TW202413380A - 含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體的含有釔或鈧的薄膜形成方法以及包含所述含有釔或鈧的薄膜的半導體元件 - Google Patents

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金韓䫾
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本發明係有關一種包含以化學式1表示的化合物的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體的含有釔或鈧的薄膜形成方法以及包含所述含有釔或鈧的薄膜的半導體元件，所述前驅體作為中心金屬原子包含釔或鈧，並包含用於實現低熔點以及高揮發性等特性的環戊二烯基配體，同時還包含用於實現較高的結構穩定性、低黏度、高揮發性、高耐熱性以及常溫液狀或熔點較低的固體狀態等特性的新型的脒基配體，從而可以呈現出適合於在薄膜形成工程中使用的物性並借此形成高品質的薄膜。

Description

含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體的含有釔或鈧的薄膜形成方法以及包含所述含有釔或鈧的薄膜的半導體元件
本發明係有關一種含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體的含有釔或鈧的薄膜形成方法以及包含所述含有釔或鈧的薄膜的半導體元件，尤指一種可以通過包含脒基配體的化學結構構成低黏度、高耐熱性以及高揮發性的前驅體，並借此形成高品質薄膜的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體形成薄膜的方法以及包含所述薄膜的半導體元件。
因為半導體元件的線寬微細化所帶來的集成度的提升，實現電容器結構時所允許的空間會因為線寬而受到限制，因此在現有的有機矽類電介質，用於實現電容器結構的半導體元件的製造方法也會受到限制。尤其是，在為了替代有機矽類電介質而適用高介電薄膜時，會發生因為帶隙而導致的漏電流大幅劣化的問題。
作為用於解決如上所述的問題的方案之一，需要可以形成高品質薄膜的技術，為此需要對在形成薄膜時所使用的前驅體進行優化。
作為現有前驅體優化方案的一實例，提出了可以改善其介電常數以及漏電流特性的多種摻雜用前驅體，但是相應的前驅體通常而言為固相或低揮發度的液相，尤其是因為其較高的黏度而可能會在薄膜形成沉積工程中誘發多種問題。因此，為了對薄膜形成用前驅體進行優化，提升如高揮發性以及低黏度特性等前驅體的物性特性是非常重要的課題。
為此，開發出了多種含有金屬的前驅體。例如，在大韓民國公開專利公報第10-2019-0008427號中公開了一種包含氮雜烯丙基配體的含有鑭族金屬的前驅體，而在大韓民國公開專利公報第10-2021-0089015號中公開了一種含有環戊二烯基配體的含有釔金屬的前驅體。
通過如上所述的習知技術可以確認，含有環戊二烯基、取代或結合有其他配體的環戊二烯基的絡合物與含有β-二酮或雙(三甲基甲矽烷基)醯胺的化合物相比，其熔點較低且揮發性較高，因此更有利於在薄膜形成工程中作為前驅體使用。
因為如上所述的原因，在如大韓民國註冊專利公報第10-1660052號、大韓民國公開專利公報第10-2019-0109142號以及第10-2021-0084297號等習知技術中，提出了一種作為含有釔或鑭族金屬的前驅體，結合有作為配體的環戊二烯基以及脒基的化學結構。報告指出，結合有如上所述的配體的前驅體可以改善蒸氣壓較低而黏性較高的現有的前驅體的缺點，從而適合於在薄膜形成工程中使用。
先行技術文獻 專利文獻 （專利文獻0001）大韓民國公開專利公報第10-2019-0008427號 （專利文獻0002）大韓民國公開專利公報第10-2021-0089015號 （專利文獻0003）大韓民國註冊專利公報第10-1660052號 （專利文獻0004）大韓民國公開專利公報第10-2019-0109142號 （專利文獻0005）大韓民國公開專利公報第10-2021-0084297號
本發明之目的在於解決如上所述的現有技術中存在的問題而提供一種可以呈現出適合於薄膜形成用前驅體的化學特性的新型的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體。
此外，本發明的目的在於提供一種可以呈現出低黏度、高耐熱性以及高揮發性的化學特性，而且在常溫下處於液體狀態或具有較低熔點的固體狀態的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體。
此外，本發明的目的在於提供一種利用所述前驅體形成薄膜的方法。
此外，本發明的目的在於提供一種包含所述薄膜的半導體元件。
為了達成如上所述的目的，本發明的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的特徵在於，包含以下述化學式1表示的化合物。
[化學式1]
在所述化學式中，M為釔或鈧金屬，R 1以及R 3各自獨立地為C 1-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R 2為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R'彼此相同或不同，而且為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，n為1至5的整數。
此外，所述R 2可以為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 2-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，所述R 2可以為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
此外，所述R 1以及R 3可以為甲基。
此外，所述R 2可以為異丙基。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基，所述R 2可以為C 1-C 4的直鏈烷基或烯基。
此外，所述R 1以及R 3可以全部相同，而且可以為烷基或烯基。
此外，所述R 1至R 3可以全部相同，而且可以為烷基或烯基。
此外，所述含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的黏度為60cP以下為宜。
此外，所述含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的熔點為70℃以下為宜。
此外，所述薄膜形成用前驅體還可以更包含溶劑，而所述溶劑可以為C 1-C 16的飽和或不飽和烴、酮、醚、甘醇二甲醚、酯、四氫呋喃以及叔胺中的一個或多個。此外，相對於所述薄膜形成用前驅體的總重量，可以包含1至99重量%的所述溶劑。
本發明的含有釔或鈧的薄膜形成方法的特徵在於，包含利用所述薄膜形成用前驅體在基板上形成薄膜的工程，而所述在基板上形成薄膜的工程，包含通過在基板的表面沉積所述薄膜形成用前驅體而形成前驅體薄膜的工程以及將所述前驅體薄膜與反應性氣體進行反應的工程。
此外，所述形成前驅體薄膜的工程可以包含對所述薄膜形成用前驅體進行氣化並移送到腔室內的工程。
此外，所述沉積可以通過電介質旋轉塗覆（spin-on dielectric，SOD）工程、低溫等離子體（Low Temperature Plasma，LTP）工程、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）、等離子體化學氣相沉積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）、高密度等離子體化學氣象沉積（High Density Plasma-Chemical Vapor Deposition，HDPCVD）工程、原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）工程或等離子體原子層沉積（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition，PEALD）工程中的一個執行。
此外，所述在基板上形成含有釔或鈧的薄膜的工程，可以包含通過將所述薄膜形成用前驅體供應到基板並施加等離子體而形成薄膜的步驟。
此外，本發明的半導體元件的特徵在於，包含通過所述含有釔或鈧的薄膜形成方法製造的薄膜。
根據本發明的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，包含環戊二烯基以及脒基配體，因此其前驅體化合物的結構穩定性優秀並呈現出低黏度、高揮發性、耐熱性以及常溫液狀狀態或熔點較低的固體狀態的特性，從而呈現出適合於在含有釔或鈧的薄膜形成工程中使用的物性。
此外，可以利用所述前驅體形成含有釔或鈧的薄膜，並提供包含通過所述薄膜形成方法製造的含有釔或鈧的薄膜的半導體元件。
接下來，將對本發明進行更為詳細的說明。在本說明書以及發明申請專利範圍中所使用的術語或單詞並不應該限定於一般的或詞典中的含義做出解釋，而是應該立足於發明人可以為了以最佳的方式對自己的發明進行說明而對術語的概念做出適當定義的原則，以符合本發明之技術思想的含義以及概念做出解釋。
根據本發明的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的特徵在於，包含以下述化學式1表示的化合物。
[化學式1]
在所述化學式中，M為釔（Y）或鈧（Sc），R 1以及R 3各自獨立地為C 1-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R 2為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R'彼此相同或不同，而且為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，n為1至5的整數。
在所述化學式1中，構成脒基配體的R 1以及R 3可以相同或不同，可以根據可通過本發明提供的前驅體所希望達成的目標效果以多種形態構成。
此外，在所述化學式1中，構成脒基配體的R 2可以為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，作為非限制性的實例，可以包含如乙基、丙基以及丁基等正烷基。
所述以化學式1表示的化合物是一種以釔或鈧作為中心金屬原子且包含脒基配體的化學結構的前驅體，包含可以實現低熔點以及高揮發性等特性的環戊二烯基配體，同時包含與目前不同的新型的脒基配體，因此可以賦予如較高的結構穩定性、低黏度、高揮發性、高耐熱性以及常溫液狀形態或熔點較低的固體狀態等特性。
即，根據本發明的含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體是以釔或鈧作為中心金屬並包含可以為前驅體的性能提升做出各自的貢獻的不同效果的不同類型的配體，尤其是包含可以實現如結構穩定性、低黏度、高揮發性、高耐熱性以及常溫液狀狀態或熔點較低的固體狀態等出色效果的新型的脒基配體，從而可以呈現出適合於在薄膜形成工程中使用的物性並借此形成高品質的薄膜。
以所述化學式1表示的薄膜形成用前驅體可以構成官能團不同的多種形態。
在一實施例中，所述R 2可以為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，在所述R 2為C 2以上的情況下，與C 1的情況相比可以增加分子內對稱性並借此減少分子間的相互干涉，從而使得包含所述配體的前驅體輕易地以液狀狀態或熔點較低的固體狀態形成，還可以實現低黏度特性。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 2-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，所述R 2可以為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
此外，在一實施例中，所述R 1以及R 3可以為甲基，所述R 2可以為異丙基。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基。
直鏈烷基或烯基與支鏈或環狀相比可以通過最大限度地減小配體的結構而減少分子量並藉此達成改善揮發度以及蒸氣壓的效果。
因此，在根據本發明之一實施例的配體中，R 1以及R 3可以各自由直鏈烷基或烯基構成，在如上所述的情況下，可以提升包含所述配體的薄膜形成用前驅體的蒸氣壓，從而在利用所述前驅體的薄膜形成工程中達成如提升工程便利性等效果。
除了蒸氣壓改善效果之外，在所述R 1以及R 3各自由直鏈烷基構成的所述配體中，因為配體的結構自由度較高，因此可以達成提升適用所述配體的前驅體的自由度的效果。借助於如上所述的效果，可以將前驅體相互之間的干涉最小化並藉此達成實現前驅體的液狀化以及低黏度特性的效果。
因此，在根據本發明之一實施例的脒基配體中，所述化學式1中的R 1以及R 3可以由直鏈烷基或烯基構成，在如上所述的情況下，可以提升包含所述配體的前驅體的蒸氣壓，而且可以通過提升自由度而輕易地以液狀狀態或熔點較低的固體狀態形成，還可以同時實現低黏度特性。
此外，所述R 1以及R 3可以各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基，所述R 2可以為C 1-C 4的直鏈烷基或烯基。
此外，所述R 1以及R 3可以全部相同，而且可以為C 1-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
此外，所述R 1至R 3可以全部相同，而且可以為C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
如上所述的以化學式1表示的薄膜形成用前驅體的示例性結構如下所示。
此外，所述環戊二烯基配體可以採用被取代的結構，藉助可以對分子的大小進行調節並借此對化合物的黏度以及揮發性進行調節。
其中，所述含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的黏度為60cP以下為宜。此外，所述薄膜形成用前驅體的熔點為70℃以下為宜。
通過如上所述的本發明的薄膜形成用前驅體的化學結構，可以獲得低黏度、高耐熱性以及高揮發性的液狀前驅體，並借此形成高品質的薄膜。
此外，考慮到薄膜形成工程的條件以及效率，本發明的薄膜形成用前驅體還可以更包含用於對前驅體化合物進行溶解或稀釋的溶劑。作為所述溶劑，可以使用C 1-C 16的飽和或不飽和烴、酮、醚、甘醇二甲醚、酯、四氫呋喃以及叔胺中的一個或所述之混合物。作為所述C 1-C 16的飽和或不飽和烴的實例，可以以如戊烷、環己烷、乙基環己烷、庚烷、辛烷以及甲苯等為例，而作為叔胺，可以以二甲基乙胺以及三乙胺為例。
尤其是，根據其化學結構，薄膜形成用前驅體的化合物可能會在室溫下呈現出固體狀態，而在如上所述的情況下，可以通過包含所述溶劑而對所述化合物進行溶解。即，在包含所述溶劑的情況下，將含有可以對所述前驅體化合物進行溶解的溶劑以及含量，而相對於所述薄膜形成用前驅體的總重量，包含1至99重量%為宜。
因為包含或不包含所述溶劑的前驅體可以被氣化，因此可以將其以前驅體氣體形態供應到腔室內。因此，根據薄膜形成用前驅體化合物的類型，當其在常溫下以液態存在且可以輕易地被氣化的情況下，可以在不使用單獨的溶劑的情況下執行薄膜形成工程。
在如上所述的情況下，所述含有釔或鈧的薄膜形成工程可以通過電介質旋轉塗覆（spin-on dielectric，SOD）工程、低溫等離子體（Low Temperature Plasma，LTP）工程、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）、等離子體化學氣相沉積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）、高密度等離子體化學氣象沉積（High Density Plasma-Chemical Vapor Deposition，HDPCVD）工程、原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）工程或等離子體原子層沉積（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition，PEALD）工程中的一個執行。
例如，在適用高密度等離子體化學氣相沉積（HDP-CVD）工程的情況下，與常壓化學氣相沉積工程（AP-CVD）、低壓化學氣相沉積工程（LP-CVD）或等離子體強化化學氣相沉積工程（PE-CVD）相比，可以在高真空以及高功率下執行，因此可以形成結構緻密且機械特性優秀的薄膜。
為此，根據本發明的薄膜形成方法將包含利用所述薄膜形成用前驅體在基板上形成薄膜的工程。
具體而言，在所述基板上形成含有釔或鈧的薄膜的工程，可以包含通過在基板的表面沉積所述薄膜形成用前驅體而形成前驅體薄膜的工程以及將所述前驅體薄膜與反應性氣體進行反應的工程。
此外，還可以包含為了所述前驅體的沉積而對所述薄膜形成用前驅體進行氣化並移送到腔室內的工程。
此外，在所述基板上形成含有釔或鈧的薄膜的工程可以包含通過將所述薄膜形成用前驅體供應到基板並在有反應性氣體存在的情況下施加等離子體而形成金屬、氧化物、氮化物以及氧氮化物等薄膜的工程。
所述形成薄膜的工程，可以在0.1至10Torr的腔室內壓力條件下執行。此外，用於在所述腔室內形成等離子體的源功率為500至9,000W為宜，而偏置功率為0至5,000W為宜。此外，也可以根據具體的情況不施加所述偏置功率。
此外，在基板上形成薄膜的工程在150至500℃的溫度範圍內執行為宜。
此外，在供應所述薄膜形成用前驅體時，為了進一步改善最終形成的金屬膜的電學特性即靜電容量或漏電流值，可以根據需要導入第二金屬前驅體。作為所述第二金屬前驅體，可以選擇性地進一步供應包含從由鎂（Mg）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、鑭族元素（Ln）、鈦（Ti）、鋯（Zr）、鉿（Hf）、鈮（Nb）、鉭（Ta）、鋁（Al）、銦（In）、矽（Si）、鍺（Ge）以及錫（Sn）原子中選擇的一種以上的金屬（M"）的金屬前驅體。所述第二金屬前驅體，可以是包含所述金屬的烷基醯胺類化合物或烷氧基類化合物。作為一實例，在所述金屬為Si的情況下，作為第二金屬前驅體可以使用如SiH(N(CH 3) 2) 3、SiH 2(N(C 2H 5) 2) 2、SiH 2(NH tBu) 2、SiH 3(N( iPr) 2)、Si(OC 4H 9) 4、Si(OC 2H 5) 4、Si(OCH 3) 4以及Si(OC(CH 3) 3) 4等。
所述第二金屬前驅體的供應可以按照與所述薄膜形成用前驅體的供應方法相同的方法實施，所述第二金屬前驅體可以與所述前驅體一起供應到薄膜形成用基板上方，或者可以在完成前驅體的供應之後順序供應。
為了與所述薄膜形成用基板接觸，如上所述的薄膜形成用前驅體以及可選的第二金屬前驅體在供應到反應腔室內部之前維持50至250℃的溫度為宜，較佳地維持100至200℃的溫度為宜。
此外，在前驅體的供應步驟之後供應反應性氣體之前，可以執行向反應器內部吹掃如氬（Ar）、氮（N 2）或氦（He）等惰性氣體的工程，從而幫助所述前驅體以及可選的第二金屬前驅體移動到基板上方，或在反應器內形成適合於沉積的壓力，並將存在於腔室內的雜質等排出到外部。此時，通過進行惰性氣體的吹掃而使得反應器內的壓力達到1至5Torr為宜。
此外，作為所述反應性氣體，可以使用水蒸氣（H 2O）、氧（O 2）、臭氧（O 3）、過氧化氫（H 2O 2）、氫（H 2）、氨（NH 3）、一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N 2O）、二氧化氮（NO 2）、肼（N 2H 4）以及矽烷（SiH 4）中的一個或所述之混合物。在有如所述水蒸氣、氧以及臭氧等氧化性氣體存在的條件下實施時可以形成金屬氧化物薄膜，而在有如氫、氨、肼以及矽烷等還原性氣體存在的條件下實施時可以形成金屬單體或金屬氮化物薄膜。此外，還可以通過反應性氣體的混合形成金屬氧氮化物薄膜。
此外，除了等離子體處理之外還可以執行通過熱處理或光照射的處理工程，這是為了提供用於對薄膜形成用前驅體進行沉積的熱能，可以按照一般的方法實施。較佳地，為了可以以足夠的生長速度製造出具有所需要的物理狀態以及組成的薄膜，在反應器內的基板溫度為100至1,000℃，較佳地為250至600℃的情況下實施所述處理工程為宜。
此外，在所述處理工程時，也可以執行如上所述的向反應器內部吹掃如氬（Ar）、氮（N 2）或氦（He）等惰性氣體的工程，從而幫助反應性氣體移動到基板上方，或在反應器內形成適合於沉積的壓力，並將存在於反應器內的雜質或副產物等排出到外部。
可以通過將如上所述的薄膜形成用前驅體的投入、惰性氣體的投入、反應性氣體的投入以及惰性氣體的投入工程作為一次循環並重複實施一次循環以上而形成薄膜。
此外，通過適用所述薄膜形成工程，可以製造出包含薄膜的多種半導體元件。
接下來，將通過實施例對本發明的效果進行說明。
[合成例1] 雙(乙基環戊二烯基)釔氯化物（(EtCp)2YCl）的合成
在-78℃下向300ml的四氫呋喃（THF）以及48.22g（0.512mol）的乙基環戊二烯溶液緩緩滴加204.9ml（0.512mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M）並進行30分鐘的攪拌，接下來在升溫至室溫之後進行2小時的追加攪拌，從而製造出Li-EtCp溶液。在向新的燒瓶投入50.0g（0.256mol）的氯化釔以及150ml的甲苯（Toluene）之後在攪拌的同時冷卻至-78℃。將之前製造的Li-EtCp溶液緩緩滴加到含有氯化釔混合物的燒瓶中並在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後升溫至室溫並進行12小時的攪拌，從而合成出雙(乙基環戊二烯基)釔氯化物。
[合成例2] 雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔（(EtCp) 2Y(Et 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入32.83g（0.256mol）的二乙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(EtCp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在165℃以及40mTorr下進行處理而獲得淺黃色液體。收率為60.1g（58.3%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖1所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.85(t, 3H), 0.98(t, 6H), 1.20(t, 6H), 1.97(q, 2H), 2.48(q, 4H), 2.97(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對淺黃色液體進行分析的結果為0%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖2所示。
在將淺黃色液體樣本投入到差示掃描量熱法（DSC，TA instrument公司的Discovery 25）用密封容器中並在40℃的條件下維持10分鐘之後以10℃/分鐘的溫度上升速度進行測定的差示掃描量熱法（DSC）分析期間內，在431℃下觀察到了分解峰值。所述結果如顯示出根據溫度變化的熱能變化的差示掃描量熱法（DSC）分析結果即圖3所示。
[合成例3] 雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔（(EtCp) 2Y(Et 2nPr-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入36.43g（0.256mol）的二乙基-正丙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2nPr-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2nPr-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有Y(EtCp) 2Cl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在185℃以及40mTorr下進行蒸餾而獲得淺黃色液體。收率為65.1g（61.0%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖4所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.83(t, 3H), 0.99(t, 6H), 1.20(t, 6H), 1.36(q, 2H), 1.98(q, 2H), 2.50(q, 4H), 3.00(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對淺黃色液體進行分析的結果為0%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖5所示。
[合成例4] 雙(乙基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔（(EtCp) 2Y(nPr 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入40.02g（0.256mol）的二乙基-正丙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(nPr 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(nPr 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有Y(EtCp) 2Cl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在185℃以及40mTorr下進行蒸餾而獲得黃色液體。收率為63.7g（57.8%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖6所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.90(m, 9H), 1.21(t, 6H), 1.40(q, 4H), 1.98(q, 2H), 2.50(q, 4H), 3.00(q, 4H), 6.1(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對淺黃色液體進行分析的結果為0%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖7所示。
[合成例5] 雙(異丙基環戊二烯基)釔氯化物（(iPrCp) 2YCl）的合成
在-78℃下向300ml的四氫呋喃（THF）以及55.40g（0.512mol）的異丙基環戊二烯溶液緩緩滴加204.9ml（0.512mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M）並進行30分鐘的攪拌，接下來在升溫至室溫之後進行2小時的追加攪拌，從而製造出Li-EtCp溶液。在向新的燒瓶投入50.0g（0.256mol）的氯化釔以及150ml的甲苯之後在攪拌的同時冷卻至-78℃。將之前製造的Li-EtCp溶液緩緩滴加到含有氯化釔混合物的燒瓶中並在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後升溫至室溫並進行12小時的攪拌，從而合成出雙(異丙基環戊二烯基)釔氯化物。
[合成例6] 雙(異丙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔（(iPrCp) 2Y(Et 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入32.83g（0.256 mol）的二乙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(iPrCp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在170℃以及20mTorr下進行蒸餾而獲得黃色液體。收率為63.6g（70.1%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖8所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.85(t, 3H), 1.02(t, 6H), 1.24(d, 12H), 1.94(q, 2H), 2.82(m, 2H), 3.01(q, 4H), 6.01(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對淺黃色液體進行分析的結果為0%，幾乎沒有殘留質量。
[合成例7] 雙(環戊二烯基)釔氯化物（(Cp) 2YCl）的合成
在-78℃下向300ml的四氫呋喃（THF）以及33.85g（0.512mol）的環戊二烯溶液緩緩滴加204.9ml（0.512mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M）並進行30分鐘的攪拌，接下來在升溫至室溫之後進行2小時的追加攪拌，從而製造出Li-Cp溶液。在向新的燒瓶投入50.0g（0.256mol）的氯化釔以及150ml的甲苯之後在攪拌的同時冷卻至-78℃。將之前製造的Li-Cp溶液緩緩滴加到含有氯化釔混合物的燒瓶中並在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後升溫至室溫並進行12小時的攪拌，從而合成出雙(環戊二烯基)釔氯化物。
[合成例8] 雙(環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔（(Cp) 2Y(Et 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入32.83g（0.256mol）的二乙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(Cp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在166℃以及33mTorr下進行處理而獲得黃色固體。收率為51.2g（48.5%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖9所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.81(t, 3H), 0.96(t, 6H), 1.90(q, 2H), 2.96(q, 4H), 6.16(s, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對黃色固體進行分析的結果為1.5%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖10所示。
在將黃色固體樣本投入到差示掃描量熱法（DSC，TA instrument公司的Discovery 25）用密封容器中並在40℃的條件下維持10分鐘之後以10℃/分鐘的溫度上升速度進行測定的差示掃描量熱法（DSC）分析期間內，在402℃下觀察到了分解峰值。
[合成例9] 雙(環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔（(Cp) 2Y(Et 2nPr-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入36.433g（0.256mol）的二乙基-正丙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2nPr-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2nPr-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(Cp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在160℃以及28mTorr下進行處理而獲得紅色固體。收率為49.6g（53.8%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖11所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.82(t, 3H), 0.97(t, 6H), 1.28(t, 6H), 1.93(q, 2H), 2.99(q, 4H), 6.0(s, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對紅色固體進行分析的結果為1.9%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖12所示。
[合成例10] 雙(環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔（(Cp) 2Y(nPr 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入32.83g（0.256mol）的二正丙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(nPr 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(nPr 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(Cp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在165℃以及36mTorr下進行處理而獲得黃色固體。收率為55.8g（55.8%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖13所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.84(t, 3H), 0.89(t, 6H), 1.44(t, 4H), 1.91(q, 2H), 3.03(q, 4H), 6.16(s, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對黃色固體進行分析的結果為2.3%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖14所示。
在將黃色固體樣本投入到差示掃描量熱法（DSC，TA instrument公司的Discovery 25）用密封容器中並在40℃的條件下維持10分鐘之後以10℃/分鐘的溫度上升速度進行測定的差示掃描量熱法（DSC）分析期間內，在410℃下觀察到了分解峰值。
[合成例11] 雙(甲基環戊二烯基)釔氯化物（(MeCp) 2YCl）的合成
在-78℃下向300ml的四氫呋喃（THF）以及41.04g（0.512mol）的甲基環戊二烯溶液緩緩滴加204.9ml（0.512mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M）並進行30分鐘的攪拌，接下來在升溫至室溫之後進行2小時的追加攪拌，從而製造出Li-MeCp溶液。在向新的燒瓶投入50.0g（0.256mol）的氯化釔以及150ml的甲苯之後在攪拌的同時冷卻至-78℃。將之前製造的Li-MeCp溶液緩緩滴加到含有氯化釔混合物的燒瓶中並在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後升溫至室溫並進行12小時的攪拌，從而合成出雙(甲基環戊二烯基)釔氯化物。
[合成例12]雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔（(MeCp) 2Y(Et 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入32.83g（0.256 mol）的二乙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(MeCp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在157℃以及62mTorr下進行處理而獲得無色固體。收率為60.1g（58.3%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖15所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.85(t, 3H), 0.97(t, 6H), 1.95(q, 2H), 2.10(s, 6H), 2.97(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對無色固體進行分析的結果為1.1%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖16所示。
在將無色固體樣本投入到差示掃描量熱法（DSC，TA instrument公司的Discovery 25）用密封容器中並在40℃的條件下維持10分鐘之後以10℃/分鐘的溫度上升速度進行測定的差示掃描量熱法（DSC）分析期間內，在400℃下觀察到了分解峰值。
[合成例13] 雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔（(MeCp) 2Y(Et 2nPr-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入36.43g（0.256 mol）的二乙基-正丙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2nPr-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2nPr-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(MeCp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在170℃以及67mTorr下進行處理而獲得無色液體。收率為59.11g（59.4%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖17所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.83(t, 3H), 0.98(t, 6H), 1.34(t, 2H), 1.96(q, 2H), 2.11(s, 6H), 2.97(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對無色液體進行分析的結果為0.9%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖18所示。
在將無色液體樣本投入到差示掃描量熱法（DSC，TA instrument公司的Discovery 25）用密封容器中並在40℃的條件下維持10分鐘之後以10℃/分鐘的溫度上升速度進行測定的差示掃描量熱法（DSC）分析期間內，在410℃下觀察到了分解峰值。
[合成例14] 雙(甲基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔（(MeCp) 2Y(nPr 2Et-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入40.02g（0.256 mol）的二正丙基-乙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加102.4ml（0.256mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(nPr 2Et-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(nPr 2Et-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(MeCp) 2YCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在155℃以及113mTorr下進行處理而獲得黃色液體。收率為60.1g（58.3%）。核磁共振（NMR，Bruker公司的AV400MHz HD）分析結果如圖19所示。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.87(t, 9H), 1.37(q, 4H), 2.01(q, 2H), 2.12(s, 6H), 2.96(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA，TA instrument公司的SDT Q600）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對黃色液體進行分析的結果為1.6%，幾乎沒有殘留質量。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖20所示。
[合成例15]雙(乙基環戊二烯基)鈧氯化物（(EtCp) 2ScCl）的合成
在-78℃下向300ml的四氫呋喃（THF）以及66.09g（0.661mol）的乙基環戊二烯溶液緩緩滴加264.4ml（0.661mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M）並進行30分鐘的攪拌，接下來在升溫至室溫之後進行2小時的追加攪拌，從而製造出Li-EtCp溶液。在向新的燒瓶投入50.0g（0.330mol）的氯化鈧以及150ml的甲苯（Toluene）之後在攪拌的同時冷卻至-78℃。將之前製造的Li-EtCp溶液緩緩滴加到含有氯化鈧混合物的燒瓶中並在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後升溫至室溫並進行12小時的攪拌，從而合成出雙(乙基環戊二烯基)鈧氯化物。
[合成例16] 雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)鈧（(EtCp) 2Sc(Et 2nPr-AMD)）的合成
在向300ml的四氫呋喃（THF）投入47.01g（0.330mol）的二乙基-正丙脒酯並冷卻至-78℃之後緩緩滴加132.2ml（0.330mol）的正丁基鋰（n-BuLi）己烷溶液（2.5M），從而製造出Li-(Et 2nPr-AMD)。將溶液在-78℃下進行30分鐘的攪拌之後加熱至室溫，接下來在室溫下進行2小時的追加攪拌。將所製造出的Li-(Et 2nPr-AMD)溶液在常溫下緩緩滴加到含有(EtCp) 2ScCl的燒瓶中並在常溫下進行12小時的攪拌。將混合物在真空下進行蒸發，接下來在溶解到250ml的戊烷中之後進行過濾，然後在真空下對溶劑以及揮發物質進行蒸發。通過將所生成的紅色液體在150℃以及28.4mTorr下進行蒸餾而獲得無色液體。收率為73.33g（59.6%）。
1H NMR(C6D6, 25℃) : 0.22(t, 3H), 1.00(t, 6H), 1.19(t, 6H), 1.33(q, 2H), 1.92(q, 2H), 2.38(q, 4H), 3.03(q, 4H), 6.0(dt, 8H).
利用熱重分析法（TGA）在氮氣流量為200ml/分鐘的環境下以10℃/分鐘的溫度上升速度對淺黃色液體樣本進行分析的結果為有1.2%的質量殘留。所述結果如顯示出根據溫度變化的重量損失百分比的熱重分析法（TGA）分析結果即圖21所示。
在根據合成例1至合成例16的前驅體中所測定到的熱重分析法（TGA）分析結果如表1所示。
[表1]
TGA 1/2（℃） TGA 1/2（℃）
合成例2 230 合成例10 239
合成例3 252 合成例12 222
合成例4 250 合成例13 242
合成例6 235 合成例14 243
合成例8 221 合成例15 255
合成例9 228
在根據合成例1至合成例16的前驅體中所測定到的差示掃描量熱法（DSC）分析結果如表2所示。
[表2]
合成例2 合成例8 合成例10 合成例12 合成例13
DSC（℃） 431 402 410 400 410
為了對合成例2以及合成例3的前驅體的黏度進行確認，將樣本投入到旋轉式黏度計（Brookfield公司的LVD2T）的測定容器中並在25℃的條件下利用低黏度用轉子對其黏度進行了測定，其結果如表3所示。
[表3]
合成例2 合成例3
黏度（cPs） 30 28
使用所述前驅體按照如下所述的方式實施了薄膜形成工程。
使用合成例3的前驅體以及作為氧化劑的O 3以起泡（bubbler）方式實施了通過原子層沉積工程的成膜評估。成膜評估時將根據工程循環次數的薄膜厚度變化（Number of cycles vs. Thickness）作為指標。
在將所述合成例3的前驅體升溫至氣化溫度之後通過生產線（Dip line）注入氬（Ar）氣體生成起泡，從而將氣體狀態的前驅體化合物的蒸汽借助於搬運氣體供應到反應腔室內部。
在反應腔室中放置SiO 2基板以及TiN基板並在維持設定溫度（180～320℃）的同時為了對根據工程循環次數的薄膜厚度變化進行確認，以前驅體（5～15秒） - 吹掃（60秒） - 氧化劑（5～15秒） - 吹掃（30秒）的條件實施了沉積評估。
吹掃工程是利用氬（Ar）氣體以700sccm的流量執行，而作為反應氣體的臭氧（O 3）是以220g/m 3的濃度注入。將前驅體加熱至80℃，而氬搬運氣體的註入量為200sccm，工程次數分別為50、100以及150次（cycle）。在不同的工程溫度（180℃、220℃、260℃、275℃、320℃）下根據沉積循環次數的的薄膜厚度變化結果如圖22所示。
通過圖22的結果，對於所評估的SiO 2以及TiN試片，在所有工程溫度條件下都觀察到了根據沉積循環次數的一定的薄膜厚度變化。
不同的溫度下的沉積率如表4所示。
[表4]
溫度（℃） 180 220 260 275 320
沉積率 （nm/cycle） SiO 2基板 0.077 0.074 0.074 0.076 0.081
TiN基板 0.004 0.086 0.088 0.085 0.096
此外，為了對根據工程溫度低額薄膜沉積率的變化（ALD window）進行確認，在將根據所述合成例3的前驅體升溫至氣化溫度之後通過生產線（DIP line）注入氬（Ar）氣體生成起泡，從而將氣體狀態的前驅體化合物的蒸汽借助於搬運氣體供應到反應腔室內部。
向反應腔室投入SiO 2以及TiN基板並在變化溫度的同時為了對根據工程溫度的薄膜沉積率變化進行確認而按照前驅體（10秒） - 吹掃（60秒） - 氧化劑（10秒） - 吹掃（30秒）的順序進行供應。作為吹掃氣體，以70sccm的流量供應了氬（Ar）氣體。作為反應氣體，以220g/m 3的濃度注入了臭氧（O 3）。將前驅體加熱至80℃，而氬搬運氣體的註入量為200sccm，工程次數為以及50次（cycle）。根據工程溫度的薄膜沉積率變化結果如圖23所示。
如圖23的結果，在不同的工程溫度（180℃、220℃、260℃、275℃、320℃）下呈現出了類似的薄膜沉積率（nm/cycle），藉此可以確認其具有工程溫度區間（ALD window）。
此外，為了對不同工程溫度的薄膜結晶性進行確認，對在SiO 2以及TiN試片中通過所述工程評估在不同的溫度下獲得的Y 2O 3薄膜實施X射線衍射（XRD）分析，從而對薄膜的結晶性進行了確認。結晶性是在沉積工程之後進行了測定，還對利用快速熱退火（RTA）在600℃、20秒以及N 2條件下進行熱處理之後的試片進行了分析。通過分析結果可以確認，對於剛剛沉積之後的薄膜，在300℃以上的條件下沉積的薄膜中觀察到了立方體（cubic）形態的Y 2O 3結晶性，而在所述熱處理之後在所有溫度條件下都觀察到了立方體（cubic）形態的Y 2O 3結晶性。所分析的X射線衍射（XRD）結果如圖24所示。
此外，為了對薄膜的組成以及雜質進行確認而實施了X射線電子能譜縱深分析（XPS depth profile）。對於在SiO 2以及TiN試片中在275℃下沉積的Y 2O 3薄膜，通過X射線電子能譜（XPS）分析對薄膜的組成以及雜質的含量進行了確認。觀察到薄膜內的C以及N雜質均為0%，並觀察到O/Y的含量比為1.22。所分析的X射線電子能譜縱深分析（XPS depth profile）結果如圖25所示。
在上述內容中參閱較佳的實施形態對本發明進行了說明，但是本發明並不限定於所述實施形態，具有本發明所屬技術領域之一般知識的人員可以在不脫離本發明之主旨的範圍內對本發明進行各種變形以及變更。這些變形例以及變更例都應該理解為包含在本發明所附的發明申請專利範圍的範圍之內。
無
圖1係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖2係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的差示掃描量熱法（TGA）分析結果。 圖3係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的熱重分析法（DSC）分析結果。 圖4係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖5係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖6係雙(乙基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖7係雙(乙基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖8係雙(異丙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖9係雙(環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖10係雙(環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖11係雙(環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖12係雙(環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖13係雙(環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖14係雙(環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖15係雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖16係雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖17係雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖18係雙(甲基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖19係雙(甲基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的核磁共振氫譜（ 1H NMR）分析結果。 圖20係雙(甲基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)釔的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖21係雙(甲基環戊二烯基)(二正丙基-乙脒基)鈧的熱重分析法（TGA）分析結果。 圖22係對在將雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔、雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔作為前驅體使用的薄膜形成工程中根據不同溫度的沉積循環次數的薄膜厚度（薄膜沉積率）變化進行圖示的圖表。 圖23係對在將雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔、雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-乙脒基)釔作為前驅體使用的薄膜形成工程中根據不同溫度的薄膜沉積率變化（ALD window）進行圖示的圖表。 圖24係在將雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔作為前驅體使用的薄膜形成工程中的根據溫度的X射線衍射（XRD）分析結果。 圖25係雙(乙基環戊二烯基)(二乙基-正丙脒基)釔在275℃條件下的X射線電子能譜（XPS）分析結果。

Claims (21)

  1. 一種含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其包含以下述化學式1表示的含有釔或鈧的化合物： [化學式1] 在所述化學式1中， M為釔（Y）或鈧（Sc）金屬，R 1以及R 3各自獨立地為C 1-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R 2為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，R'彼此相同或不同，而且為氫原子或C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，n為1至5的整數。
  2. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 2為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
  3. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1以及R 3各自獨立地為C 2-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基，所述R 2為C 2-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
  4. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1以及R 3為甲基。
  5. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 2為異丙基。
  6. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1以及R 3各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基。
  7. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1以及R 3各自獨立地為C 1-C 5的直鏈烷基或烯基，所述R 2為C 1-C 4的直鏈烷基或烯基。
  8. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1以及R 3全部相同，而且為C 1-C 5的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
  9. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：在所述化學式1中，所述R 1至R 3全部相同，而且為C 1-C 4的直鏈、支鏈或環狀烷基或烯基。
  10. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：所述含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的黏度為60cP以下。
  11. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：所述含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體的熔點為70℃以下。
  12. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：所述薄膜形成用前驅體更包含一溶劑。
  13. 如請求項12所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：所述溶劑為C 1-C 16的飽和或不飽和烴、酮、醚、甘醇二甲醚、酯、四氫呋喃以及叔胺中的一個或多個。
  14. 如請求項12所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：相對於所述薄膜形成用前驅體的總重量，包含1至99重量%的所述溶劑。
  15. 如請求項1所述之含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體，其中：所述薄膜形成用前驅體為從下述結構構成的組中選擇的至少一個以上。
  16. 一種含有釔或鈧的薄膜形成方法，其包含利用如請求項1或請求項12所述的薄膜形成用前驅體在基板上形成薄膜的工程。
  17. 如請求項16所述之含有釔或鈧的薄膜形成方法，其中所述在基板上形成薄膜的工程包含： 通過在基板的表面沉積所述薄膜形成用前驅體而形成前驅體薄膜的工程；以及， 將所述前驅體薄膜與反應性氣體進行反應的工程。
  18. 如請求項17所述之含有釔或鈧的薄膜形成方法，其中：所述形成前驅體包含的工程，包含對所述薄膜形成用前驅體進行氣化並移送到腔室內的工程。
  19. 如請求項17所述之含有釔或鈧的薄膜形成方法，其中：所述沉積是通過電介質旋轉塗覆（spin-on dielectric，SOD）工程、低溫等離子體（Low Temperature Plasma，LTP）工程、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）、等離子體化學氣相沉積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）、高密度等離子體化學氣象沉積（High Density Plasma-Chemical Vapor Deposition，HDPCVD）工程、原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）工程或等離子體原子層沉積（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition，PEALD）工程中的一個執行。
  20. 如請求項16所述之含有釔或鈧的薄膜形成方法，其中：所述在基板上形成薄膜的工程，包含通過將所述薄膜形成用前驅體供應到基板並施加等離子體而形成薄膜的步驟。
  21. 一種半導體元件，其包含通過如請求項16所述之薄膜形成方法製造的含有釔或鈧的薄膜。
TW112131599A 2022-09-16 2023-08-23 含有釔或鈧的薄膜形成用前驅體、利用所述前驅體的含有釔或鈧的薄膜形成方法以及包含所述含有釔或鈧的薄膜的半導體元件 TW202413380A (zh)

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