KR20240001544A - Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same - Google Patents

Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20240001544A
KR20240001544A KR1020220078335A KR20220078335A KR20240001544A KR 20240001544 A KR20240001544 A KR 20240001544A KR 1020220078335 A KR1020220078335 A KR 1020220078335A KR 20220078335 A KR20220078335 A KR 20220078335A KR 20240001544 A KR20240001544 A KR 20240001544A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
formula
tin
compound
alkyl group
Prior art date
Application number
KR1020220078335A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김신범
백선영
이태영
조현식
지성준
임태환
박소영
이동균
Original Assignee
주식회사 이지티엠
에스케이하이닉스 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 주식회사 이지티엠, 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 주식회사 이지티엠
Priority to KR1020220078335A priority Critical patent/KR20240001544A/en
Publication of KR20240001544A publication Critical patent/KR20240001544A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/22Tin compounds
    • C07F7/2224Compounds having one or more tin-oxygen linkages
    • 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
    • C23C16/407Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 실시예에 의하면, 유기 주석 화합물은 하기 화학식 1로 표시되고, 이는 주석 함유 박막 증착 시 전구체로 사용되어 고품질의 주석 함유 박막을 제공한다.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다.
According to an embodiment of the present invention, the organic tin compound is represented by the following formula (1), and is used as a precursor when depositing a tin-containing thin film to provide a high-quality tin-containing thin film.
[Formula 1]

In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

Description

박막 증착을 위한 유기 주석 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 주석 함유 박막의 형성 방법{ORGANO TIN COMPOUND FOR THIN FILM DEPOSITION, METHOD OF FORMING THE SAME AND METHOD OF FORMING TIN CONTAINING THIN FILM USING THE SAME}Organic tin compound for thin film deposition, method for producing same, and method for forming tin-containing thin film using same {ORGANO TIN COMPOUND FOR THIN FILM DEPOSITION, METHOD OF FORMING THE SAME AND METHOD OF FORMING TIN CONTAINING THIN FILM USING THE SAME}

본 발명은 유기 주석 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 주석 함유 박막의 형성 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는, 박막 증착을 위한 전구체로 사용되며, 양질의 주석 함유 박막을 제공할 수 있는 유기 주석 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 주석 함유 박막의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic tin compound, a method for producing the same, and a method for forming a tin-containing thin film using the same. More specifically, the present invention relates to an organic tin compound that is used as a precursor for thin film deposition and can provide a high-quality tin-containing thin film. , a manufacturing method thereof, and a method of forming a tin-containing thin film using the same.

전자 기술의 발전으로 인해, 각종 전자 장치에 활용되는 전자 소자의 미세화, 경량화에 대한 요구가 급증하고 있다. 이에 미세화된 전자 소자를 형성하기 위한 다양한 물리적, 화학적 증착 방법이 제안되었다. 이러한 증착 방법으로 금속 박막, 금속 산화물 박막, 금속 질화물 박막 등 다양한 종류의 금속 박막을 형성하고 이로부터 각종 반도체 소자를 제조하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. Due to the advancement of electronic technology, the demand for miniaturization and weight reduction of electronic devices used in various electronic devices is rapidly increasing. Accordingly, various physical and chemical deposition methods have been proposed to form microscopic electronic devices. Research is being actively conducted to form various types of metal thin films, such as metal thin films, metal oxide thin films, and metal nitride thin films, using these deposition methods, and to manufacture various semiconductor devices therefrom.

반도체 소자의 제조에 있어서 금속 함유 박막은 일반적으로 금속 유기물 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Depostion, MOCVD) 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 이용하여 형성된다. ALD 증착 공정은 자기 제한 반응(Selflimiting Reaction)을 하기 때문에 MOCVD 증착 공정에 비해 단차 피복성(Step coverage)이 우수하며 상대적으로 저온 공정이기 때문에 열확산에 의한 소자의 특성 저하를 피할 수 있다는 이점이 있다. In the manufacture of semiconductor devices, metal-containing thin films are generally formed using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or atomic layer deposition (ALD) process. The ALD deposition process has a self-limiting reaction, so it has superior step coverage compared to the MOCVD deposition process, and because it is a relatively low-temperature process, it has the advantage of avoiding deterioration of device characteristics due to thermal diffusion.

MOCVD 나 ALD 증착 공정을 통해 고품질의 금속 함유 박막을 형성하기 위해서 전구체 화합물은 적절하고 견고한 열안정성, 높은 반응성, 높은 증기압 및 장기 안정성 등 다양한 물성을 충족해야한다. 또한, 미세화된 3차원 구조에서 균일한 두께 및 우수한 물성을 갖는 박막을 형성할 수 있어야 한다. In order to form high-quality metal-containing thin films through MOCVD or ALD deposition processes, precursor compounds must meet various physical properties such as appropriate and robust thermal stability, high reactivity, high vapor pressure, and long-term stability. In addition, it must be possible to form a thin film with uniform thickness and excellent physical properties in a microscopic three-dimensional structure.

한편, 널리 알려진 유기 주석 화합물인 알킬 주석 화합물의 Sn-C 결합은 방사선 민감성을 가져 리소그래피 방식으로 구조물을 패턴화하기에 용이하다는 이점이 있다. 그러나, 전자 소자는 점차 소형화 및 미세화되는 추세이며, 미세화된 3차원 구조에서도 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있는 적합한 유기 주석 전구체에 대한 개발은 미진한 실정이다. Meanwhile, the Sn-C bond of alkyl tin compounds, which are widely known organic tin compounds, has the advantage of being radiation sensitive and making it easy to pattern structures using lithography. However, electronic devices are gradually becoming smaller and finer, and the development of a suitable organic tin precursor that can form a thin film of uniform thickness even in a miniaturized three-dimensional structure is insufficient.

본 발명의 목적은 박막 성장이 일어나기에 적합하고 견고한 열 안정성을 가지고, 높은 증기압을 가지면서 실온에서 액체 상태로 존재하여 보관 및 취급이 용이한 유기 주석 화합물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an organic tin compound that is suitable for thin film growth, has solid thermal stability, has a high vapor pressure, exists in a liquid state at room temperature, and is easy to store and handle, and a method for producing the same.

또한, 본 발명의 목적은 상기 유기 주석 화합물을 사용하여 증착 공정으로 두께가 균일하고 막질이 우수한 주석 함유 박막을 제공할 수 있는 주석 함유 박막의 형성 방법을 제공하는 것이다. In addition, the purpose of the present invention is to provide a method of forming a tin-containing thin film that can provide a tin-containing thin film with uniform thickness and excellent film quality through a deposition process using the organic tin compound.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 화학식 1로 표시될 수 있다.The organic tin compound according to an embodiment of the present invention may be represented by Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다.In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물의 제조방법은 염화주석(IV)(SnCl4) 화합물과 화학식 A로 표시되는 알킬 마그네슘 할라이드 화합물을 반응시켜 화학식 B로 표시되는 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 제조하는 제1 단계 및 염기 촉매 하에 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물과 알코올을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2 단계를 포함한다. The method for producing an organic tin compound according to an embodiment of the present invention is to react a tin (IV) chloride (SnCl 4 ) compound with an alkyl magnesium halide compound represented by Formula A to produce a monoalkyl tin trihalide compound represented by Formula B. It includes a first step of preparing a compound represented by the following formula (1) by reacting a monoalkyl tin trihalide compound with an alcohol in the presence of a base catalyst.

[화학식 A] R1MgX[Formula A] R 1 MgX

[화학식 B] Sn(R1)Cl3 [Formula B] Sn(R 1 )Cl 3

화학식 A 및 B에서 R1은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, 화학식 A에서 X는 Cl 또는 Br이다. In formulas A and B, R 1 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and in formula A, X is Cl or Br.

[화학식 1][Formula 1]

화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, R2 내지 R4는 상기 제2 단계의 알코올로부터 유래된 알킬기이다.In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and R 2 to R 4 are an alkyl group derived from the second stage alcohol.

본 발명의 일 실시예에 따른 주석 함유 박막의 형성 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 유기 주석 화합물을 전구체로 이용하여, 기재 상에 박막을 증착하는 단계를 포함한다. A method of forming a tin-containing thin film according to an embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate using the organic tin compound represented by Formula 1 above as a precursor.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 열 안정성이 우수하고, 상온에서 액체 상태로 존재하여 보관 및 취급이 용이한 이점이 있다. The organic tin compound according to an embodiment of the present invention has excellent thermal stability and exists in a liquid state at room temperature, making it easy to store and handle.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 휘발성이 높아 박막 형성 공정 시 유기 주석 화합물의 증기화가 용이하고, 반응 챔버로 증기화된 화합물의 이송 및 공급이 용이한 이점이 있다. In addition, the organotin compound according to an embodiment of the present invention has high volatility, so it is easy to vaporize the organotin compound during the thin film formation process, and there is an advantage that the vaporized compound is easy to transport and supply to the reaction chamber.

또한, 본 발명의 유기 주석 화합물은 반응성이 우수하여 박막 형성시 빠른 성장 속도로 양질의 주석 박막을 형성할 수 있다. In addition, the organic tin compound of the present invention has excellent reactivity and can form a high-quality tin thin film at a rapid growth rate when forming a thin film.

또한, 본 발명의 유기 주석 화합물은 증착 공정에서 잔여물(residue)의 양을 효과적으로 감소시키며, 균일한 두께의 주석 박막을 형성할 수 있다.In addition, the organic tin compound of the present invention effectively reduces the amount of residue in the deposition process and can form a tin thin film of uniform thickness.

이에 따라 본 발명의 유기 주석 화합물을 전구체로하여 원자층 증착 공정 또는 금속 유기물 화학 기상 증착 공정을 통해 기판 상에 안정적으로 양질의 주석 박막을 형성할 수 있다. Accordingly, a high-quality tin thin film can be stably formed on a substrate through an atomic layer deposition process or a metal-organic chemical vapor deposition process using the organic tin compound of the present invention as a precursor.

위의 발명의 효과들로 인하여 본 발명의 유기 주석 화합물을 전구체로 이용하여 미세화된 3차원 구조의 표면 상에서 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있으며, 나아가 나노 스케일급 반도체 소자 제작에 기여할 수 있다. Due to the effects of the above invention, it is possible to form a thin film of uniform thickness on the surface of a miniaturized three-dimensional structure by using the organic tin compound of the present invention as a precursor, and further contribute to the manufacture of nanoscale semiconductor devices.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited to the details exemplified above, and further various effects are included within the present invention.

도 1은 실시예 1에 따른 화합물의 핵자기 공명 분석(1H NMR) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 따른 화합물의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 비교예 1에 따른 화합물의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따른 화합물의 시차 주사 열량 분석(DSC) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 비교예 1에 따른 화합물의 시차 주사 열량 분석(DSC) 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 따른 화합물과 비교예 1에 따른 화합물의 열 안정성을 평가한 결과를 보여주는 사진이다.
도 7은 실시예 1에 따른 산화 주석 박막의 X선 광전자 분광 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 비교예 1에 따른 산화 주석 박막의 X선 광전자 분광 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is a graph showing the results of nuclear magnetic resonance analysis ( 1H NMR) of the compound according to Example 1.
Figure 2 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of the compound according to Example 1.
Figure 3 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of the compound according to Comparative Example 1.
Figure 4 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) of the compound according to Example 1.
Figure 5 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) of the compound according to Comparative Example 1.
Figure 6 is a photograph showing the results of evaluating the thermal stability of the compound according to Example 1 and Comparative Example 1.
Figure 7 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the tin oxide thin film according to Example 1.
Figure 8 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the tin oxide thin film according to Comparative Example 1.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are known to those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'comprises', 'has', 'consists of', etc. mentioned in the present invention are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. When interpreting a component, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.

본원 명세서 전체에서, 용어 “상온”은 15℃ 내지 30℃의 온도를 의미한다. Throughout this specification, the term “room temperature” means a temperature of 15°C to 30°C.

본원 명세서 전체에서, 화합물의 수소 원자는 동위 원소인 경수소, 중수소 및 삼중수소 중 선택된 것으로 치환될 수 있다. Throughout this specification, the hydrogen atoms of the compounds may be replaced with a selection of the isotopes light hydrogen, deuterium, and tritium.

본원 명세서 전체에서, 별도의 언급이 없는 한, %는 중량을 기준으로 한다. Throughout this specification, unless otherwise stated, percentages are based on weight.

본원의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The organic tin compound according to an embodiment of the present application may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다. In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

화학식 1의 유기 주석 화합물은 하나의 Sn-C 결합과 세개의 Sn-O 결합을 포함한다. 이 경우, 열안정성, 반응성이 우수하여 화학 기상 증착이나 원자층 증착 공정으로 용이하게 주석 함유 박막을 형성할 수 있다. The organotin compound of Formula 1 contains one Sn-C bond and three Sn-O bonds. In this case, because of its excellent thermal stability and reactivity, a tin-containing thin film can be easily formed through a chemical vapor deposition or atomic layer deposition process.

특히, 화학식 1의 유기 주석 화합물이 가지는 Sn-O 결합은 종래 유기 주석 화합물의 Sn-N 결합 대비 결합 에너지가 높기 때문에 열적으로 안정한 이점이 있다. In particular, the Sn-O bond of the organotin compound of Formula 1 has a higher bonding energy than the Sn-N bond of conventional organotin compounds, so it has the advantage of being thermally stable.

또한, 화학식 1과 같이 알콕시 리간드를 포함하는 유기 주석 화합물은 아민 리간드를 포함하는 기존의 유기 주석 화합물 대비 반응성이 우수하며, 이에 증착 과정에서 가수 분해 반응과 축합 반응이 더 잘 일어나기 때문에 잔여물 함량이 적은 고품질의 주석 함유 박막을 수득할 수 있다. In addition, as shown in Formula 1, organotin compounds containing alkoxy ligands have superior reactivity compared to existing organotin compounds containing amine ligands, and thus hydrolysis and condensation reactions occur more easily during the deposition process, resulting in lower residue content. A high-quality tin-containing thin film can be obtained.

이에 화학식 1의 유기 주석 화합물을 박막 증착 공정의 전구체로 사용하면, 종래 Sn-C 결합으로만 이루어지는 유기 주석 화합물이나 Sn-N 결합을 포함하는 유기 주석 화합물 대비 복잡하고 미세화된 구조물 상에 균일한 두께 및 막질을 가지는 주석 함유 박막이 형성될 수 있다. Accordingly, when the organotin compound of Formula 1 is used as a precursor for the thin film deposition process, a uniform thickness can be achieved on a complex and refined structure compared to the conventional organotin compound consisting only of Sn-C bonds or the organotin compound containing Sn-N bonds. and a tin-containing thin film having film quality can be formed.

화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기일 수 있다. 이 경우, 유기 주석 화합물의 구조적 및 화학적 안정성이 우수하다. 또한, 주석 함유 박막 형성을 위한 증착 공정에서 전구체 화합물의 증기화가 용이하여 공정상의 이점이 있다. In Formula 1, R 1 to R 4 may each independently be a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. In this case, the structural and chemical stability of the organotin compound is excellent. Additionally, in the deposition process for forming a tin-containing thin film, vaporization of the precursor compound is easy, providing a process advantage.

화학식 1에서 R2, R3 및 R4는 서로 동일할 수 있다. 이 경우, 화학식 1의 유기 주석 화합물을 전구체로 하여 증착 공정을 수행할 시, 증착 과정에서 부반응이 억제되어 잔여물 함량이 감소됨에 따라 고품질의 주석 함유 박막을 얻을 수 있다. In Formula 1, R 2 , R 3 and R 4 may be the same as each other. In this case, when a deposition process is performed using the organotin compound of Formula 1 as a precursor, side reactions are suppressed during the deposition process and the residue content is reduced, so that a high-quality tin-containing thin film can be obtained.

보다 구체적으로 예를 들어, 유기 주석 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다. More specifically, for example, the organic tin compound may be a compound represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 구조적으로 보다 안정한 상태를 유지할 수 있어 열 안정성이 우수하다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 주석 함유 박막 증착용 전구체 조성물로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물을 전구체로 하여 원자층 증착 공정 또는 금속 유기물 화학 기상 증착 공정을 통해 안정적으로 양질의 주석 박막을 형성할 수 있다. The organic tin compound according to an embodiment of the present invention can maintain a more structurally stable state and thus has excellent thermal stability. Accordingly, the organic tin compound according to an embodiment of the present invention can be used as a precursor composition for depositing a tin-containing thin film. Therefore, a high-quality tin thin film can be stably formed through an atomic layer deposition process or a metal-organic chemical vapor deposition process using the organic tin compound according to an embodiment of the present invention as a precursor.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 상온에서 액체 상태로 존재한다. 이에 따라 보관 및 취급이 용이하며 휘발성이 높아 박막 형성 공정에 적용하기에 유리한 이점이 있다. 증착 공정을 통해 박막을 형성할 때는 전구체 물질이 분해되지 않고 반응 챔버로 용이하게 전달될 수 있어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 열적으로 안정하여 분해되지 않고, 상온에서 액체 상태로 존재하며 증기압이 높기 때문에 박막을 증착하는 공정에 유리하게 이용될 수 있다. Additionally, the organic tin compound according to an embodiment of the present invention exists in a liquid state at room temperature. Accordingly, it is easy to store and handle, and has high volatility, making it advantageous for application to the thin film formation process. When forming a thin film through a deposition process, the precursor material must be able to be easily transferred to the reaction chamber without being decomposed. The organic tin compound according to an embodiment of the present invention is thermally stable and does not decompose, exists in a liquid state at room temperature, and has a high vapor pressure, so it can be advantageously used in a thin film deposition process.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 증착 공정 시 반응가스와의 반응성이 우수하다. 이에 따라 박막 형성 시 빠른 속도로 성장하여 고품질의 주석 함유 박막이 형성될 수 있도록 한다. 이에 주석 박막 뿐만 아니라 주석 산화물 박막, 주석 탄소산화물 박막 및 주석 질화물 박막 등으로부터 선택되는 다양한 종류의 주석 함유 박막의 형성이 용이하다. Additionally, the organic tin compound according to an embodiment of the present invention has excellent reactivity with a reaction gas during the deposition process. Accordingly, when forming a thin film, it grows at a rapid rate, allowing the formation of a high-quality tin-containing thin film. Accordingly, it is easy to form not only tin thin films but also various types of tin-containing thin films selected from tin oxide thin films, tin carbon oxide thin films, and tin nitride thin films.

또한 화학식 1의 유기 주석 화합물은 열안정성이 우수하기 때문에 저온에서 고온에 이르는 넓은 온도 범위에서 증착이 가능한 이점이 있다. 또한, 증착 과정에서 부반응이 억제되어 리간드가 제거되면서 발생하는 잔여물의 양이 감소될 수 있다. 이에 따라 잔여물 함량이 적고 밀도가 높은 고품질의 주석 함유 박막을 형성할 수 있다. In addition, the organotin compound of Formula 1 has excellent thermal stability, so it has the advantage of being able to be deposited over a wide temperature range from low to high temperatures. Additionally, side reactions are suppressed during the deposition process, and the amount of residue generated as the ligand is removed can be reduced. Accordingly, a high-quality tin-containing thin film with low residue content and high density can be formed.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물을 전구체로 이용하면 복접하고 미세화된 3차원 구조의 표면 상에도 두께가 균일하고 막질이 우수한 주석 함유 박막을 용이하게 형성할 수 있다.Furthermore, by using the organic tin compound according to an embodiment of the present invention as a precursor, it is possible to easily form a tin-containing thin film with uniform thickness and excellent film quality even on the surface of a complex and refined three-dimensional structure.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method for producing an organic tin compound according to an embodiment of the present invention will be described.

유기 주석 화합물의 제조방법은 염화주석(IV)(SnCl4) 화합물과 알킬 마그네슘 할라이드 화합물을 반응시켜 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 제조하는 제1 단계 및 염기 촉매 하에 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물과 알코올을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2 단계를 포함한다. The method for producing an organic tin compound includes a first step of reacting a tin(IV) chloride (SnCl 4 ) compound with an alkyl magnesium halide compound to produce a monoalkyl tin trihalide compound, and reacting a monoalkyl tin trihalide compound with an alcohol under a base catalyst. It includes a second step of reacting to produce a compound represented by the following formula (1).

제1 단계에서 염화주석 화합물과 알킬 마그네슘 할라이드 화합물은 유기 용매 중에서 반응할 수 있다. 예를 들어, 유기 용매는 다이에틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디부틸에테르, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 사이클로헥산, 클로로벤젠 등으로부터 선택될 수 있다. In the first step, the tin chloride compound and the alkyl magnesium halide compound may be reacted in an organic solvent. For example, the organic solvent may be selected from diethyl ether, tetrahydrofuran, dibutyl ether, hexane, benzene, toluene, cyclohexane, chlorobenzene, etc.

예를 들어, 알킬 마그네슘 할라이드 화합물은 하기 화학식 A로 표시되는 화합물일 수 있다. For example, the alkyl magnesium halide compound may be a compound represented by the following formula (A).

[화학식 A] [Formula A]

R1MgX R1MgX

화학식 A에서 R1은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다. 화학식 1의 R1은 화학식 A의 R1으로부터 유래한 알킬기이기 때문에 화학식 1과 화학식 A의 R1은 서로 동일하다. In Formula A, R 1 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. Since R 1 in Formula 1 is an alkyl group derived from R 1 in Formula A, R 1 in Formula 1 and Formula A are the same.

화학식 A에서 X는 할라이드기이다. 예를 들어, X는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I) 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게 예를 들어, X는 염소(Cl) 또는 브롬(Br)일 수 있다. 이 경우, 부반응을 최소화할 수 있고 생성물의 수율이 우수하다. In Formula A, X is a halide group. For example, X can be selected from fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I). Preferably, for example, X may be chlorine (Cl) or bromine (Br). In this case, side reactions can be minimized and product yield is excellent.

알킬 마그네슘 할라이드 화합물은 알킬화제로서, 염화주석(IV)(SnCl4) 화합물과 반응하여 알킬기 R1을 전이시킴으로써 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물이 생성될 수 있다. The alkyl magnesium halide compound is an alkylating agent, and can react with a tin(IV) chloride (SnCl 4 ) compound to produce a monoalkyl tin trihalide compound by transferring the alkyl group R 1 .

모노알킬 주석 트리할라이드 화합물은 화학식 B로 표시된다. Monoalkyl tin trihalide compounds are represented by formula B.

[화학식 B][Formula B]

Sn(R1)Cl3 Sn(R 1 )Cl 3

화학식 B에서 R1은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다. 화학식 B의 R1은 화학식 A의 R1과 동일하다. In Formula B, R 1 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. R 1 in Formula B is the same as R 1 in Formula A.

제1 단계에서 알킬 마그네슘 할라이드 화합물의 첨가는 -30℃ 내지 -60℃에서 수행될 수 있고, 제1 단계의 반응은 15℃ 내지 50℃ 또는 15℃ 내지 30℃에서 수행될 수 있다. 이 범위 내에서 반응성 및 수율이 우수하다. The addition of the alkyl magnesium halide compound in the first step may be performed at -30°C to -60°C, and the reaction in the first step may be performed at 15°C to 50°C or 15°C to 30°C. Within this range, reactivity and yield are excellent.

제1 단계의 반응이 완료되면, 반응 생성물을 정제하여 화학식 B로 표시되는 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 수득한다. When the reaction in the first step is completed, the reaction product is purified to obtain a monoalkyl tin trihalide compound represented by Formula B.

제2 단계는 상기와 같이 수득된 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 염기 촉매 하에 알코올과 반응시키는 단계이다. 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물과 알코올의 반응은 유기 용매 중에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 유기 용매는 다이에틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디부틸에테르, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 사이클로헥산, 클로로벤젠 등으로부터 선택될 수 있다. The second step is a step of reacting the monoalkyl tin trihalide compound obtained as above with alcohol under a base catalyst. The reaction of the monoalkyl tin trihalide compound with the alcohol can be carried out in an organic solvent. For example, the organic solvent may be selected from diethyl ether, tetrahydrofuran, dibutyl ether, hexane, benzene, toluene, cyclohexane, chlorobenzene, etc.

예를 들어, 염기 촉매는 트리에틸아민 및 디이소프로필에틸아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the base catalyst may be one or more selected from triethylamine and diisopropylethylamine, but is not limited thereto.

제2 단계의 반응에 의해 주석에 알콕시 리간드가 결합된 유기 주석 화합물이 형성될 수 있다. Through the second step reaction, an organic tin compound in which an alkoxy ligand is bonded to tin may be formed.

예를 들어, 알코올은 화학식 R'OH로 표시되고, 이때 R'는 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기일 수 있다. For example, alcohol is represented by the formula R'OH, where R' may be a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

구체적으로 예를 들어, 알코올은 메탄올, 에탄올, n-부탄올, iso-부탄올, tert-부탄올, 1-프로판올 등으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. Specifically, for example, the alcohol may be one or more selected from methanol, ethanol, n-butanol, iso-butanol, tert-butanol, 1-propanol, etc.

화학식 1의 R2 내지 R4는 알코올에 포함된 알킬기 R'으로부터 유래된 알킬기이다. 제2 단계에서 1종의 알코올만을 사용하는 경우, 화학식 1의 R2 내지 R4는 모두 동일하다. 알킬기 R'의 종류가 상이한 2종 이상의 알코올을 사용하여 단계적으로 알콕시기를 도입하는 경우, R2 내지 R4는 서로 상이할 수도 있다. R 2 to R 4 in Formula 1 are alkyl groups derived from the alkyl group R' contained in alcohol. When only one type of alcohol is used in the second step, R 2 to R 4 in Formula 1 are all the same. When introducing an alkoxy group step by step using two or more alcohols of different types of alkyl group R', R 2 to R 4 may be different from each other.

제2 단계에서 염기 촉매의 첨가는 -80℃ 내지 -50℃에서 수행될 수 있고, 제2 단계의 반응은 15℃ 내지 50℃ 또는 15℃ 내지 30℃에서 수행될 수 있다. 이 범위 내에서 반응성 및 수율이 우수하다. The addition of the base catalyst in the second step may be performed at -80°C to -50°C, and the reaction in the second step may be performed at 15°C to 50°C or 15°C to 30°C. Within this range, reactivity and yield are excellent.

제2 단계의 반응이 완료된 후 반응 생성물을 정제하여 화학식 1로 표시되는 유기 주석 화합물을 수득한다. After the second step reaction is completed, the reaction product is purified to obtain an organic tin compound represented by Formula 1.

이와 같이 수득된 유기 주석 화합물은 주석 함유 박막을 형성하기 위한 증착 공정의 전구체로 사용될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 함유 박막의 형성 방법을 설명한다. The organic tin compound thus obtained can be used as a precursor in a deposition process to form a tin-containing thin film. Hereinafter, a method of forming a tin-containing thin film according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 주석 함유 박막의 형성 방법은 화학식 1로 표시되는 유기 주석 화합물을 전구체로 사용하여 증착 공정을 통해 기재 상에 박막을 증착하는 단계를 포함한다. 필요에 따라 유기 주석 화합물을 용매에 용해시켜 사용할 수도 있다. A method of forming a tin-containing thin film according to an embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate through a deposition process using an organic tin compound represented by Formula 1 as a precursor. If necessary, an organic tin compound may be dissolved in a solvent and used.

예를 들어, 증착 공정은 금속 유기물 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 공정 또는 원자층 증착(Atomic layer Deposition, ALD) 공정일 수 있다. For example, the deposition process may be a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) process or an Atomic Layer Deposition (ALD) process.

예를 들어, 증착 공정은 100℃ 내지 1000℃의 온도범위에서 실시될 수 있다. 바람직하게 증착 공정은 150℃ 내지 400℃의 온도범위에서 실시될 수 있다. 이 경우, 유기 주석 전구체의 가수분해 및 축합반응이 안정적으로 진행되어 잔여물 함량을 최소화할 수 있고, 고품질의 주석 함유 박막을 수득할 수 있다.For example, the deposition process may be carried out at a temperature ranging from 100°C to 1000°C. Preferably, the deposition process may be carried out in a temperature range of 150°C to 400°C. In this case, the hydrolysis and condensation reactions of the organic tin precursor proceed stably, the residue content can be minimized, and a high-quality tin-containing thin film can be obtained.

박막을 증착하는 단계는 화학식 1로 표시되는 유기 주석 화합물을 기재가 장착된 반응챔버로 이송시키는 단계를 포함한다. The step of depositing a thin film includes transferring the organic tin compound represented by Formula 1 to a reaction chamber equipped with a substrate.

예를 들어, 화학식 1의 유기 주석 화합물은 버블링 방식, 가스상(vapor phase) 질량유량제어기(mass flow controller) 방식, 직접 기체 주입(Direct Gas Injection, DGI) 방식, 직접 액체 주입(Direct Liquid Injection, DLI) 방식, 유기 용매에 용해하여 이송하는 액체 이송 방식 등에 의해 기재 상으로 공급될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the organotin compound of Formula 1 can be manufactured using a bubbling method, a vapor phase mass flow controller method, a direct gas injection (DGI) method, or a direct liquid injection (Direct Liquid Injection) method. It may be supplied on the substrate by a DLI) method, a liquid transfer method in which the material is transported by dissolving it in an organic solvent, etc., but is not limited thereto.

필요에 따라 유기 주석 화합물은 운반가스(carrier gas) 또는 희석가스와 함께 공급될 수 있다. 운반가스는 유기 주석 화합물과의 반응성이 없고, 유기 주석 화합물 보다 가벼워 기화된 유기 주석 화합물을 반응 챔버까지 용이하게 이송시킨다. 희석가스는 유기 주석 화합물과의 반응성이 없어 부반응을 유발하지 않고, 이의 유량을 제어함으로써 박막의 성장 속도 등 반응을 용이하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 운반가스 및 희석가스 각각은 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. If necessary, the organic tin compound can be supplied with a carrier gas or diluent gas. The carrier gas has no reactivity with the organic tin compound and is lighter than the organic tin compound, so it easily transports the vaporized organic tin compound to the reaction chamber. The dilution gas is not reactive with the organic tin compound, so it does not cause side reactions, and by controlling its flow rate, reactions such as the growth rate of the thin film can be easily controlled. For example, each of the carrier gas and dilution gas may be one or more selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), and hydrogen (H 2 ).

예를 들어, 유기 주석 화합물은 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 운반가스(carrier gas) 또는 희석 가스와 혼합하여, 버블링 방식 또는 직접 기체 주입 방식으로 기재 상으로 이송될 수 있다.For example, the organic tin compound is mixed with a carrier gas or dilution gas containing one or more selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), and hydrogen (H 2 ), and bubbles. It can be transferred onto the substrate by ring or direct gas injection.

유기 주석 화합물을 증착하여 주석 박막을 형성할 수도 있고, 필요에 따라 반응가스를 공급하여 주석 산화물 박막, 주석 탄소산화물 박막, 주석 질화물 박막 등 다양한 주석 함유 박막을 형성할 수 있다. 반응가스는 박막을 증착하는 단계에서 공급될 수 있다. A tin thin film can be formed by depositing an organic tin compound, and a reaction gas can be supplied as needed to form various tin-containing thin films, such as a tin oxide thin film, a tin carbon oxide thin film, and a tin nitride thin film. The reaction gas may be supplied in the step of depositing the thin film.

예를 들어, 주석 산화물 박막 또는 주석 탄소산화물 박막을 제조하고자 하는 경우, 산소를 포함하는 반응가스를 공급할 수 있다. 예를 들면, 산소를 포함하는 반응가스는 수증기(H2O), 산소(O2), 산소 플라즈마, 오존(O3) 및 과산화수소(H2O2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 반응가스는 박막 증착 공정에서 유기 주석 화합물과 반응하여 주석 산화물 박막이나 주석 탄소산화물 박막을 형성할 수 있다. For example, when attempting to manufacture a tin oxide thin film or a tin carbon oxide thin film, a reaction gas containing oxygen can be supplied. For example, the reaction gas containing oxygen may include one or more selected from water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), oxygen plasma, ozone (O 3 ), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). This reaction gas can react with an organic tin compound in a thin film deposition process to form a tin oxide thin film or a tin carbon oxide thin film.

다른 예로, 주석 질화물 박막을 제조하고자 하는 경우, 질소를 포함하는 반응가스를 공급할 수 있다. 예를 들면, 질소를 포함하는 반응가스는 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 반응가스는 박막 증착 공정에서 유기 주석화합물과 반응하여 주석 질화물 박막을 형성할 수 있다. As another example, when attempting to manufacture a tin nitride thin film, a reaction gas containing nitrogen can be supplied. For example, the reaction gas containing nitrogen may include one or more selected from ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), nitrous oxide (N 2 O), and nitrogen (N 2 ). This reaction gas can react with an organic tin compound in a thin film deposition process to form a tin nitride thin film.

기재 상에 화학식 1의 유기 주석 화합물이 공급된 후, 열에너지, 플라즈마, 전기적 바이어스 등을 인가하면 유기 주석 화합물의 분해 및 축합반응이 진행되며, 이에 따라 주석 함유 박막이 형성된다.After the organotin compound of Formula 1 is supplied onto the substrate, decomposition and condensation reactions of the organotin compound proceed when heat energy, plasma, electrical bias, etc. are applied, thereby forming a tin-containing thin film.

목적하는 두께의 박막이 형성되면 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및/또는 수소(H2)와 같은 비활성 가스를 반응챔버에 퍼징(purging)하여 반응하지 않고 남아 있는 유기 주석 화합물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Once a thin film of the desired thickness is formed, the reaction chamber is purged with an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), and/or hydrogen (H 2 ) to remove the remaining unreacted organic matter. A step of removing tin compounds may be included.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 구조적 안정성 및 열안정성이 우수하다. 이에 따라 상기 유기 주석 화합물을 전구체로 사용하여 MOCVD 증착 또는 ALD 증착 공정을 통해 형성된 주석 함유 박막은 단차 피복성이 우수하고 막 두께가 균일하면서도 밀도가 높은 이점이 있다. The organic tin compound according to an embodiment of the present invention has excellent structural stability and thermal stability. Accordingly, a tin-containing thin film formed through MOCVD deposition or ALD deposition using the organic tin compound as a precursor has the advantage of excellent step coverage, uniform film thickness, and high density.

또한, 상기 유기 주석 화합물은 상온에서는 액체 상태로 존재하여 취급이 용이하면서도 열분해되지 않으면서 쉽게 휘발되어 박막 증착을 위한 챔버로 이송 및 공급이 용이한 이점이 있다. In addition, the organic tin compound exists in a liquid state at room temperature, making it easy to handle, and is easily volatilized without thermal decomposition, making it easy to transport and supply to a chamber for thin film deposition.

또한, 상기 유기 주석 화합물의 리간드는 박막 증착 과정에서 쉽게 제거되어 박막 내 잔여물의 함량을 크게 감소시키는 이점이 있다. In addition, the ligand of the organic tin compound is easily removed during the thin film deposition process, which has the advantage of greatly reducing the content of residues in the thin film.

나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물을 증착 공정의 전구체로 사용하는 경우, 복잡하고 미세화된 3차원 기재 상에 균일한 두께로 우수한 품질의 주석 함유 박막을 형성할 수 있다. Furthermore, when the organic tin compound according to an embodiment of the present invention is used as a precursor for the deposition process, a tin-containing thin film of excellent quality and uniform thickness can be formed on a complex and microscopic three-dimensional substrate.

이하에서는 본 발명에 따른 유기 주석 화합물 및 이를 이용하여 형성된 주석 함유 박막에 대하여 하기 실시예를 통하여 더 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the organic tin compound according to the present invention and the tin-containing thin film formed using the same will be described in more detail through the following examples. However, this is only presented to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1] [Example 1]

1. (tert-Bu)Sn(O-tert-Bu)3의 제조 1. Preparation of (tert-Bu)Sn(O-tert-Bu) 3

1000ml 플라스크에 다이에틸에테르 300ml를 넣고 약 -50℃에서 SnCl4 50.0g(0.1919mol)을 서서히 첨가하였다. 500ml 드롭핑 펀넬(dropping funnel)에 다이에틸에테르에 용해된 tert-부틸 마그네슘 클로라이드(t-Butyl magnesium chloride) 100.77ml(0.2015mol)을 넣고, 약 -50℃에서 SnCl4 용액에 서서히 첨가하였다. 다음으로, 용액의 온도를 상온으로 승온하고 8시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응 생성물을 여과 및 감압하여 용매와 부산물을 제거하고, 모노부틸 주석 트리클로라이드[(tert-Bu)Sn(Cl)3]를 수득하였다. (수율: 83%)300 ml of diethyl ether was added to a 1000 ml flask, and 50.0 g (0.1919 mol) of SnCl 4 was slowly added at about -50°C. 100.77 ml (0.2015 mol) of tert-Butyl magnesium chloride dissolved in diethyl ether was added to a 500 ml dropping funnel and slowly added to the SnCl 4 solution at about -50°C. Next, the temperature of the solution was raised to room temperature and stirred for 8 hours to react. The reaction product was filtered and depressurized to remove the solvent and by-products, and monobutyl tin trichloride [(tert-Bu)Sn(Cl) 3 ] was obtained. (yield: 83%)

1000ml 플라스크에 [(tert-Bu)Sn(Cl)3] 45g(0.159mol) 및 다이에틸에테르 400ml를 넣고 혼합하였다. 약 -70℃에서 트리에틸아민(Triethylamine) 50g(0.494mol)을 서서히 첨가한 후 상온으로 승온하고 1시간 동안 교반하였다. 250ml 드롭핑 펀넬로 tert-부탄올 36.05g(0.486mol)을 서서히 첨가하고, 12시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응 생성물을 여과 및 감압하여 용매와 부산물을 제거하였다. 다음으로, 생성물을 60℃, 0.13Torr의 압력하에서 정제하여 화학식 2로 표시되는 화합물 [(tert-Bu)Sn(O-tert-Bu)3] 45g을 수득하였다. (수율: 71%)45 g (0.159 mol) of [(tert-Bu)Sn(Cl) 3 ] and 400 ml of diethyl ether were added to a 1000 ml flask and mixed. 50 g (0.494 mol) of triethylamine was slowly added at about -70°C, then the temperature was raised to room temperature and stirred for 1 hour. 36.05 g (0.486 mol) of tert-butanol was slowly added through a 250 ml dropping funnel, and the reaction was stirred for 12 hours. The reaction product was filtered and reduced pressure to remove solvent and by-products. Next, the product was purified at 60°C and under a pressure of 0.13 Torr to obtain 45 g of the compound represented by Formula 2 [(tert-Bu)Sn(O-tert-Bu) 3 ]. (yield: 71%)

화합물의 합성을 확인하기 위해 핵자기 공명 분석(1H NMR)(용매: C6D6 사용)을 실시하였으며, 이에 따른 결과를 도 1에 첨부하였다. 도 1에 나타낸 핵자기 공명 분석 결과를 토대로 화학식 2로 표시되는 화합물의 합성을 확인하였다. Nuclear magnetic resonance analysis ( 1 H NMR) (solvent: C 6 D 6 used) was performed to confirm the synthesis of the compound, and the results are attached to FIG. 1. Based on the nuclear magnetic resonance analysis results shown in Figure 1, the synthesis of the compound represented by Formula 2 was confirmed.

2. 산화 주석 박막의 제조2. Fabrication of tin oxide thin films

상기에서 제조한 화합물 [(tert-Bu)Sn(O-tert-Bu)3]을 전구체로 사용하여 실리콘 기재 상에 화학 기상 증착법으로 산화 주석 박막을 증착하였다. 버블러(bubbler) 타입의 캐니스터에 상기 유기 주석 화합물을 넣고, 이의 원활한 공급을 위해 캐니스터를 60℃ 내지 100℃로 가열하였다. 반응가스는 수증기(H2O)를 사용하였고, 이의 온도는 5℃ 내지 25℃로 조절하였다. 반응 챔버로는 thermal 타입의 챔버를 사용하였으며, 샤워헤드를 통해 유기 주석 화합물 및 반응 가스를 공급하였다. 이때 샤워헤드의 온도는 110℃로 가열하고, 스테이지 온도는 50℃ 내지 200℃로 가열하였다. 반응 챔버 내부에 실리콘 기재를 넣고, 캐리어 가스로 아르곤 가스를 사용하여 유기 주석 화합물 전구체와 수증기를 반응 챔버로 공급하고, 산화 주석 박막을 증착하였다. 증착 이때 증착 시간을 조절하여 박막의 두께를 조절하였다. A tin oxide thin film was deposited on a silicon substrate by chemical vapor deposition using the compound [(tert-Bu)Sn(O-tert-Bu) 3 ] prepared above as a precursor. The organic tin compound was placed in a bubbler type canister, and the canister was heated to 60°C to 100°C to ensure smooth supply. Water vapor (H 2 O) was used as the reaction gas, and its temperature was adjusted to 5°C to 25°C. A thermal type chamber was used as the reaction chamber, and organic tin compounds and reaction gas were supplied through a showerhead. At this time, the showerhead temperature was heated to 110°C, and the stage temperature was heated to 50°C to 200°C. A silicon substrate was placed inside the reaction chamber, an organic tin compound precursor and water vapor were supplied to the reaction chamber using argon gas as a carrier gas, and a tin oxide thin film was deposited. At this time of deposition, the thickness of the thin film was controlled by adjusting the deposition time.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

1. (tert-Bu)Sn[N(CH3)2]3의 제조 1. Preparation of (tert-Bu)Sn[N(CH 3 ) 2 ] 3

1000ml 플라스크에 n-헥산에 용해된 n-부틸 리튬 용액 188.27ml(0.466mol) 및 n-헥산 300ml를 넣고 혼합하였다. 약 -50℃에서 다이메틸아민 21.8g(0.483mol)을 서서히 첨가한 후 상온으로 승온하고 5시간 동안 교반하며 반응시켰다. 다음으로, 약 -30℃에서 SnCl4 30.0g(0.115mol)을 서서히 첨가하였다. 다음으로 반응물의 온도를 상온으로 승온하고 12시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응 생성물을 여과 및 감압하여 용매와 부산물을 제거하였다. 다음으로, 생성물을 50℃ 및 0.3Torr의 압력 하에서 정제하여 중간체 Sn[N(CH3)2]4를 27g 수득하였다. (수율: 80%)In a 1000 ml flask, 188.27 ml (0.466 mol) of n-butyl lithium solution dissolved in n-hexane and 300 ml of n-hexane were added and mixed. 21.8 g (0.483 mol) of dimethylamine was slowly added at about -50°C, the temperature was raised to room temperature, and the reaction was stirred for 5 hours. Next, 30.0 g (0.115 mol) of SnCl 4 was slowly added at about -30°C. Next, the temperature of the reactant was raised to room temperature and the reaction was stirred for 12 hours. The reaction product was filtered and reduced pressure to remove solvent and by-products. Next, the product was purified at 50°C and a pressure of 0.3 Torr to obtain 27g of intermediate Sn[N(CH 3 ) 2 ] 4 . (yield: 80%)

1000ml 플라스크에 중간체 Sn[N(CH3)2]4 27g(0.091mol) 및 다이에틸에테르 200ml를 넣고 혼합하였다. 약 -70℃에서 테트라하이드로퓨란에 용해된 tert-부틸 마그네슘 클로라이드(t-Butyl magnesiumchloride) 48.05ml(0.096mol)을 서서히 첨가하였다. 반응물의 온도를 상온으로 승온한 뒤, 8시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응 생성물을 여과 및 감압하여 용매와 부산물을 제거한 후 75℃ 0.2Torr의 압력 하에서 정제하여 (tert-Bu)Sn[N(CH3)2]3를 14g 수득하였다. (수율: 49%)27 g (0.091 mol) of intermediate Sn[N(CH 3 ) 2 ] 4 and 200 ml of diethyl ether were added to a 1000 ml flask and mixed. 48.05 ml (0.096 mol) of tert-Butyl magnesium chloride dissolved in tetrahydrofuran was slowly added at about -70°C. The temperature of the reactant was raised to room temperature, and the reaction was stirred for 8 hours. The reaction product was filtered and depressurized to remove the solvent and by-products, and then purified under a pressure of 0.2 Torr at 75°C to obtain 14g of (tert-Bu)Sn[N(CH 3 ) 2 ] 3 . (Yield: 49%)

2. 산화 주석 박막의 제조2. Fabrication of tin oxide thin films

전구체로 비교예 1에 따라 제조한 화합물 (tert-Bu)Sn[N(CH3)2]3를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 실리콘 기재 상에 산화 주석 박막을 증착하였다. A tin oxide thin film was formed on a silicon substrate using the same method and conditions as in Example 1, except that the compound (tert-Bu)Sn[N(CH 3 ) 2 ] 3 prepared according to Comparative Example 1 was used as a precursor. deposited.

[실험예 1] [Experimental Example 1]

상기 실시예 1에서 제조한 화학식 2의 화합물과 및 비교예 1의 (tert-Bu)Sn[N(CH3)2]3에 대해 열중량 분석(TGA, thermogravimetic analysis)을 실시하였다. 열중량 분석은 정해진 중량의 샘플을 도가니에 넣은 뒤, 10℃/분의 속도로 상온에서 350℃까지 승온하면서, 1.5 bar/분의 압력으로 아르곤 가스를 주입하며 측정하였다. 이에 따른 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다. 도 2는 실시예 1에 따른 화합물의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3은 비교예 1에 따른 화합물의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타내는 그래프이다. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed on the compound of Chemical Formula 2 prepared in Example 1 and (tert-Bu)Sn[N(CH 3 ) 2 ] 3 in Comparative Example 1. Thermogravimetric analysis was performed by placing a sample of a predetermined weight in a crucible, raising the temperature from room temperature to 350°C at a rate of 10°C/min, and injecting argon gas at a pressure of 1.5 bar/min. The results are shown in Figures 2 and 3. Figure 2 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of the compound according to Example 1, and Figure 3 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of the compound according to Comparative Example 1.

도 2를 참조하면, 실시예 1의 화합물은 약 100℃부터 질량 감소가 발생하는 것을 확인하였고, 350℃에서 최종 잔여물(residue) 함량이 0.09%인 것을 확인하였다. 또한, 실시예 1의 화합물의 반감기(T1/2)는 약 159.66℃인 것을 확인하였다. 한편, 도 3을 참조하면, 비교예 1의 화합물은 약 50℃부터 질량 감소가 발생하고, 최종 잔여물 함량은 0.396%이며, 반감기는 145.92℃인 것을 확인하였다. 도 2 및 도 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1의 화합물은 비교예 1의 화합물 보다 훨씬 높은 온도에서 질량 감소가 시작되며, 반감기는 13.7℃ 가량 높으면서 잔여물 함량은 훨씬 적은 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1에 따른 화합물을 증착 공정의 전구체로 활용할 시, 열적 안정성이 우수하고 잔여물 함량이 적은 양질의 주석 함유 박막을 형성할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, the compound of Example 1 was confirmed to have a mass decrease starting from about 100°C, and the final residue content was confirmed to be 0.09% at 350°C. In addition, it was confirmed that the half-life (T 1/2 ) of the compound of Example 1 was about 159.66°C. Meanwhile, referring to Figure 3, it was confirmed that the compound of Comparative Example 1 had a mass decrease starting from about 50°C, the final residue content was 0.396%, and the half-life was 145.92°C. As can be seen in Figures 2 and 3, the mass of the compound of Example 1 begins to decrease at a much higher temperature than that of the compound of Comparative Example 1, and the half-life is about 13.7°C higher while the residue content is much lower. From this, it can be seen that when the compound according to Example 1 is used as a precursor for the deposition process, a high-quality tin-containing thin film with excellent thermal stability and low residue content can be formed.

[실험예 2][Experimental Example 2]

상기 실시예 1에서 제조한 화학식 2의 화합물과 및 비교예 1의 (tert-Bu)Sn[N(CH3)2]3에 대해 시차 주사 열량 분석(DSC, differential scanning calorimetry)을 실시하였다. 시차 주사 열량 분석은 샘플을 10℃/분의 속도로 400℃까지 승온하면서 측정하였다. 이에 따른 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4는 실시예 1에 따른 화합물의 시차 주사 열량 분석(DSC) 결과를 나타내는 그래프이고, 도 5는 비교예 1에 따른 화합물의 시차 주사 열량 분석(DSC) 결과를 나타내는 그래프이다. 시차 주사 열량 분석 시, 열 분해 온도는 발열 피크의 시작점으로 결정하였다. Differential scanning calorimetry (DSC) was performed on the compound of Formula 2 prepared in Example 1 and (tert-Bu)Sn[N(CH 3 ) 2 ] 3 in Comparative Example 1. Differential scanning calorimetry was measured while heating the sample to 400°C at a rate of 10°C/min. The results are shown in Figures 4 and 5. Figure 4 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) of the compound according to Example 1, and Figure 5 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) of the compound according to Comparative Example 1. During differential scanning calorimetry analysis, the thermal decomposition temperature was determined as the starting point of the exothermic peak.

도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예 1의 화합물은 307.85℃에서 열 분해가 일어나는 것을 확인할 수 있고, 비교예 1의 화합물은 약 202.84℃에서 열 분해가 시작되는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1에 따른 화합물은 비교예 1에 따른 화합물 대비 열 분해 온도가 105℃ 이상 높으며, 이로부터 실시예 1의 화합물은 열적으로 매우 안정하다는 것을 알 수 있다. Referring to Figures 4 and 5, it can be confirmed that thermal decomposition of the compound of Example 1 occurs at 307.85°C, and that thermal decomposition of the compound of Comparative Example 1 begins at about 202.84°C. The thermal decomposition temperature of the compound according to Example 1 is more than 105°C higher than that of the compound according to Comparative Example 1, and from this, it can be seen that the compound of Example 1 is very thermally stable.

[실험예 3][Experimental Example 3]

실시예 1에 따른 화합물과 비교예 1의 화합물의 열 안정성을 평가하였다. 열 안정성 평가는 실시예 1의 화합물과 비교예 1의 화합물 각각을 4개의 용기에 넣고, 1개 샘플은 상온에서 보관하고, 나머지 3개의 샘플은 각각 100℃, 120℃, 150℃에서 1시간 동안 가열한 뒤, 용액의 상태를 육안으로 관찰하였다. 이에 따른 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6은 실시예 1에 따른 화합물과 비교예 1에 따른 화합물의 열 안정성을 평가한 결과를 보여주는 사진이다.The thermal stability of the compound according to Example 1 and the compound of Comparative Example 1 was evaluated. For thermal stability evaluation, each of the compounds of Example 1 and Comparative Example 1 were placed in four containers, one sample was stored at room temperature, and the remaining three samples were stored at 100°C, 120°C, and 150°C for 1 hour, respectively. After heating, the state of the solution was observed with the naked eye. The results are shown in Figure 6. Figure 6 is a photograph showing the results of evaluating the thermal stability of the compound according to Example 1 and Comparative Example 1.

도 6을 참조하면, 실시예 1과 비교예 1의 화합물 각각은 상온에서는 투명한 무색 액체로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 150℃에서 1시간 동안 가열한 뒤 실시예 1의 화합물은 투명한 무색 액체로 존재하나, 비교예 1의 화합물은 연한 노란색으로 변하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1의 화합물은 비교예 1의 화합물 대비 열적으로 안정하다는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 6, it can be seen that each of the compounds of Example 1 and Comparative Example 1 exists as a transparent and colorless liquid at room temperature. However, after heating at 150°C for 1 hour, it can be seen that the compound of Example 1 exists as a transparent colorless liquid, while the compound of Comparative Example 1 turns light yellow. From this, it can be confirmed that the compound of Example 1 is thermally stable compared to the compound of Comparative Example 1.

[실험예 4][Experimental Example 4]

실시예 1의 화합물과 비교예 1의 화합물 각각을 전구체로 사용하여 형성된 산화 주석 박막의 조성과 표면 거칠기를 분석하였다. 박막의 조성은 X선 광전자 분광법(XPS, X-ray Photoelectron Spectriscopy)으로 분석하고, 표면 거칠기는 원자력 현미경(AFM, Atomic Force Microscope)을 통해 분석하였다. 이에 따른 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The composition and surface roughness of tin oxide thin films formed using each of the compounds of Example 1 and Comparative Example 1 as precursors were analyzed. The composition of the thin film was analyzed using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and the surface roughness was analyzed using Atomic Force Microscope (AFM). The results are shown in Table 1 below.

스테이지 온도(℃)Stage temperature (℃) 샤워헤드 온도(℃)Showerhead temperature (℃) 공정압력
(Torr)
process pressure
(Torr)
아르곤 유량(sccm)Argon flow rate (sccm) 원자농도atomic concentration 표면거칠기
(nm)
Surface roughness
(nm)
SnSn OO CC Sn/OSn/O 실시예 1Example 1 5050 110110 1.51.5 130130 15.615.6 28.428.4 5656 0.5500.550 0.5140.514 22 130130 15.615.6 28.828.8 55.6355.63 0.5400.540 0.5530.553 1.51.5 5050 15.315.3 26.126.1 58.758.7 0.5800.580 0.5860.586 1.51.5 200200 15.315.3 26.826.8 57.957.9 0.5700.570 0.5680.568 비교예 1Comparative Example 1 5050 110110 1.51.5 130130 14.9914.99 27.7827.78 57.2357.23 0.5400.540 0.6810.681

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1의 산화 주석 박막은 Sn/O 비율이 약 0.54 내지 0.58 수준으로 비교예 1 대비 높고, 주석(Sn)의 함량이 비교예 1 대비 높으면서 탄소(C) 농도는 비교예 1 대비 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다. 이를 토대로 실시예 1의 화합물을 전구체로 사용하는 경우, 비교예 1의 화합물을 전구체로 사용하는 경우 보다 증착 공정에서 부반응이 감소되고, 이로 인해 조성이 균일한 양질의 산화 주석 박막이 형성되는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 산화 주석 박막의 표면 거칠기는 0.514nm 내지 0.586nm 수준이나, 비교예 1의 경우 0.681nm로 거칠기가 높은 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1의 산화 주석 박막은 비교예 1의 산화 주석 박막 대비 막질이 우수함을 알 수 있다. Referring to Table 1, the tin oxide thin film of Example 1 has a Sn/O ratio of about 0.54 to 0.58, which is higher than that of Comparative Example 1, and the tin (Sn) content is higher than that of Comparative Example 1, while the carbon (C) concentration is higher than that of Comparative Example 1. It can be seen that it is relatively low compared to Comparative Example 1. Based on this, it can be seen that when the compound of Example 1 is used as a precursor, side reactions are reduced in the deposition process compared to when the compound of Comparative Example 1 is used as a precursor, and this results in the formation of a high-quality tin oxide thin film with a uniform composition. You can. In addition, the surface roughness of the tin oxide thin film of Example 1 was at the level of 0.514 nm to 0.586 nm, but in the case of Comparative Example 1, it could be confirmed that the roughness was high at 0.681 nm. From this, it can be seen that the tin oxide thin film of Example 1 has superior film quality compared to the tin oxide thin film of Comparative Example 1.

[실험예 5][Experimental Example 5]

실시예 1 및 비교예 1 각각에 따라 제조한 산화 주석 박막의 열 안정성을 알아보기 위해 가열 테스트를 실시하였다. 구체적으로 실리콘 기재 상에 증착된 산화 주석 박막을 여러 개 준비한 뒤, 100℃, 150℃ 및 200℃의 온도로 가열된 챔버에 각각 넣고, 30분 동안 보관하였다. 이후 각각의 온도 별로 보관한 샘플의 X선 광전자 분광 분석법을 통해 원자 농도 분석을 실시하였다. 이에 따른 결과를 도 7 및 도 8에 나타내었다. 도 7은 실시예 1에 따른 산화 주석 박막의 X선 광전자 분광 분석 결과를 나타내는 그래프이고, 도 8은 비교예 1에 따른 산화 주석 박막의 X선 광전자 분광 분석 결과를 나타내는 그래프이다. 이때 열 처리하지 않은 샘플에 대한 X선 광전자 분광 분석 결과를 함께 나타내었다. A heating test was conducted to determine the thermal stability of the tin oxide thin films prepared according to Example 1 and Comparative Example 1. Specifically, several tin oxide thin films deposited on a silicon substrate were prepared, placed in chambers heated to temperatures of 100°C, 150°C, and 200°C, and stored for 30 minutes. Afterwards, atomic concentration analysis was performed using X-ray photoelectron spectroscopy on samples stored at each temperature. The results are shown in Figures 7 and 8. FIG. 7 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the tin oxide thin film according to Example 1, and FIG. 8 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the tin oxide thin film according to Comparative Example 1. At this time, the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis for the sample without heat treatment are also shown.

도 7을 참조하면, 실시예 1에 따른 산화 주석 박막은 열처리 온도를 100℃에서 200℃까지 증가시켜도 열처리하지 않은 산화 주석 박막과 원자 농도 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 다만 150℃ 이상의 온도에서는 박막 내 탄소 함유 리간드의 휘발로 인한 미소한 탄소 농도의 감소가 관찰되었다. 도 8을 참조하면, 비교예 1의 산화 주석 박막은150℃ 이상의 온도에서 급격하게 탄소 농도가 감소(5% 이상)되는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1의 유기 주석 화합물을 전구체로 사용하여 증착된 산화 주석 박막은 비교예 1의 화합물을 사용한 산화 주석 박막 대비 열 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that the tin oxide thin film according to Example 1 does not have a significant difference in atomic concentration from the tin oxide thin film that has not been heat treated even if the heat treatment temperature is increased from 100°C to 200°C. However, at temperatures above 150°C, a slight decrease in carbon concentration was observed due to volatilization of carbon-containing ligands in the thin film. Referring to FIG. 8, it can be seen that the carbon concentration of the tin oxide thin film of Comparative Example 1 rapidly decreases (more than 5%) at a temperature of 150°C or higher. From this, it can be seen that the tin oxide thin film deposited using the organic tin compound of Example 1 as a precursor has excellent thermal stability compared to the tin oxide thin film using the compound of Comparative Example 1.

상기 실험예들을 정리하면, 본원발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 구조적 안정성 및 열적 안정성이 우수하며, 반응성이 높은 이점이 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 화학 기상 증착법으로 주석 함유 박막을 형성하기 위한 전구체로 유리하게 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물을 전구체로하여 증착 공정을 수행할 경우 막 두께 및 막 질이 균일하고, 잔여물 함량이 낮은 고품질의 주석 함유 박막을 수득할 수 있다. To summarize the above experimental examples, the organic tin compound according to an embodiment of the present invention has the advantage of excellent structural and thermal stability and high reactivity. Accordingly, the organic tin compound according to an embodiment of the present invention can be advantageously used as a precursor for forming a tin-containing thin film by chemical vapor deposition. When a deposition process is performed using the organic tin compound as a precursor according to an embodiment of the present invention, a high-quality tin-containing thin film with uniform film thickness and film quality and low residue content can be obtained.

본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 주석 화합물, 이의 제조방법 및 주석 함유 박막의 형성 방법은 다음과 같이 설명될 수 있다. The organic tin compound, its production method, and the method of forming a tin-containing thin film according to various embodiments of the present invention can be described as follows.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다. An organic tin compound according to an embodiment of the present invention is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다.In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기일 수 있다. According to another feature of the present invention, in Formula 1, R 1 to R 4 may each independently be a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화학식 1에서 R2, R3 및 R4는 서로 동일할 수 있다. According to another feature of the present invention, in Formula 1, R 2 , R 3 and R 4 may be the same as each other.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기 주석 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. According to another feature of the present invention, the organic tin compound may be represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

본 발명의 또 다른 특징에 따르면 유기 주석 화합물은 상온에서 액체일 수 있다. According to another feature of the present invention, the organic tin compound may be liquid at room temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 주석 화합물의 제조방법은 염화주석(IV)(SnCl4) 화합물과 화학식 A로 표시되는 알킬 마그네슘 할라이드 화합물을 반응시켜 화학식 B로 표시되는 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 제조하는 제1 단계 및 염기 촉매 하에 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물과 알코올을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2 단계를 포함한다. The method for producing an organic tin compound according to an embodiment of the present invention is to react a tin (IV) chloride (SnCl 4 ) compound with an alkyl magnesium halide compound represented by Formula A to produce a monoalkyl tin trihalide compound represented by Formula B. It includes a first step of preparing a compound represented by the following formula (1) by reacting a monoalkyl tin trihalide compound with an alcohol in the presence of a base catalyst.

[화학식 A] R1MgX[Formula A] R 1 MgX

[화학식 B] Sn(R1)Cl3 [Formula B] Sn(R 1 )Cl 3

화학식 A 및 B에서 R1은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, 화학식 A에서 X는 Cl 또는 Br이다. In formulas A and B, R 1 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and in formula A, X is Cl or Br.

[화학식 1][Formula 1]

화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, R2 내지 R4는 상기 제2 단계의 알코올로부터 유래된 알킬기이다.In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and R 2 to R 4 are an alkyl group derived from the second stage alcohol.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 염기 촉매는 트리에틸아민 및 디이소프로필에틸아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. According to another feature of the present invention, the base catalyst may be at least one selected from triethylamine and diisopropylethylamine.

본 발명의 일 실시예에 따른 주석 함유 박막의 형성 방법은 상기 유기 주석 화합물을 전구체로 이용하여, 기재 상에 박막을 증착하는 단계를 포함한다. A method of forming a tin-containing thin film according to an embodiment of the present invention includes depositing a thin film on a substrate using the organic tin compound as a precursor.

본 발명의 다른 특징에 따르면 박막을 증착하는 단계는 금속 유기물 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 공정 또는 원자층 증착(Atomic layer Deposition, ALD) 공정으로 수행될 수 있다. According to another feature of the present invention, the step of depositing a thin film may be performed using a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) process or an Atomic Layer Deposition (ALD) process.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 박막을 증착하는 단계는 100℃ 내지 1000℃의 온도범위에서 수행될 수 있다. According to another feature of the present invention, the step of depositing the thin film may be performed in a temperature range of 100°C to 1000°C.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 박막을 증착하는 단계는 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 질량유량제어기(Mass Flow Controller, MFC) 방식, 직접 기체 주입(Direct Gas Injection, DGI) 방식, 직접 액체 주입(Direct Liquid injection, DLI) 방식 및 상기 유기 주석 화합물을 유기 용매에 용해시켜 이동시키는 유기 용액 공급 방식 중 선택된 하나의 방식을 통해 상기 유기 주석 화합물을 기재 상으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the step of depositing a thin film is a bubbling method, a vapor phase mass flow controller (MFC) method, a direct gas injection (DGI) method, or a direct gas injection method. It may include moving the organic tin compound onto the substrate through one method selected from a direct liquid injection (DLI) method and an organic solution supply method that dissolves the organic tin compound in an organic solvent and moves it. .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기 주석 화합물은 운반가스와 함께 버블링 방식 또는 직접 기체 주입 방식에 의해 기재 상으로 이동하고, 운반가스는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the organic tin compound moves onto the substrate by bubbling or direct gas injection with a carrier gas, and the carrier gas is argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He). ) and hydrogen (H 2 ).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 박막을 증착하는 단계에서, 수증기(H2O), 산소(O2), 산소 플라즈마, 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2) 중에서 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, in the step of depositing a thin film, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), oxygen plasma, ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), nitrous oxide (N 2 O), and nitrogen (N 2 ) may be further included.

이상에서 본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through examples above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and may be implemented in various modifications without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

Claims (13)

하기 화학식 1로 표시되는, 유기 주석 화합물.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이다.
An organic tin compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]

In Formula 1,
R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기인, 유기 주석 화합물.
According to paragraph 1,
In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 R2, R3 및 R4는 서로 동일한, 유기 주석 화합물.
According to paragraph 1,
In Formula 1, R 2 , R 3 and R 4 are the same as each other, an organic tin compound.
제1항에 있어서,
하기 화학식 2로 표시되는 유기 주석 화합물.
[화학식 2]
According to paragraph 1,
An organic tin compound represented by the following formula (2).
[Formula 2]
제1항에 있어서,
상기 유기 주석 화합물은 상온에서 액체인, 유기 주석 화합물.
According to paragraph 1,
The organic tin compound is a liquid at room temperature.
염화주석(IV)(SnCl4) 화합물과 화학식 A로 표시되는 알킬 마그네슘 할라이드 화합물을 반응시켜 화학식 B로 표시되는 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물을 제조하는 제1 단계; 및
염기 촉매 하에 상기 모노알킬 주석 트리할라이드 화합물과 알코올을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2 단계를 포함하는, 유기 주석 화합물의 제조방법.
[화학식 A] R1MgX
[화학식 B] Sn(R1)Cl3
상기 화학식 A 및 B에서 R1은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, 상기 화학식 A에서 X는 Cl 또는 Br이고,
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기 또는 탄소수 3 내지 6의 분지형 알킬기이고, R2 내지 R4는 상기 제2 단계의 알코올로부터 유래된 알킬기이다.
A first step of preparing a monoalkyl tin trihalide compound represented by Formula B by reacting a tin(IV) chloride (SnCl 4 ) compound with an alkyl magnesium halide compound represented by Formula A; and
A method for producing an organic tin compound, comprising a second step of reacting the monoalkyl tin trihalide compound with an alcohol under a base catalyst to prepare a compound represented by the following formula (1).
[Formula A] R 1 MgX
[Formula B] Sn(R 1 )Cl 3
In Formulas A and B, R 1 is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and in Formula A,
[Formula 1]

In Formula 1, R 1 to R 4 are each independently a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and R 2 to R 4 are an alkyl group derived from the second stage alcohol.
제6 항에 있어서,
상기 염기 촉매는 트리에틸아민 및 디이소프로필에틸아민 중에서 선택된 1종 이상인, 유기 주석 화합물의 제조방법.
According to clause 6,
A method for producing an organic tin compound, wherein the base catalyst is at least one selected from triethylamine and diisopropylethylamine.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 유기 주석 화합물을 전구체로 이용하여, 기재 상에 박막을 증착하는 단계를 포함하는, 주석 함유 박막의 형성 방법. A method of forming a tin-containing thin film, comprising the step of depositing a thin film on a substrate using the organic tin compound of any one of claims 1 to 5 as a precursor. 제8항에 있어서,
상기 박막을 증착하는 단계는 금속 유기물 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 공정 또는 원자층 증착(Atomic layer Deposition, ALD) 공정으로 수행되는, 주석 함유 박막의 형성 방법.
According to clause 8,
A method of forming a tin-containing thin film, wherein the step of depositing the thin film is performed by a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) process or an Atomic Layer Deposition (ALD) process.
제8항에 있어서,
상기 박막을 증착하는 단계는 100℃ 내지 1000℃의 온도범위에서 수행되는, 주석 함유 박막의 형성 방법.
According to clause 8,
A method of forming a tin-containing thin film, wherein the step of depositing the thin film is performed in a temperature range of 100°C to 1000°C.
제8항에 있어서,
상기 박막을 증착하는 단계는 버블링 방식, 기체상(vapor phase) 질량유량제어기(Mass Flow Controller, MFC) 방식, 직접 기체 주입(Direct Gas Injection, DGI) 방식, 직접 액체 주입(Direct Liquid injection, DLI) 방식 및 상기 유기 주석 화합물을 유기 용매에 용해시켜 이동시키는 유기 용액 공급 방식 중 선택된 하나의 방식을 통해 상기 유기 주석 화합물을 상기 기재 상으로 이동시키는 단계를 포함하는, 주석 함유 박막의 형성 방법.
According to clause 8,
The step of depositing the thin film is a bubbling method, a vapor phase mass flow controller (MFC) method, a direct gas injection (DGI) method, and a direct liquid injection (DLI) method. ) Method of forming a tin-containing thin film, comprising the step of moving the organotin compound onto the substrate through a method selected from the group consisting of a method and an organic solution supply method in which the organotin compound is dissolved in an organic solvent and moved.
제8항에 있어서,
상기 유기 주석 화합물은 운반가스와 함께 상기 버블링 방식 또는 상기 직접 기체 주입 방식에 의해 상기 기재 상으로 이동하고,
상기 운반가스는, 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 및 수소(H2) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 주석 함유 박막의 형성 방법.
According to clause 8,
The organic tin compound moves onto the substrate by the bubbling method or the direct gas injection method together with the carrier gas,
The carrier gas includes one or more selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), and hydrogen (H 2 ).
제8항에 있어서,
상기 박막을 증착하는 단계에서, 수증기(H2O), 산소(O2), 산소 플라즈마, 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O) 및 질소(N2) 중에서 선택된 하나 이상의 반응가스를 공급하는 단계를 더 포함하는, 주석 함유 박막의 형성 방법.
According to clause 8,
In the step of depositing the thin film, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), oxygen plasma, ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ammonia (NH 3 ), and hydrazine (N 2 H 4 ), nitrous oxide (N 2 O), and nitrogen (N 2 ), further comprising the step of supplying one or more reaction gases selected from the group consisting of nitrous oxide (N 2 O) and nitrogen (N 2 ).
KR1020220078335A 2022-06-27 2022-06-27 Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same KR20240001544A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220078335A KR20240001544A (en) 2022-06-27 2022-06-27 Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220078335A KR20240001544A (en) 2022-06-27 2022-06-27 Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240001544A true KR20240001544A (en) 2024-01-03

Family

ID=89538985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220078335A KR20240001544A (en) 2022-06-27 2022-06-27 Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240001544A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102541122B1 (en) Novel compound, raw material for thin film formation, and method for producing thin film
KR101841444B1 (en) Group 5 metal compounds, preparing methods thereof, precursor compositions including the same for film deposition, and depositing methods of film using the same
US11958874B2 (en) Organo tin compound for thin film deposition and method for forming tin-containing thin film using same
KR20240001544A (en) Organo tin compound for thin film deposition, method of forming the same and method of forming tin containing thin film using the same
WO2018088079A1 (en) Compound, starting material for thin film formation, thin film production method, and amidine compound
KR20200083581A (en) Ruthenium compound, raw material for thin film formation and method for manufacturing thin film
KR102621779B1 (en) Niobium precursor compound for thin film deposition and method of forming thin film containing niobium using the same
KR20230132961A (en) Organo tin compound for thin film deposition and method of forming tin containing thin film using the same
KR20230151328A (en) Organo metal compound for thin film deposition and method of forming group 4 metal containing thin film using the same
JP7271850B2 (en) organometallic precursor compounds
KR100514780B1 (en) Compound for semiconductor film and method of depositing film using the same
KR102653042B1 (en) Molybdenum precursor compound, method for preparing the same, and method for forming a molybdenum-containing film using the same
KR102623858B1 (en) Material for fabricating thin film, method for fabricating thin film using the same, and fabricating equipment for thin film using the same
CN115362282B (en) Raw material for forming thin film for atomic layer deposition method and method for producing thin film
US11999756B2 (en) Method for producing organometallic compound and thin film fabricated using organometallic compound obtained thereby
WO2020203783A1 (en) Raw material for forming thin film, method for producing thin film, and scandium compound
KR100634814B1 (en) Precursors of novel titanium oxide and preparation method thereof
KR20230009325A (en) Molybdenum precursor compound, method for preparing the same, and method for depositing molybdenum-containing thin film using the same
KR20210056848A (en) Method of depositing niobium nitride thin films
WO2005017950A2 (en) Organoiridium compound, process for producing the same, and process for producing film
KR20220166960A (en) Fluorine-free tungsten compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
KR20210056847A (en) Method of depositing niobium nitride thin films
KR100711010B1 (en) Process for preparing zirconium oxide thin films

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal