KR20240009144A - 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 형성 방법 및 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 반도체 소자에 관한 것으로서, 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체는 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물을 포함하며, 다양한 박막 형성 공정 온도에서 고품질의 실리콘 함유 박막을 형성할 수 있는 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다양한 박막 형성 공정 온도에서 효율적으로 증착 및 박막 형성이 가능한 화학구조의 실리콘 함유 화합물을 포함하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD)에 비해 응답시간, 시야각, 콘트라스트, 무게, 사용전력 등에서 장점이 있고 플렉시블 디스플레이용 소재로도 사용할 수 있어 이에 대한 다양한 소재 개발이 이루어지고 있다. 이러한 OLED의 구조 개발에 있어서 구동 전압 증가 및 전기발광 효율의 감소로 인한 수명 제한을 극복할 수 있는 기술을 개발할 필요가 있다. OLED 구조에서 발생할 수 있는 열화로는 습기 또는 산소에 노출될 때 형성되는 비방사성 흑점을 들 수 있다. 이를 방지하기 위하여 OLED 구조는 배리어 층 사이에 버퍼 층을 형성하여 상기 구조를 인캡슐레이션하고 있다. 그러나 종래의 인캡슐레이션을 위한 층은 입자 피복(particle coverage)이 불충분하여 불량이 발생할 수 있어 이를 개선하기 위한 기술들이 요구되고 있다. 특히, 상기 버퍼 층을 형성할 때 고품질의 박막을 형성함으로써 상기 비방사성 흑점의 형성을 억제할 필요가 있으며, 이를 위한 적합한 박막 형성용 전구체의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술들을 감안하여 안출된 것으로서, 증착 공정에서 온도 범용성이 있으며, 특히 저온 공정에서 효율적으로 고품질의 박막을 형성할 수 있는 신규한 실리콘 함유 화합물을 포함하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 사용함으로써 고품질의 실리콘 함유 박막을 형성할 수 있는 박막 및 이의 형성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자, 특히 OLED용 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 함유 박막 형성용 전구체는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Si(N3)n(NHR)4-n
상기 화학식 1에서 R은 서로 같거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 C1-C6의 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기 및 이들의 이성질체에서 선택되며, n은 1 내지 3의 정수이다.
이때, 상기 화학식 1에서 R은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-iso-펜틸기, active-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 시클로헥실기 및 이들의 이성질체로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 n은 2이고, 하나 이상의 R은 t-부틸기 또는 이의 이성질체일 수 있다.
또한, 상기 전구체는 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘 함유 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Si(N3)n(TBA)4-n
상기 화학식 2에서 TBA는 t-부틸아민이며, n은 1 내지 3의 정수이다.
또한, 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체는 용매를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 용매는 C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 케톤, 에테르, 글라임, 에스테르, 테트라하이드로퓨란, 3차 아민 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있고, 또한, 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 실리콘 함유 박막 형성 방법은 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실리콘 함유 박막은 SOD(spin-on dielectric, SOD) 공정, 저온 플라즈마(Low Temperature Plasma, LTP) 공정, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD), 플라즈마 화학 기상 증착 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma -Chemical Vapor Deposition, HDPCVD) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정, 또는 플라즈마 원자층 증착(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition, PEALD) 공정에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 기화시켜 챔버 내부로 이송시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계에서 질소(N2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O), 산소(O2), 수증기(H2O), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 실란(silane), 수소(H), 다이보레인(B2H6)으로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응물(reactant)을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 25 내지 500℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 기판에 공급하고 플라즈마를 발생시켜 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실리콘 함유 박막은 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 소자는 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전구체는 증착 공정에서 온도 범용성이 있으며, 특히 저온 공정에서 효율적으로 고품질의 박막을 형성할 수 있는 화학구조를 가지기 때문에 고품질의 실리콘 함유 박막을 형성할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 상기 전구체를 사용함으로써 각종 소자에 적용하기에 적합한 품질의 실리콘 함유 박막을 형성할 수 있는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 함유 화합물의 1H-NMR 데이터이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 함유 화합물의 열 중량 분석(TGA)(a) 및 시차 주사 열 분석(DSC)(b) 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 함유 화합물의 열 중량 분석(TGA)(a) 및 시차 주사 열 분석(DSC)(b) 결과이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 실리콘 함유 박막 형성용 전구체는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Si(N3)n(NHR)4-n
상기 화학식 1에서 R은 서로 같거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 C1-C6의 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기 및 이들의 이성질체에서 선택되며, n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물은 아자이드(azide) 기와 1차 아민기를 포함하는 것으로서, 아자이드기의 전자 공유를 통해 구조적으로 안정화되어 있으므로 다양한 증착 온도에서 기판에 안정적인 화학 흡착을 할 수 있는 것으로 파악된다. 특히 박막 표면에 대한 초기 화학 흡착 속도를 충분히 확보할 수 있어 박막 표면에 기밀한 흡착이 가능하므로 고품질의 박막을 형성할 수 있게 된다.
이러한 특성으로 인하여 OLED 디스플레이의 소재로서도 활용성이 높은데, 저온 플라즈마 공정을 이용하여 인캡슐레이션을 위한 질화실리콘(SiN) 박막을 형성할 때 입자 피복 효율이 우수하여 종래기술보다 개선된 고품질의 박막을 형성할 수 있게 되며, 이로 인해 제조된 OLED 디스플레이에서 열화 발생율을 현저히 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물은 특히 상기 1차 아민기로서 분지형 알킬기를 포함하는 1차 아민기를 적용하여 분자의 크기를 크게 하고 이를 통해 화합물의 안정성 및 반응성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1에서 R은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-iso-펜틸기, active-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 시클로헥실기 및 이들의 이성질체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서 n은 2이고, 하나 이상의 R은 t-부틸기 또는 이의 이성질체일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘 함유 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Si(N3)n(TBA)4-n
상기 화학식 2에서 TBA는 t-부틸아민이며, n은 1 내지 3의 정수이다.
또한, 본 발명의 전구체는 용매를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 용매로는 C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 케톤, 에테르, 글라임, 에스테르, 테트라하이드로퓨란, 3차 아민 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소의 예로는 톨루엔, 헵탄 등을 들 수 있으며, 3차 아민으로는 디메틸에틸아민을 들 수 있다.
특히, 실리콘 함유 화합물이 실온에서 고체 상태인 경우 이를 용해할 수 있는 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 용매를 포함하는 경우, 상기 상기 실리콘 함유 화합물을 용해할 수 있는 용매 및 함량으로 함유되게 되며, 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 용매를 포함하거나 포함하지 않는 전구체는 기화할 수 있는 것이기 때문에 이를 전구체 가스 형태로 챔버 내로 공급할 수 있다. 따라서, 실리콘 함유 화합물의 종류에 따라 실온에서 액상으로 존재하며, 쉽게 기화될 수 있는 경우에는 별도의 용매 없이도 박막 형성 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실리콘 함유 박막은 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 실리콘 함유 화합물을 사용하여 실리콘 함유 박막을 형성할 때, SOD(spin-on dielectric, SOD) 공정, 저온 플라즈마(Low Temperature Plasma, LTP) 공정, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD), 플라즈마 화학 기상 증착 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma-Chemical Vapor Deposition, HDP-CVD) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정, 또는 플라즈마 원자층 증착(plasma-enhanced atomic layer deposition, PEALD) 공정을 이용하여 박막을 형성할 수 있다.
예를 들어, 인캡슐레이션을 위한 버퍼 층을 형성하기 위하여 PEALD 공정으로 저온(100℃ 이하)에서 질화실리콘(SiN) 박막을 형성할 때 초기 화학 흡착 속도가 높고 입자 피복(particle coverage) 및 단차 피복(step coverage) 효율이 우수하여 매우 기밀한 박막을 형성할 수 있게 된다.
상기 실리콘 함유 박막을 형성하기 위한 공정에서는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 기화시켜 챔버 내부로 이송시키는 단계, 상기 챔버 내부로 이송된 상기 전구체를 공급된 상태 또는 다른 소스 가스와 함께 상기 기판에 공급된 상태에서 플라즈마를 인가하여 박막을 형성하는 단계를 포함하여 박막을 형성하게 된다.
예를 들어, 배리어 층이 형성된 기판 상에 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 공급하고 플라즈마를 인가함으로써 SiN 버퍼 층이나 버퍼 접착 층을 형성할 수 있다. 또한, 금속 배선 패턴이 형성된 기판 상에 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체의 가스, 산소 가스, 캐리어 가스인 수소 가스를 공급하고 여기에 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 기판 상에 형성된 금속 배선 패턴 사이의 갭을 채우는 층간 절연막을 형성할 수도 있다. 또한, 불소 소스 가스를 함께 공급하면 불화실리콘 절연막을 형성할 수도 있다.
즉, 목적하는 박막의 종류에 따라 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 단독으로 공급하거나 불소 소스 가스, 산소 가스, 탄소를 포함하는 가스와 함께 캐리어 가스인 수소 가스를 공급하고 플라즈마를 발생시킴으로써 실리콘의 질화물, 산질화물, 불화물 박막을 형성할 수 있다.
상기 박막 형성 공정에서 제조되는 실리콘 함유 박막이 실리콘(Si) 및 질소(N)를 포함하는 박막인 경우, N/Si의 몰비가 1.0 이상인 것인 박막을 형성할 수 있다.
또한, 불소 소스를 사용할 경우, 통상적으로 사용하는 SiF4를 사용할 수 있으며, 탄소를 포함하는 가스로는 CH4, C2H4, C2H6, C2H2, C6H6와 같은 탄화수소 가스나 메틸에톡시실란(MTES), 디에톡시메틸실란(DEMS), 디메톡시메틸실란(DMOMS), 테트라메틸사이클로테트라실록산(TOMCATS), 디메틸디메톡시실란(DMDMOS), 디메틸디옥시실릴사이클로헥산(DMDOSH), 트리메틸실란과 같은 유기실록산 소스 가스를 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계에서 공급할 수 있는 반응물(reactant)로는 질소(N2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O), 산소(O2), 수증기(H2O), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 실란(silane), 수소(H), 다이보레인(B2H6)으로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 박막을 형성하기 위한 공정은 1 내지 2000mTorr의 챔버 내 압력 조건에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성하기 위한 소스 파워는 100 내지 9,000W, 바이어스 파워는 0 내지 5,000W가 적절하다. 또한, 상기 바이어스 파워는 경우에 따라서 가하지 않을 수도 있다.
또한, 상기 기판 상에 박막을 형성하는 공정에서 공정 온도는 25 내지 500℃의 온도 범위일 수 있다.
상기 박막 형성 공정에서 본 발명에서 사용되는 실리콘 함유 화합물은 박막 표면과의 결합력이 높기 때문에 형성된 박막의 기계적 특성 및 기밀성이 향상되게 된다.
또한, 상기 박막 형성 공정을 적용하면 실리콘 함유 박막을 포함하는 다양한 소자를 제조할 수 있다. 이러한 소자는 층간 절연막 등의 반도체용 소자 뿐만 아니라 배리어 층의 인캡슐레이션을 위한 버퍼 층과 같은 OLED 디스플레이용 소자도 포함하는 것이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 예시적 구조로서 디아지도(디-t-부틸)실란(Si(N3)2NHC(CH3)3)2)을 다음과 같이 반응경로에 의해 수득할 수 있다.
우선 SiCl2(NHC(CH3)3)2)는 사염화규소와 t-부틸아민의 반응에 의해 제조하였다. 불꽃 건조된 1L 슈렝크 플라스크에서 35g (0.206 mol, 1당량)의 SiCl4와 61g (0.824 mol, 4당량)의 t-부틸아민(NHC(CH3)3)2)을 600㎖ 헥산 중에서 질소 분위기 하에 12시간 이상 교반하여 투명한 현탁액을 제조하였다. 반응이 완료된 이 현탁액을 필터를 통해 여과액을 얻은 후 감압하에 용매 및 휘발성 부산물을 제거하였다. 이어서 남겨진 투명한 액체를 감압 증류하여 투명한 액체 화합물인 Si(TBA)2Cl2을 39g (수율:78%) 수득하였다.
상기 화합물에 대해 1H-NMR (400MHz, C6D6, 25℃) 분석을 실시한 결과, 다음과 같이, 비스(t-부틸아미노)디클로로실란에 귀속되는 피크를 확인하였다.
δ1.10 (s, 18H, tert-Butyl), δ1.49 (s, 2H, NH)
상기 비스(t-부틸아미노)디클로로실란으로부터 다음과 같은 반응경로를 통해 디아지도(디-t-부틸)실란(Si(N3)2NHC(CH3)3)2)을 제조하였다.
불꽃 건조된 500㎖ 슈렝크 플라스크에서 21g (0.086 mol, 1당량)의 SiCl2(NHC(CH3)3)2)와 12.5g (0.190 mol, 2.2당량)의 아지화나트륨(sodium azide)을 250㎖ 톨루엔 중에서 질소 분위기 하에 24시간 이상 교반하여 투명한 현탁액을 제조하였다. 반응이 완료된 이 현탁액을 필터를 통해 여과액을 얻은 후 감압하에 용매 및 휘발성 부산물을 제거하였다. 이어서 남겨진 투명한 액체를 감압 증류하여 투명한 액체 화합물인 Si(N3)2(NHC(CH3)3)2)을 15g (수율:68%) 수득하였다.
상기 화합물에 대해 1H-NMR (400MHz, C6D6, 25℃)분석을 실시한 결과, 다음과 같이, 디아지도(디-t-부틸)실란에 귀속되는 피크를 확인하였다(도 1).
δ1.02 (s, 18H, tert-butyl), δ1.17 (s, 2H, NH)
또한, 도 2(a)의 TGA 분석 결과로부터 상기 화합물이 150℃ 부근에서 중량 감소가 관찰되었고, 도 2(b)에서와 같이 370℃ 부근에서 열 분해가 일어나는 것으로 확인되어 박막 형성을 위한 증착 공정에 적합한 물성을 나타내는 것으로 평가되었다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 사용한 박막 형성 공정의 효과를 설명한다.
[실시예 1]
SiNx 박막 형성 공정을 수행하기 위하여 반응 챔버 내에 6인치 p-타입 Si 웨이퍼를 위치시키고, 반응 챔버 내부를 아르곤(Ar) 가스로 퍼지한 다음, 원자층 증착(ALD) 장비를 사용하여 실리콘 함유 박막 형성용 전구체와 질소(N2) 플라즈마를 주입하여 SiNx 박막을 증착하였다.
증착 공정에서 전구체는 디아지도(디-t-부틸)실란를 사용하였으며, 캐니스터를 50℃로 가열한 상태에서 전구체를 공급하였으며, 반응물은 N2 플라즈마, 공정온도는 85℃, 공정압력 1.5Torr로 설정하였다.
플라즈마 세기에 따른 증착되는 박막 두께(GPC) 변화율와 R.I.값을 확인 하기 위하여 200~300W 구간에서 플라즈마 세기를 spilt하여 플라즈마 세기에 따른 SiNx 박막의 GPC(Å/cycle) 및 R.I.값의 변화를 측정하였다. 그 결과는 표 1과 같다.
| Plasma time(sec) | Plasma power(W) | GPC(Å/cycle) | R.I.(@550㎚) |
| 5 | 200 | 0.22 | 1.48 |
| 5 | 300 | 0.20 | 1.67 |
또한, 플라즈마 노출에 따른 GPC 변화 및 R.I.를 확인하기 위하여 플라즈마 시간을 5~15초로 Split하여 시간에 따른 SiNx 박막의 GPC(Å/cycle) 및 R.I.값의 변화를 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
| Plasma time(sec) | Plasma power(W) | GPC(Å/cycle) | R.I.(@550㎚) |
| 300 | 5 | 0.20 | 1.87 |
| 300 | 10 | 0.22 | 1.71 |
| 300 | 15 | 0.25 | 1.72 |
또한, 85℃에서 PEALD 증착에 의해 제작된 박막의 XPS 분석을 통해 박막 내 N/Si 비율을 측정한 결과는 표 3과 같다.
| Plasma power(W) | Plasma time(sec) | N/Si ratio |
| 300 | 5 | 1.71 |
| 300 | 10 | 1.96 |
| 300 | 15 | 2.10 |
이와 같은 결과로부터, 플라즈마 조사 시간이 증가할수록 GPC와 N/Si 비율이 증가하는 경향을 확인하였으며, 이를 통해 표면과의 반응이 개선되는 것을 확인하였다.
또한, 상기 조건에서 60㎚ 두께로 제작된 박막을 이용하여 Ca test를 통해 수분 투습도(WVRT)를 측정하였다. 그 결과 표 4에서와 같이 플라즈마 조사 시간이 증가함에 따라 수분 투습율이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
| Plasma exposure(sec) | 5 | 10 | 15 |
| WVTR(g/㎡-day) | 3.32×10-3 | 5.21×10-4 | 2.06×10-4 |
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시형태를 들어 설명하였으나, 상기 실시형태들에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
Claims (15)
- 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
[화학식 1]
Si(N3)n(NHR)4-n
상기 화학식 1에서 R은 서로 같거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 C1-C6의 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기 및 이들의 이성질체에서 선택되며, n은 1 내지 3의 정수이다.
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1에서 R은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-iso-펜틸기, active-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 시클로헥실기 및 이들의 이성질체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1에서 n은 2이고, 하나 이상의 R은 t-부틸기 또는 이의 이성질체인 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전구체는 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘 함유 화합물인 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
[화학식 2]
Si(N3)n(TBA)4-n
상기 화학식 2에서 TBA는 t-부틸아민이며, n은 1 내지 3의 정수이다.
- 청구항 1에 있어서,
상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체는 용매를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
- 청구항 5에 있어서,
상기 용매는 C1-C16의 포화 또는 불포화 탄화수소, 케톤, 에테르, 글라임, 에스테르, 테트라하이드로퓨란, 3차 아민 중 어느 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
- 청구항 5에 있어서,
상기 용매는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체 총 중량에 대하여 1 내지 99 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성용 전구체.
- 청구항 1 내지 7중 어느 하나의 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 실리콘 함유 박막은 SOD(spin-on dielectric, SOD) 공정, 저온 플라즈마(Low Temperature Plasma, LTP) 공정, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD), 플라즈마 화학 기상 증착 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma -Chemical Vapor Deposition, HDPCVD) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정, 또는 플라즈마 원자층 증착(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition, PEALD) 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 기화시켜 챔버 내부로 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계에서 질소(N2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 아산화질소(N2O), 산소(O2), 수증기(H2O), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 실란(silane), 수소(H), 다이보레인(B2H6)으로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 반응물(reactant)을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 25 내지 500℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 기판 상에 박막을 형성하는 단계는 상기 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 기판에 공급하고 플라즈마를 발생시켜 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막 형성 방법.
- 청구항 1 내지 7 중 어느 하나의 실리콘 함유 박막 형성용 전구체를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 함유 박막.
- 청구항 14의 실리콘 함유 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220086280A KR20240009144A (ko) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220086280A KR20240009144A (ko) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240009144A true KR20240009144A (ko) | 2024-01-22 |
Family
ID=89716389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220086280A KR20240009144A (ko) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 실리콘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 실리콘 함유 박막 및 이의 형성 방법, 상기 실리콘 함유 박막을 포함하는 소자. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240009144A (ko) |
-
2022
- 2022-07-13 KR KR1020220086280A patent/KR20240009144A/ko not_active Application Discontinuation
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