반응을 촉진할 수 있다. 일부 구현예에서, 원하는 두께를 갖는 박막이 증착될 때까지 반응물이 제공된다. 따라서, CVD 유형 공정은 주기적 공정 또는 비주기적 공정일 수 있다. 일부 구현예에서, 주기적인 CVD 형 공정은 원하는 두께를 갖는 박막을 증착하기 위한 다수의 사이클과 함께 사용될 수 있다. 주기적인 CVD 형 공정에 있어서, 반응물은 중첩되지 않거나, 부분적으로 중첩되거나, 완전히 중첩되는 펄스로 반응 챔버에 제공될 수 있다.
ALD 유형 공정은 전구체 및/또는 반응물 화학물질의 제어된, 특히 자기 제한 표면 반응을 기초로 한다. 기상 반응은 반응 챔버 내에 교대 순차적으로 전구체를 제공함으로써 방지된다. 기상 반응물은, 예를 들어 반응물 펄스 사이에 과잉의 반응물 및/또는 반응 부산물을 반응 챔버로부터 제거함으로써 반응 챔버에서 서로 분리된다. 이는 배기 단계를 통해서 및/또는 비활성 가스 펄스 또는 퍼지에 의해 달성될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판은 불활성 가스와 같은 퍼지 가스와 접촉한다. 예를 들어, 기판은 반응 펄스 사이에 퍼지 가스와 접촉하여 과량의 반응물 및 반응 부산물을 제거할 수 있다. 일부 구현예에서 각각의 반응은 자기 제어적이며, 단일층 성장에 의한 단일층이 달성된다. 이들은 "실제 ALD" 반응으로 지칭될 수 있다. 이러한 일부 구현예에서, 금속 전구체는 자기 제어 방식으로 기판 표면에 흡착될 수 있다. 제2 반응물 전구체 또는 반응물, 및 임의의 추가 반응물 또는 전구체는 흡착된 금속 전구체와 차례로 반응하여 기판 상에 금속 또는 금속 화합물의 단일층까지 형성한다.
본 개시에 따른 조성물은, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위해 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기판"은, 형성하기 위해 사용될 수 있는, 또는 그 위에 구조, 소자, 회로, 또는 층이 형성될 수 있는, 임의의 하부 재료 또는 재료들을 지칭할 수 있다. 기판은 실리콘(예, 단결정 실리콘), 게르마늄과 같은 다른 IV족 재료, 또는 II-VI족 또는 III-V족 반도체 재료와 같은 다른 반도체 재료와 같은 벌크 재료를 포함할 수 있고, 벌크 재료 위에 놓이거나 그 아래에 놓인 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 또한, 기판은, 기판의 층의 적어도 일부 내에 또는 그 위에 형성된 다양한 특징부, 예컨대 오목부, 돌출부 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판은 벌크 반도체 재료, 및 상기 벌크 반도체 재료의 적어도 일부분 위에 놓인 절연 또는 유전체 재료 층을 포함할 수 있다.
13족 금속 함유 재료는 층 또는 박막으로서 증착될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층" 및/또는 "막"은 본원에 설명된 기상 증착 공정에 의해 증착된 재료와 같이 임의의 연속적인 또는 비연속적인 구조 및 재료를 지칭할 수 있다. 　 예를 들어, 층 및/또는 막은 이차원 재료, 삼차원 재료, 나노입자 또는 심지어는 부분 또는 전체 분자층 또는 부분 또는 전체 원자층 또는 원자 및/또는 분자 클러스터를 포함할 수 있다. 　 막 또는 층은 핀홀을 갖는 재료 또는 층을 포함할 수 있고, 이는 적어도 부분적으로 연속적일 수 있다. 층은 씨드 층일 수 있다. 씨드 층은 다른 재료의 핵생성 속도를 증가시키도록 작용하는 비연속 층일 수 있다. 그러나, 씨드 층은 또한 실질적으로 또는 완전히 연속적일 수 있다.
13족 금속 함유 재료는, 알루미늄 금속, 인듐 금속 또는 갈륨 금속과 같은 금속성 (원소) 금속일 수 있다. 일부 구현예에서, 13족 금속은 알루미늄, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 따라서, 금속의 산화 상태는 0일 수 있다. 일부 구현예에서, 금속의 산화 상태는 0이 아니다. 일부 구현예에서, 산화 상태는, 예를 들어 +1 또는 +3일 수 있다. 증착된 재료, 또는 증착된 재료를 포함하는 층은, 본 개시에 따른 조성물로부터 금속이 증착되는 다른 원소 또는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 13족 금속이 증착되어 금속 탄화물, 질화물 또는 산화물을 얻을 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 산화물, 알루미늄 탄화물 또는 알루미늄 질화물, 갈륨 산화물, 갈륨 탄화물 또는 갈륨 질화물, 인듐 산화물, 인듐 탄화물 또는 인듐 질화물이 증착될 수 있다. 현재 조성물은 또한, 예를 들어 실리콘 및 산화물과 함께, 13족 금속을 포함한 삼원성 재료를 증착하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 조성물은 코발트-알루미늄, 루테늄-알루미늄, 몰리브덴-알루미늄 또는 텅스텐-알루미늄과 같은 금속 합금을 증착하는 데 사용될 수 있다.
본 개시에 따른 조성물은, 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드 및 이에 부착된 제2 리간드 유형의 한 개의 리간드를 갖는 13족 금속을 포함한다. 하나 이상의 리간드 유형을 포함한 금속 알킬 화합물(즉, 혼합-알킬 금속 화합물)은 종종 리간드 재분포에 민감하며, 이는 기상 증착에서 원하지 않는 다양한 부산물의 형성을 야기할 수 있다. 이러한 조건 하에서, 가장 휘발성인 물질이 우선적으로 증발되어, 주어진 전구체 배치의 사용 동안 공정 드리프트를 초래한다. 즉, 유리한 조성물은 툴 상에서 장기간에 걸쳐 이들의 균일성을 유지한다. 본 개시에 따른 리간드 구성은, 예상치 않게 유사한 구조의 다른 금속 알킬 화합물과 비교하면 상당히 감소된 재분포 경향을 갖는 것으로 밝혀졌다.
또한, 본원에 설명된 리간드 구성을 갖는 전구체 화합물은, 터트-부틸기와 같은 벌크 알킬 리간드를 함유하는 금속 복합체에 대해 흔한 이성질체화 반응에 대해 예상보다 더 안정적이다. 본 개시에 따른 전구체 화합물의 안정성은, 증발 온도에서의 전구체 저장 수명, 온-툴 안정성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기상 증착 동안에 분해의 감소를 증가시킬 수 있다. 특히, 증착 동안의 안정성은, 증착된 재료의 자기 제한 성장을 타겟팅한 원자층 증착 유형 공정에서 중요할 수 있다.
본 개시에 따른 조성물의 추가의 이점으로서, 이들은 적절한 가열로 사용될 수 있도록 충분히 높은 증기압을 가질 수 있다. 이는, 제한된 열적 예산을 갖는 기상 증착 공정에서 이들을 사용할 수 있게 한다.
일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 80 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 90 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 92 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 95 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 98 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 본질적으로 금속 알킬 전구체로 구성된다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 금속 알킬 전구체로 구성된다. 따라서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 80 w-%, 적어도 85 w-%, 적어도 90 w-%, 적어도 92 w-%, 적어도 95 w-% 또는 적어도 98 w-%의 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 80 w-%, 적어도 85 w-%, 적어도 90 w-%, 적어도 92 w-%, 적어도 95 w-% 또는 적어도 98 w-%의 비스(터트-부틸)메틸갈륨을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 80 w-%, 적어도 85 w-%, 적어도 90 w-%, 적어도 92 w-%, 적어도 95 w-% 또는 적어도 98 w-%의 비스(터트-부틸)메틸인듐을 포함할 수 있다.
반도체 응용에 사용되는 조성물은, 증착 공정의 재현성, 전사성 및 확장성을 확신하기 위해 우선적으로 순수하다. 일부 구현예에서, 조성물은 금속 알킬 전구체의 관련 화합물, 예컨대 제1 리간드 유형의 세 개의 리간드 또는 제2 리간드 유형의 두 개의 리간드를 포함하는 해당 화합물을 함유할 수 있다. 조성물은, 또한 제1 리간드 유형 리간드의 이성질체화로부터 유래된 화합물을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 조성물의 순도는, 예를 들어 제1 및 제2 리간드 유형 리간드의 비율로 측정될 수 있다. 타겟 금속 알킬 전구체만을 포함하는 조성물에서, 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형 리간드의 비율, 예를 들어 터트-부틸 대 메틸의 비율은 2일 것이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형 리간드 대 제2 리간드 유형 리간드의 비율은 약 1.90, 약 1.95, 약 1.99, 약 2.05 또는 약 2.10이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형 리간드 대 제2 리간드 유형 리간드의 비율은 약 1.90 내지 2.05이다. 일부 구현예에서, 상기 비율은 약 1.95 내지 2.10이다. 일부 구현예에서, 제1 리간드 유형 리간드 대 제2 리간드 유형 리간드의 비율은 약 1.95 내지 2.05이다.
일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 최대 10 w-%의 금속 알킬 전구체 이외의 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 최대 8 w-%의 금속 알킬 전구체 이외의 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 최대 5 w-%의 금속 알킬 전구체 이외의 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 최대 2 w-%의 금속 알킬 전구체 이외의 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 금속 알킬 전구체 이외의 다른 물질의 양은 NMR 분광법의 검출 한계 미만이다.
일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물의 증기압은 20°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상이다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 50°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 60°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 70°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 100°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 120°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 150°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물의 증기압은 180°C 이상의 온도에서 약 1 토르 이상일 수 있다.
예를 들어, 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물의 증기압은 20°C 내지 50°C의 온도에서 약 1 토르 이상이다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물의 증기압은 50°C 내지 100°C의 온도에서 약 1 토르 이상이다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물의 증기압은 70°C 내지 150°C의 온도에서 약 1 토르 이상이다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물의 증기압은 100°C 내지 170°C의 온도에서 약 1 토르 이상이다.
일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 65°C의 온도에서 약 1 토르이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 90°C에서 약 10 토르이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 64 내지 69°C의 온도에서 약 1 토르이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 70 내지 74°C의 온도에서 약 3 토르이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 75 내지 79°C의 온도에서 약 5 토르이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물의 증기압은 80°C 내지 84°C의 온도에서 약 7 토르이다.
본 개시에 따른 조성물의 안정성은, 예를 들어 리간드 이성질체화를 검출하는 데 사용될 수 있는 샘플의 1H NMR 스펙트럼을 결정함으로써 측정될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 적어도 10주 동안 62°C의 온도에서 안정하다.
일부 구현예에서, 조성물은 표준 온도 및 압력에서 고형분일 수 있다. 일부 구현예에서, 조성물은 120°C 미만의 온도의 주변 압력에서 고형분이다. 따라서, 기상 증착 공정의 경우, 본 개시에 따른 조성물은 고형분 조성물로서 사용될 수 있다. 본 개시를 임의의 특정 이론으로 제한하지 않는다면, 조성물의 안정성은 적어도 부분적으로 조성물의 고형분 형태로 기인할 수 있다. 비교적 높은 증기압 및 안정성은, 또한 낮은 증착 온도가 필요할 때 다양한 공정에서 현재 조성물을 사용할 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물은 기상 증착 공정에 의해 13족 금속 함유 재료를 기판 상에 증착하는 데 적합하다. 일부 구현예에서, 알루미늄 함유 재료는 증착된다. 일부 구현예에서, 갈륨 함유 재료는 증착된다. 일부 구현예에서, 인듐 함유 재료는 증착된다.
일 양태에서, 본 개시는, 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 비스(메틸)터트-부틸알루미늄을 아래에 설명된 바와 같이 알루미늄트리클로라이드 및 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 비스(메틸)터트-부틸알루미늄은 알루미늄 트리클로라이드 및 터트-부틸리튬과 1:1:3의 몰비로 반응한다. 이러한 반응은 리튬으로부터 알루미늄트리클로라이드로 터트-부틸 기를 전달함으로써 진행될 수 있고, 쉽게 제거된 부산물로서, 리튬 클로라이드의 형성에 의해 유도되는 클로라이드를 제거한다. 비스(메틸)터트-부틸알루미늄 출발 물질과 새롭게 생성된 터트-부틸 베어링 알루미늄 종 사이의 알킬 리간드 교환 반응은, 높은 수율로 타겟 분자를 생성할 수 있다. 수율은 반응물의 비율에 따라 달라질 수 있으며, 이는 당업계에 공지된 방법에 의해 조절될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법은, 반응 혼합물로부터 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 정제하는 단계를 포함한다. 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 여과에 의해 정제하여 알루미늄 트리클로라이드를 제거할 수 있다. 비스(터트-부틸)메틸알루미늄은 분별 승화에 의해 정제될 수 있다. 이러한 방법에서, 반응에 사용된 용매가 먼저 증발될 수 있다. 다음으로, 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 승화 장치의 콘덴서 상에 수집하여 비휘발성 성분을 잔류 분율로 남길 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 클로라이드와 같은 염이 여과에 의해 반응 혼합물로부터 제거될 수 있다.
일 양태에서, 트리(터트-부틸)알루미늄을 트리메틸알루미늄과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법이 개시된다.
다른 양태에서, 트리메틸알루미늄을 알루미늄트리클로라이드 및 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함한 본 개시에 따른 조성물을 제조하는 방법이 개시된다.
또 다른 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 사용하여 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하는 방법이 개시된다. 일부 구현예에서, 13족 금속 함유 재료는 기상 증착 공정에 의해 증착된다. 기상 증착 공정은 ALD 또는 주기적 CVD 공정과 같은 주기적인 기상 증착 공정일 수 있다. 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하는 방법은, 기판을 반응 챔버 내에 제공하는 단계, 본 개시에 따른 조성물을 반응 챔버 내에 기상으로 제공하는 단계; 및 제2 반응물을 반응 챔버 내에 기상으로 제공하여 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 재료는, 예를 들어 알루미늄-, 인듐- 또는 갈륨-함유 재료일 수 있다.
상기 방법의 일부 구현예에서, 기판 상에 증착된 13족 금속은 알루미늄, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 알루미늄 함유 재료는 증착된다. 일부 구현예에서, 갈륨 함유 재료는 증착된다. 일부 구현예에서, 인듐 함유 재료는 증착된다.
따라서, 일 양태에서, 기상 증착 공정에 사용하기 위한 본 개시에 따른 조성물이 개시된다. 제6 양태에서, 13족 금속 함유 재료를 기판 상에 증착하기 위해 본 개시에 따른 조성물의 용도가 개시된다.
증착된 금속 함유 재료의 화학 조성물은 제2 반응물에 의해 영향을 받을 것이다. 따라서, 제2 반응물은 문제의 응용에 따라 선택될 것이다. 특정 증착 조건은 문제의 응용에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 13족 금속 함유 재료를 증착하는 방법은, 본 개시에 따른 조성물을 반응 챔버 내로 펄스화하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 제2 반응물을 반응 챔버 내로 펄스화하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 반응물 펄스 사이에서 반응 챔버를 퍼지하는 단계를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼지"는, 불활성 또는 실질적으로 불활성인 가스가 서로 반응하는 두 개의 가스 펄스 사이에서 반응기 챔버에 제공되는 절차를 지칭할 수 있다. 그러나, 퍼지는 서로 반응하지 않는 가스의 두 개의 펄스 사이에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 질소 가스를 사용함으로써 퍼지되거나, 두 개의 전구체의 펄스 사이 또는 전구체와 환원제 사이에 제공될 수 있다. 퍼지는 서로 반응하는 두 가스 사이의 기상 상호 작용을 회피하거나 적어도 감소시킬 수 있다. 퍼지는 시간 또는 공간, 또는 둘 모두에 영향을 미칠 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어 시간적 퍼지의 경우, 퍼지 단계는, 예를 들어 반응기 챔버에 제1 전구체를 제공하는 단계, 반응기 챔버에 퍼지 가스를 제공하는 단계, 및 반응기 챔버에 제2 전구체를 제공하는 단계의 시간적 순서로 사용될 수 있으며, 여기서 층이 증착되는 기판은 이동하지 않는다. 예를 들어, 공간적 퍼지의 경우, 퍼지 단계는 다음과 같은 형태: 기판을, 제1 전구체가 연속적으로 공급되는 제1 위치로부터 퍼지 가스 커튼을 통해 제2 전구체가 연속적으로 공급되는 제2 위치로 이동시키는 단계를 취할 수 있다.
본 개시에 따른 13족 함유 재료를 증착하는 방법은, 반응 챔버 내에 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 즉, 기판은 증착 조건이 제어될 수 있는 공간 내로 유입된다. 반응 챔버는 집적 회로를 형성하기 위해 상이한 공정이 수행되는 클러스터 툴의 일부일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 유동형 반응기, 예컨대 교차 유동 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 샤워헤드 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 공간 분할형 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 단일 웨이퍼 ALD 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 고용량 제조 단일 웨이퍼 ALD 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 챔버는 다수의 기판을 동시에 제조하기 위한 배치식 반응기일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시에 따른 조성물을 함유한 반응물 용기가 개시된다. 기상 증착을 위한 화학물질 반응물 전달 시스템은, 반응 챔버 내에 반응물을 제공하기 위한 반응물 용기를 포함할 수 있다. 반응물 전달 시스템은, 복사열 램프, 저항식 히터 등과 같은 히터를 포함한 가열 수단을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 반응물 용기를 약 40°C 내지 약 140°C의 온도로, 예컨대 약 70°C, 85°C, 90°C, 110°C 또는 120°C로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 50°C 내지 약 140°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 60°C 내지 약 140°C의 온도로 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 80°C 내지 약 140°C의 온도로 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 100°C 내지 약 140°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 40°C 내지 약 120°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 40°C 내지 약 100°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 40°C 내지 약 80°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 가열 수단은 상기 반응물 용기를 약 40°C 내지 약 70°C의 온도로 가열하도록 조정될 수 있다.
반응물 용기는 본 개시에 따른 고형분 조성물을 포함한다. 히터는 반응물 용기를 가열하여 반응물 용기에서 반응물을 증발시킨다. 반응물 용기는 캐리어 가스(예, N2)가 반응물 용기를 통해 흐르도록 유입구 및 유출구를 가질 수 있다. 캐리어 가스는 불활성 가스일 수 있다. 캐리어 가스는 반응물 용기 유출구를 통해 최종적으로 반응 챔버 내의 기판으로 캐리어 가스와 함께 반응물 증기, 예를 들어 승화된 반응물을 쓸고 간다. 반응물 용기는 통상적으로 용기 외부로부터 반응물 용기의 내용물을 유체 격리하기 위한 격리 밸브를 포함한다. 하나의 격리 밸브를 반응물 용기 유입구의 상류에 제공할 수 있고, 다른 하나의 차단 밸브를 반응물 용기 유출구의 하류에 제공할 수 있다.
본 개시에 따른 조성물은 표준 압력 및 온도에서 고형분일 수 있다. 응용에 따라, 조성물은 매우 낮은 압력에서 가열 및/또는 유지되어 기상 증착 공정을 위한 충분한 양의 반응물 증기를 생성할 수 있다. 일단 증발되는(예, 승화) 경우, 기상 반응물은 처리 시스템을 통해 증발 온도에서 또는 증발 온도보다 높게 유지되어서, 기상 반응물을 반응 챔버 내로 전달하는 것과 연관된 밸브, 필터, 도관 및 다른 구성 요소에서의 바람직하지 않은 응축을 방지하도록 하는 것이 중요하다.
반응물 용기는, 유입구 및 유출구로부터 연장된 가스 라인, 라인 상의 격리 밸브, 및 밸브 상의 피팅을 공급받고, 피팅은 나머지 기상 증착 어셈블리의 가스 흐름 라인에 연결되도록 구성된다. 이러한 구성 요소 상에 반응물 증기가 응축되고 증착되는 것을 방지하기 위해, 반응물 용기와 반응 챔버 사이에서의 다양한 밸브 및 가스 흐름 라인을 가열하기 위한 다수의 추가 히터를 제공하는 것이 보통 바람직하다. 따라서, 반응물 용기와 반응 챔버 사이의 가스 운반 구성 요소는, 온도가 반응물의 증발/응축/승화 온도 이상으로 유지되는 "핫 존"으로 자주 지칭된다.
일부 구현예에서, 본 개시에 따른 반응물 용기는 기상 증착 어셈블리에 사용하도록 구성되고 배열된다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 반응물 용기는 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 함유한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 화학물질 반응물 용기는 비스(터트-부틸)메틸갈륨을 함유한다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 화학물질 반응물 용기는 비스(터트-부틸)메틸인듐을 함유한다.
또 다른 양태에서, 본 개시에 따른 반응물 용기를 포함한 기상 증착 어셈블리가 개시된다. 기상 증착 어셈블리는, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 반응 챔버, 및 반응 챔버에 연결되는 본 개시에 따른 반응물 용기를 포함한 반응물 전달 시스템을 포함하여, 본 개시에 따른 금속 알킬 전구체를 반응 챔버 내로 공급한다.
기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위한 기상 증착 어셈블리는, 기판을 유지하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 반응 챔버, 및 본 개시에 따른 금속 알킬 전구체를 반응 챔버 내에 기상으로 제공하도록 구성되고 배열된 전구체 인젝터 시스템을 포함한다. 기상 증착 어셈블리는, 본 개시에 따른 조성물을 함유하도록 구성되고 배열된 반응물 용기를 추가로 포함하고, 상기 어셈블리는 전구체 인젝터 시스템을 통해 반응 챔버로 본 개시에 따른 조성물을 제공하여, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하도록 구성되고 배열된다.
일부 구현예에서, 기상 증착 어셈블리는, ALD 공정을 수행하기 위해 반응 챔버를 작동시키도록 구성된 제어 프로세서와 소프트웨어를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 기상 증착 어셈블리는, CVD 공정을 수행하기 위해 반응 챔버를 작동시키도록 구성된 제어 프로세서와 소프트웨어를 추가로 포함할 수 있다.
도면의 상세한 설명
본 개시는 도면에 도시된 다음의 예시적인 구현예에 의해 추가로 설명된다. 본원에 제시된 예시는 임의의 특정한 재료, 구조, 또는 소자의 실제 뷰를 의도하려 하는 것은 아니며, 단지 본 개시의 구현예를 설명하기 위해 단순히 사용되는 개략적 표현이다. 도면의 요소는 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면 중 일부 요소의 치수는 다른 요소에 비해 과장되어 본 개시의 도시된 구현예의 이해를 개선할 수 있다. 도면에 도시된 구조체 및 소자는 명확성을 위해 생략될 수 있는 추가 요소 및 세부 사항을 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 반응물 용기(10)를 나타낸다. 반응물 용기(10)는, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 이들의 합금, 그래파이트, 붕소 질화물, 세라믹 재료 또는 상기 재료의 조합 또는 혼합물과 같은 적합한 용기 재료로 제조된다. 반응물 용기(10) 재료는 열 전도성 재료일 수 있다. 반응물 용기(10) 재료는 코팅 또는 클래드 재료일 수 있다. 반응물 용기는, 반응물 용기(10)의 내부 부피(12)를 정의하는 하우징(11)을 포함한다. 내부 부피(12)는, 본 개시에 따른 조성물을 유지하도록 조정된다.
도 1에서, 반응물 용기(10)는 본 개시에 따른 조성물(16)을 포함한다. 도면에서, 조성물(16)은 용기(10)의 내부 부피(12)에 단순히 배치된다. 그러나, 다양한 배열은, 반응물 용기 내의 조성물의 휘발성을 개선하거나 조절하기 위해 당업계에 공지되어 있다. 임의의 이러한 배열, 예를 들어 선반, 채널 또는 구획부는 본 개시에 따른 반응물 용기(10)에 사용될 수 있다. 또한, 조성물(16)이 사용되는 공정, 그 규모뿐만 아니라 전구체 용기(10)의 크기에 따라, 반응물 용기(10)에서의 전구체의 로딩 정도는 달라질 수 있다. 따라서, 또한 이와 관련하여, 도 1은 조성물(16)의 가능한 정도의 로딩의 단순 개략도이며, 더 많거나 더 적은 양이 전구체 용기(10) 내로 로딩될 수 있다.
반응물 용기(10)는 가열 수단, 예컨대 히터(예, 복사열 램프 또는 저항식 히터)에 결합될 수 있다. 가열 수단은, 반응물 용기(10)를 가열하여 반응물 용기(10) 내의 전구체의 증발을 향상시킨다. 가열 수단은 반응물 용기(10)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
도 1의 하우징(11)은 바닥(111), 및 측벽(112)을 포함한다. 일부 구현예에서, 하우징(11)은 실질적으로 원형의 실린더 형상을 갖는다. 따라서, 하우징(11)은 원형 바닥(111)을 갖는다. 그러나, 반응물 용기(10)는, 이의 내부 부피(12)를 통한 균일한 캐리어 가스 흐름을 용이하게 하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(10)는 실질적으로 직사각형 프리즘의 형상을 갖는다. 반응물 용기(10)의 형상은 유용성, 제조 용이성 및 취급 용이성으로 인해, 앞서 언급한 이상적인 기하학적 형상으로부터 벗어날 수 있다. 예를 들어, 임의의 에지 및/또는 모서리는 더 둥글거나, 일부 측면은 적어도 부분적으로 기울어질 수 있다. 일부 구현예에서, 바닥 및 측벽은 구별될 수 없다. 바닥(111)은 만곡될 수 있다. 하우징(11)은, 예를 들어 기계가공에 의해 하나의 부품으로 구성될 수 있다. 그러나, 하우징(11)이 가스 밀폐 방식으로 서로 부착된 둘 이상의 부품으로 형성되는 것이 가능하다. 예를 들어, 바닥(111) 및 측벽(112)은 분리될 수 있다.
반응물 용기(10)의 크기 및 비율은, 기상 증착 공정의 규모로 인해, 문제의 설계 선택 및 응용에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(10)의 높이는 그의 폭보다 크다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(10)의 높이는 그의 폭과 동일하다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(10)의 높이는 그의 폭보다 작다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(10)는 약 0.5 내지 4, 예를 들어 1 내지 2 또는 1 내지 3의 범위의 높이 대 폭 종횡비를 가질 수 있다. 반응물 용기(10)의 높이는, 덮개(13)로부터 덮개(13)에서 가장 멀리 떨어진 하우징(11)의 부분까지의 반응물 용기(10)의 외부 측정이다. 반응물 용기(10)의 폭은, 높이에 수직인 반응물 용기(10)에 걸쳐 가장 긴 곳의 측정이다.
반응물 용기(10)는, 주변 대기로부터 내부 부피(12)를 격리시키기 위한 덮개(13)를 포함한다. 덮개(13)는, 캐리어 가스를 반응물 용기(10) 내로 공급하기 위한 유입구(14)를 포함할 수 있다. 유입구(14)는 유입구 밸브(141)를 포함할 수 있고, 유입구(14)는 유입구 밸브(141)가 개방되는 경우에 캐리어 가스를 반응물 용기(10)의 내부 부피(12) 내로 선택적으로 도입하도록 배열될 수 있다. 덮개(13)는, 캐리어 가스 및 증발된 전구체를 기상 증착 어셈블리(미도시)의 반응 챔버 내로 공급하기 위한, 유출구(15)를 포함할 수 있다. 유출구(15)는 유출구 밸브(151)를 포함할 수 있고, 유출구 밸브(151)가 개방되는 경우에, 증발된 전구체를 함유한 캐리어 가스를 반응 챔버 내로 선택적으로 방출하도록 배열될 수 있다. 기상 증착 어셈블리에 연결되는 경우에, 가스 라인은, 유입구(14)와 유출구(15), 라인 상의 격리 밸브, 및 밸브 상의 피팅으로부터 연장될 수 있고, 상기 피팅은 나머지 기상 증착 어셈블리의 가스 흐름 라인에 연결되도록 구성된다.
반응물 용기(10)는 명확성을 위해 도면으로부터 생략된 추가 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반응물 용기(10)는, 효율적인 전구체 증발을 가능하게 하기 위한 전구체 분배 수단을 포함할 수 있다. 이를 위해, 다양한 전구체 유지 구조체 또는 캐리어 가스 가이드 배열부가, 반응물 용기(10)의 내부 부피(12) 내에 존재할 수 있다. 반응물 용기(10)는, 고체 전구체 입자가 캐리어 가스 스트림 내에 포획되는 것을 방지하기 위한 특징부를 포함할 수 있다. 다양한 필터 또는 다른 포획 구조가 사용될 수 있다. 추가적으로, 유입구(14) 및 유출구(15)뿐만 아니라 이로부터 연장되는 가스 라인은, 반응물 증기가 임의의 구성 요소 상에 응축되고 증착되는 것을 방지하기 위해, 반응물 용기(10)와 반응 챔버 사이의 다양한 밸브 및 가스 라인을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.
도 2는, 본 개시에 따른 반응물 용기(231)를 포함한 기상 증착 어셈블리(20)를 개략적인 방식으로 나타낸다. 증착 어셈블리(20)는, 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하기 위해 본원에 설명된 바와 같은 증착 방법을 수행하는 데 사용될 수 있다. 나타낸 예시에서, 증착 어셈블리(20)는 하나 이상의 반응 챔버(22), 전구체 인젝터 시스템(23), 본 개시에 따른 조성물을 유지하기 위한 반응물 용기(231), 제2 반응물 용기(232), 퍼지 가스 공급원(233), 배기 공급원(24), 및 제어기(25)를 포함한다.
반응 챔버(22)는 임의의 적합한 반응 챔버, 예컨대 ALD 또는 CVD 반응 챔버를 포함할 수 있다.
반응물 용기(231)는, 본원에 설명된 바와 같은 용기 및 조성물을 단독으로 또는 하나 이상의 캐리어(예, 불활성) 가스와 혼합하여 포함할 수 있다. 제2 반응물 용기(232)는, 용기 및 하나 이상의 추가 반응물을 단독으로 또는 하나 이상의 캐리어 가스와 혼합하여 포함할 수 있다. 퍼지 가스 공급원(233)은 N2 또는 He 또는 Ar과 같은 하나 이상의 불활성 가스를 포함할 수 있다. 세 개의 반응물 용기(231-233)로 나타냈지만, 증착 어셈블리(20)는 적절한 임의 개수의 반응물 용기를 포함할 수 있다. 반응물 용기(231-233)는 라인(234-236)을 통해 반응 챔버(22)에 결합될 수 있으며, 이들 각각은 흐름 제어기, 밸브, 히터 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 반응물 용기(231) 내의 본 개시에 따른 조성물, 및/또는 제2 반응물 및/또는 퍼지 가스가 가열될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 개시에 따른 조성물이 약 50°C 내지 약 140°C, 예컨대 약 70°C 내지 약 130°C, 예를 들어 60°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C 또는 120°C에 도달하도록 반응물 용기(231)가 가열된다. 배기 공급원(24)은 하나 이상의 진공 펌프를 포함할 수 있다.
제어기(25)는 밸브, 매니폴드, 히터, 펌프 및 증착 어셈블리(20)에 포함된 다른 구성 요소를 선택적으로 작동시키기 위한, 전자 회로 및 소프트웨어를 포함한다. 이러한 회로 및 구성 요소는, 전구체, 반응물 및 퍼지 가스를 각각의 공급원(231-233)으로부터 도입하기 위해 작동한다. 제어기(25)는 가스 펄스 순서의 시점, 기판 및/또는 반응 챔버(22)의 온도, 반응 챔버(22)의 압력, 및 증착 어셈블리(20)의 적절한 작동을 제공하는데 다양한 기타 작동을 제어할 수 있다. 제어기(25)는, 반응 챔버(22) 내로 그리고 반응 챔버로부터의 전구체, 반응물 및 퍼지 가스의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 전기식 혹은 공압식으로 제어하는 제어 소프트웨어를 포함할 수 있다. 제어기(25)는, 특정 작업을 수행하는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성 요소와 같은 모듈을 포함할 수 있다.
상이한 개수 및 종류의 전구체 및 반응물 공급원 및 퍼지 가스 공급원을 포함하는 증착 어셈블리(20)의 다른 구성이 가능하다. 또한, 가스를 반응 챔버(22) 내로 선택적으로 그리고 연동 방식으로 공급하는 목적을 달성하는데 사용될 수 있는 밸브, 도관, 전구체 공급원, 퍼지 가스 공급원의 다수의 배열이 존재함을 이해할 것이다. 또한, 증착 어셈블리를 개략적으로 표현하면서, 많은 구성 요소가 예시의 단순화를 위해 생략되었는데, 이러한 구성 요소는, 예를 들어 다양한 밸브, 매니폴드, 정화기, 히터, 용기, 벤트, 및/또는 바이패스를 포함할 수 있다.
증착 어셈블리(20)의 작동 중에, 반도체 웨이퍼(미도시)와 같은 기판은, 예를 들어 기판 취급 시스템에서 반응 챔버(22)로 이송된다. 일단 기판(들)이 반응 챔버(22)로 이송되면, 전구체, 반응물, 캐리어 가스, 및/또는 퍼지 가스와 같이, 하나 이상의 가스가 가스 공급원(231-233)으로부터 반응 챔버(22) 내로 유입된다.
실시예
아래의 예시에서, 비스(터트-부틸)메틸알루미늄의 제조가 실험 규모로 설명된다. 그러나, 공정은 당업자의 능력 내에서의 변형을 갖고, 대용량 부피에 대해 확장 가능할 수 있다. 예를 들어, 단계 3에 설명된 바와 같이 용매를 증류하기 전에, 여과를 사용하여 불용성 LiCl 염 부산물을 제거할 수 있다. 그 다음, 여과 이후 용매를 증류하면, 승화 완료 없이 적절한 순도(>95% 순수)로 원하는 tBu2AlMe 생성물을 생성할 것으로 예상할 수 있다.
아래의 예시에서, tBu는 터트-부틸을 나타내고, Me는 메틸을 나타낸다.
실시예 1 비스메틸(터트-부틸)알루미늄으로부터 비스(터트-부틸)메틸알루미늄의 제조.
tBuAlMe2에 대한 출발 물질은, 문헌(Jones 등, Journal of Crystal Growth, 1989, 96: 769-773)에 출발 물질로서 사용한 것으로 설명된 바와 같이 제조되었다. 간단히 말해, tBuAlMe2 합성 방법은, 헥산과 같은 비극성 지방족 용매 내 Me2AlCl의 용액에 터트-부틸리튬을 첨가하는 것을 포함한다. Me2AlCl 용액은, 상업적 공급자로부터 구매되거나 AlMe3과 AlCl3을 동일한 용매에서 2 대 1 몰비로 조합함으로써 제조될 수 있다.
비스(터트-부틸)메틸알루미늄의 합성을 반응식 (I)의 화학 반응에 따라 수행하였다.
Figure pat00002
tBu2AlMe를 아래에 설명된 단계를 사용하여 제조하였다. 모든 단계는, 표준 불활성 분위기 기법을 사용하여 산소 및 수분을 엄격하게 배제하여 수행하였다.
단계 1: t BuAlMe 2 와 AlCl 3 을 1:1 몰비로 조합
먼저, PTFE-코팅된 자기 교반 막대를 구비한 3 리터 둥근 바닥 플라스크에 52.6 그램(394 mmol)의 AlCl3을 넣었다. 700 mL의 무수 헥산을 플라스크에 첨가하고, 생성된 현탁액의 교반을 개시하였다. 45.0 그램(394 mmol)의 tBuAlMe2를 플라스크에 첨가하였다. 혼합물을 주변 온도에서 한 시간 동안 교반하여, 모든 AlCl3을 용해시켜 투명한 무색 용액을 얻었다.
단계 2: t BuLi의 첨가
-78°C의 차가운 수조를 사용하여 플라스크의 내용물을 냉각시키고, 교반을 계속하였다. 반응 혼합물의 온도가 -30°C까지 떨어질 때, tBuLi(1.69 M, 700 mL, 1.18 몰)의 펜탄 용액을 서서히 첨가하였다. 첨가는 대략 30분에 걸쳐 완료되었다. 혼합물을 냉각조 내에서 밤새(대략 18시간) 계속 교반하였고, 그 동안 시스템이 점진적으로 실온으로 따뜻해지면서 반응이 완료되었다.
단계 3: 용매의 제거
반응 혼합물을 40°C의 온도로 설정된 가열 맨틀에 두었다. 교반하면서, 반응 용매를 10 토르로 제어된 진공 하에 증류하였다. 벌크의 용매가 제거되었을 경우에, 잔여 잔류 용매를 증발시키기 위해 진공 수준을 1 토르까지 감소시켰다. tBu2AlMe와 LiCl의 혼합물로 이루어진 미정제 생성물을 백색 분말의 형태로 플라스크 내에 방치하였다.
단계 4: LiCl 염으로부터 t Bu 2 AlMe의 분리.
단계 3으로부터 얻은 미정제 반응 생성물을 벌크 승화 장치의 챔버로 옮겼다. 정제된 tBu2AlMe를 90°C의 챔버 온도 및 -20°C의 응축기 온도에서 (압력 <100 밀리토르)의 진공에서 대략 6시간에 걸쳐 응축기 상에서 수집하고, 챔버 내에 비휘발성 LiCl 부산물을 남겼다. 105 그램(876 mmol, 77% 수율)의 tBuAlMe2(>95% 순도)를 응축기로부터 얻었다.
실시예 2 트리메틸알루미늄으로부터 비스(터트-부틸)메틸알루미늄의 제조
유사하게, tBu2AlMe는 다음의 반응 계획(반응식 II)에 따라, 상업적으로 이용 가능한 시약 AlMe3, AlCl3및 tBuLi를 사용하여 제조될 수 있다. 실시예 1과 유사한 4단계 합성 공정을 사용할 수 있으며, 실시예 I에 대해 설명된된 것과 비교하여 각 단계에 대한 차이만 기록한다.
Figure pat00003
단계 1: AlMe 3 과 AlCl 3 을 1:2 몰비로 조합
AlMe3(100 mL, 헥산 내 2.0 M, 200 mmol)과 AlCl3(400 mmol)을 1:2 몰비로 조합하고, 시스템이 평형이 될 때까지 교반한다.
단계 2: t BuLi의 첨가
전술한 원래 공정에 사용된 것과 동일한 조건 하에 tBuLi(헥산 내 약 1.7 M, 대략 700 mL, 1.20 mol)를 첨가한다.
단계 3 및 단계 4
생성물을 분리하는 데 필요한 최종 단계는 실시예 1에서와 같이 완료될 수 있다.

Claims (28)

13족 금속 함유 재료를 기판 상에 증착하기 위한 조성물로서, 상기 조성물은 금속 알킬 전구체를 포함하되,
상기 금속 알킬 전구체는 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형들을 포함하고,
제1 리간드 유형은, 세 개의 탄소 원자들에 결합되는 탄소 원자를 통해 상기 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은, 선형 C1 내지 C4 알킬이고, 그리고
상기 13족 금속 원자는 상기 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드들에 결합되고, 상기 조성물에서 상기 제1 리간드 유형 대 상기 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 리간드 유형의 리간드 둘 모두는 동일한, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 리간드 유형은 C4 내지 C6 알킬인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 리간드 유형은 터트-부틸인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제2 리간드 유형은 메틸 또는 에틸인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 리간드 유형은 터트-부틸이고 상기 제2 리간드 유형은 메틸인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 13족 금속은 알루미늄, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 13족 금속은 알루미늄인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 13족 금속은 갈륨인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 13족 금속은 인듐인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 적어도 90 w-%의 금속 알킬 전구체를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물의 증기압은 64 내지 69°C의 온도에서 약 1 토르인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 60°C의 온도에서 적어도 10주 동안에 안정한, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 표준 온도 및 압력에서 고형분인, 조성물.
제14항에 있어서, 상기 금속 알킬 전구체의 적어도 50%는 상기 고형분 조성물에서 이량체(dimer)로서 존재하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 금속 알킬 전구체는 가스 상으로 이량체와 단량체의 혼합물로서 존재하는, 조성물.
제1항에 따른 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은, 비스(메틸)터트-부틸알루미늄을 알루미늄트리클로라이드와 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 비스(메틸)터트-부틸알루미늄은 알루미늄 테트라클로라이드와 터트-부틸리튬과 약 1:1:3의 몰비로 반응하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 방법은 비스(터트-부틸)메틸알루미늄의 정제를 포함하는, 방법.
제1항에 따른 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은, 트리메틸알루미늄을 알루미늄트리클로라이드와 터트-부틸리튬과 반응시켜 비스(터트-부틸)메틸알루미늄을 얻는 단계를 포함하는, 방법.
금속 알킬 전구체를 포함한 조성물을 사용하여 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하는 방법으로서, 상기 금속 알킬 전구체는 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형들을 포함하되,
제1 리간드 유형은 세 개의 탄소 원자들에 결합되는 탄소 원자를 통해 상기 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이고, 그리고
상기 13족 금속 원자는 상기 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드들에 결합되고, 상기 조성물에서 상기 제1 리간드 유형 대 상기 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1인, 방법.
제21항에 있어서, 상기 13족 금속 함유 재료는 기상 증착 공정에 의해 증착되는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 기상 증착 공정은 주기적 기상 증착 공정인, 방법.
제21항에 있어서, 상기 13족 금속은 알루미늄, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
금속 알킬 전구체를 포함한 조성물의 용도로서, 상기 금속 알킬 전구체는 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형들을 포함하되,
제1 리간드 유형은 세 개의 탄소 원자들에 결합되는 탄소 원자를 통해 상기 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이고, 그리고
상기 13족 금속 원자는 상기 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드들에 결합되고, 상기 조성물 중 제1 리간드 유형 대 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1이고,
기판 상에 상기 13족 금속 함유 재료를 증착하는, 용도.
금속 알킬 전구체를 포함한 조성물을 함유한 반응물 용기로서, 상기 금속 알킬 전구체는 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형들을 포함하되,
제1 리간드 유형은 세 개의 탄소 원자에 결합되는 탄소 원자를 통해 상기 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이고, 그리고
상기 13족 금속 원자는 상기 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드들에 결합되고, 상기 조성물에서 상기 제1 리간드 유형 대 상기 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1인, 반응물 용기.
13족 금속 함유 재료를 기판 상에 증착하기 위한 기상 증착 어셈블리로서, 상기 어셈블리는,
상기 기판을 유지하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 반응 챔버;
금속 알킬 전구체를 상기 반응 챔버 내에 기상으로 제공하도록 구성되고 배열된 전구체 인젝터 시스템;
제1항에 따른 조성물을 함유하도록 구성되고 배열되는 반응물 용기를 포함하되,
상기 기상 증착 어셈블리는, 상기 전구체 인젝터 시스템을 통해 상기 반응 챔버에 제1항에 따른 조성물을 제공하여 상기 기판 상에 13족 금속 함유 재료를 증착하도록 구성되고 배열되는, 기상 증착 어셈블리.
탄소 함유 재료를 기판 상에 증착하기 위한 조성물로서, 상기 조성물은 금속 알킬 전구체를 포함하되,
상기 금속 알킬 전구체는 13족 금속 원자와 두 개의 상이한 알킬 리간드 유형을 포함하고,
제1 리간드 유형은 세 개의 탄소 원자들에 결합되는 탄소 원자를 통해 상기 13족 금속 원자에 결합된 분지형 C4 내지 C8 알킬이고, 제2 리간드 유형은 선형 C1 내지 C4 알킬이고,
상기 13족 금속 원자는 상기 제1 리간드 유형의 두 개의 리간드들에 결합되고, 상기 조성물에서 상기 제1 리간드 유형 대 상기 제2 리간드 유형의 비율은 약 2 대 1인, 조성물.
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