WO2016133365A1 - 알루미늄 화합물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법 - Google Patents

알루미늄 화합물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법 Download PDF

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고원용
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Definitions

  • the present application relates to an aluminum compound and a method of forming an aluminum-containing film using the aluminum compound.
  • TIBA triisobutylaluminum
  • DMAH dimethylaluminum hydride
  • DMEAA dimethylethylamine-aluminum hydride
  • N-methylpyrrolidine-aluminum hydride N-methylpyrrolidine alane
  • the present application provides an aluminum compound and a method of forming an aluminum-containing film using the same.
  • a first aspect of the present application provides an aluminum compound, represented by the following general formula (1):
  • Each R independently comprises a linear or branched C 3-8 alkyl group
  • L includes those selected from the group consisting of linear or cyclic ethers and linear or cyclic amines.
  • the second aspect of the present application provides a composition for forming an aluminum-containing film, comprising the aluminum compound according to the first aspect of the present application.
  • a third aspect of the present application provides a method of forming an aluminum-containing film, comprising forming an aluminum-containing film using an aluminum compound represented by Formula 1 below:
  • an alkylaluminum addition product having increased thermal stability and a method of forming an aluminum-containing film using the same.
  • An aluminum-containing film prepared according to one embodiment of the present application can be used to manufacture a semiconductor device, for example, a Ti-Al alloy film or the like can be used as the gate electrode material of the transistor and the like.
  • FIG 1 shows the results of thermal gravimetric analysis (TGA) of the aluminum compound prepared according to Example 1 of the present application.
  • FIG. 2 shows the differential scanning calorimetry (DSC) results of the aluminum compound prepared according to Example 1 of the present application.
  • FIG. 3 shows the film growth of the atomic layer deposition method according to the substrate temperature in Example 2 of the present application.
  • Example 4 shows the film growth of the atomic layer deposition method according to the substrate temperature in Example 3 of the present application.
  • step to or “step of” does not mean “step for.”
  • the term "combination (s) thereof" included in the representation of a makushi form refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the representation of makushi form, It means to include one or more selected from the group consisting of the above components.
  • alkyl refers to 1 to 12 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, 1 to 5 carbon atoms, 3 to 8 carbon atoms, or 3 to Linear or branched alkyl groups having 5 carbon atoms.
  • the alkyl group may be a methyl group, an ethyl group, n-propyl group ( n Pr), isopropyl group ( i Pr), n-butyl group ( n Bu), t-butyl group ( t Bu), isobutyl group ( i Bu), sec-butyl group ( s Bu), pentyl group, hexyl group, isohexyl group, heptyl group, 4,4-dimethylpentyl group, octyl group, 2,2,4-trimethylpentyl group, nonyl group , Decyl group, undecyl group, dodecyl group, and isomers thereof, and the like, but may not be limited thereto.
  • alkoxy means an alkyl group as described above bonded via an oxygen linker (-O-).
  • halogen or halo means fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I).
  • linear or cyclic ether refers to an ether containing two linear or branched alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms or 1 to 5 carbon atoms. Wherein the two alkyl groups may be the same or different from each other;
  • cyclic ether denotes a cyclic ether containing alkylene having 2 to 8 or 2 to 5 carbon atoms.
  • linear or cyclic amine refers to two linear or branched alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms or 1 to 5 carbon atoms.
  • Three containing amines ie, primary, secondary or tertiary amines, where the alkyl groups may be the same or different from each other when two or three alkyl groups are present, and the "cyclic amine” is 2 to Cyclic amines containing 8 or 2 to 5 carbon atoms.
  • a first aspect of the present application provides an aluminum compound, represented by the following general formula (1):
  • Each R independently comprises a linear or branched C 3-8 alkyl group
  • L is selected from the group consisting of linear or cyclic ethers, and linear or cyclic amines.
  • the linear or branched C 3-8 alkyl group is, for example, n-propyl group ( n Pr), isopropyl group ( i Pr), n-butyl group ( n Bu), t-butyl group ( t Bu), isobutyl group ( i Bu), sec-butyl group ( s Bu), pentyl group, and isomers thereof may be included, but may not be limited thereto.
  • the linear or branched C 3-8 alkyl group may include an isopropyl or tert-butyl group, but may not be limited thereto.
  • the linear or branched C 1-5 alkyl group for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group ( n Pr), isopropyl group ( i Pr), n-butyl group ( n Bu), t-butyl group ( t Bu), isobutyl group ( i Bu), sec-butyl group ( s Bu), pentyl group, and isomers thereof may be included, but may not be limited thereto. .
  • an aluminum-containing metal film or a nitride film when forming an aluminum-containing metal film or a nitride film, it may be more suitable to use the aluminum compound, which is an adduct with an amine containing no oxygen (O) atom, as a precursor, but is limited thereto. It may not be.
  • the aluminum compound may be a liquid at room temperature or a solid having a melting point close to room temperature, but may not be limited thereto.
  • the aluminum compound may be a liquid, but may not be limited thereto.
  • the aluminum compound is triisopropyl aluminum, trimethyl amine [i Pr 3 Al ⁇ MMe 3 ], triisopropyl aluminum, triethyl amine [i Pr 3 Al ⁇ NEt 3 ], triisopropyl aluminum-dimethylethylamine [i Pr 3 Al ⁇ NEtMe 2 ], triisopropyl aluminum, dimethyl butylamine [i Pr 3 Al ⁇ NMe 2 n Bu], the tree (tert- butyl) aluminum, diethyl ether [t Bu 3 Al ⁇ OEt 2], the tree (tert- butyl) aluminum, tetrahydrofuran, [t Bu 3 Al ⁇ O ( CH 2) 4], the tree (tert- butyl) aluminum, trimethyl amine [t Bu 3 Al ⁇ NMe 3 ] , it is one which includes a tree (tert- butyl) aluminum, triethylamine [t Bu 3 Al ⁇ NMe 3 ] , it is one
  • the aluminum compound represented by the formula (1) when the aluminum compound is applied to chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD), it may be advantageous that the aluminum compound represented by the formula (1) is a liquid at room temperature or deposition temperature have.
  • the triisopropyl aluminum, diethyl ether [i Pr 3 Al ⁇ OEt 2 ], triisopropyl aluminum, dimethyl butylamine [i Pr 3 Al ⁇ NMe 2 n Bu] or triisopropyl aluminum-tetrahydronaphthalene Furan [ i Pr 3 Al ⁇ O (CH 2 ) 4 ] is a liquid at room temperature.
  • Each R independently comprises a linear or branched C 3-8 alkyl group
  • L includes those selected from the group consisting of linear or cyclic ethers and linear or cyclic amines.
  • the linear or branched C 3-8 alkyl group is, for example, n-propyl group ( n Pr), isopropyl group ( i Pr), n-butyl group ( n Bu), t-butyl group ( t Bu), isobutyl group ( i Bu), sec-butyl group ( s Bu), pentyl group, and isomers thereof may be included, but may not be limited thereto.
  • the linear or branched C 3-8 alkyl group may include an isopropyl or tert-butyl group, but may not be limited thereto.
  • the linear ether may include an ether containing two linear or branched alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms or 1 to 5 carbon atoms, wherein the two alkyl groups It may be the same or different from each other, but may not be limited thereto.
  • the "cyclic ether” may include, but is not limited to, a cyclic ether containing alkylene having 2 to 8 or 2 to 5 carbon atoms.
  • the linear amines include amines containing one to three linear or branched alkyl groups having from 1 to 8 carbon atoms or from 1 to 5 carbon atoms (ie, primary, secondary or tertiary amines).
  • the alkyl groups may be the same as or different from each other, but may not be limited thereto.
  • the cyclic amine may include, but may not be limited to, a cyclic amine containing 2 to 8 or 2 to 5 carbon atoms.
  • L may include an asymmetric amine represented by Formula 2, but may not be limited thereto:
  • L is an ether including dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether or tetrahydrofuran; Or a tertiary amine including trimethylamine, triethylamine, dimethylethylamine, methyldiethylamine, dimethylpropylamine, dimethylbutylamine, and dimethylpentylamine, but may not be limited thereto. Or pentyl includes both their linear or branched isomers.
  • an aluminum-containing metal film or a nitride film when forming an aluminum-containing metal film or a nitride film, it may be more suitable to use the aluminum compound, which is an adduct with an amine containing no oxygen (O) atom, as a precursor, but is limited thereto. It may not be.
  • the aluminum compound may be a liquid at room temperature or a solid having a melting point close to room temperature, but may not be limited thereto.
  • the aluminum compound may be a liquid, but may not be limited thereto.
  • the composition for forming an aluminum-containing film may be used in atomic layer deposition or chemical vapor deposition, but may not be limited thereto.
  • a third aspect of the present application provides a method of forming an aluminum-containing film, comprising forming an aluminum-containing film using an aluminum compound represented by Formula 1 below:
  • Each R independently comprises a linear or branched C 3-8 alkyl group
  • the linear or branched C 3-8 alkyl group may include an isopropyl or tert-butyl group, but may not be limited thereto.
  • L may include an asymmetric amine represented by Formula 2, but may not be limited thereto:
  • R 1, R 2, and R 3 each independently represent a linear or branched C 1-5 alkyl group, except that R 1, R 2, and R 3 are all the same.
  • the aluminum compound may be a liquid, but may not be limited thereto.
  • the aluminum compound is triisopropyl aluminum, diethyl ether [i Pr 3 Al ⁇ OEt 2 ], triisopropyl aluminum, tetrahydrofuran [i Pr 3 Al ⁇ O ( CH 2) 4 ], triisopropyl aluminum, trimethyl amine [i Pr 3 Al ⁇ MMe 3 ], triisopropyl aluminum, triethyl amine [i Pr 3 Al ⁇ NEt 3], tri-isopropyl aluminum, dimethyl ethyl amine [i Pr 3 Al ⁇ NEtMe 2], triisopropyl aluminum, dimethyl butylamine [i Pr 3 Al ⁇ NMe 2 n Bu], the tree (tert- butyl) aluminum, diethyl ether [t Bu 3 Al ⁇ OEt 2 ], the tree (tert- butyl) aluminum, tetrahydrofuran, [t Bu 3 Al ⁇ O ( CH 2) 4], the tree (tert- butyl
  • the aluminum-containing film may be formed by an atomic layer deposition method or a chemical vapor deposition method, but may not be limited thereto.
  • an aluminum metal film, a titanium-aluminum alloy film, or an aluminum oxide film may be formed by chemical vapor deposition or atomic layer deposition using an aluminum compound represented by Chemical Formula 1.
  • the aluminum hydride may react with TiCl 4 to form a Ti—Al alloy film:
  • DMEAA and MPA have insufficient thermal stability and thus are not suitable for semiconductor device fabrication. It is hard to actually use.
  • the thermal stability of tri (tert-butyl) aluminum is higher than that of DMEAA and MPA, the thermal stability is higher than that for use in the manufacture of semiconductor devices.
  • Ether adducts of tri (tert-butyl) aluminum or amine adducts of tri (tert-butyl) aluminum according to one embodiment herein can be used for semiconductor fabrication purposes.
  • Ether adducts of triisopropylaluminum or amine adducts of triisopropylaluminum can be used for semiconductor fabrication purposes.
  • Ether adducts of triisopropylaluminum or amine adducts of triisopropylaluminum can be used for semiconductor fabrication purposes.
  • an aluminum-containing metal film or a nitride film instead of an aluminum oxide film, it may be more suitable to use an adduct with an amine containing no oxygen (O) atom, but the present invention may not be limited thereto.
  • Boiling point (bp) 80 (0.25 torr);
  • Example 2 Aluminum oxide film formation by atomic layer deposition using i Pr 3 AlNMe 2 n Bu compound and ozone (O 3 ) gas
  • An experiment was performed in which an aluminum oxide film was formed using atomic layer deposition (ALD) using i Pr 3 Al ⁇ NMe 2 n Bu prepared according to Example 1 as a precursor.
  • the substrate was a silicon (Si) wafer.
  • the substrate was heated to 250 ° C to 350 ° C.
  • the precursor compound contained in a stainless steel vessel was heated to a temperature of 100 °C, and the precursor compound was fed to the ALD reactor for performing atomic layer deposition by passing argon (Ar) gas at a flow rate of 60 sccm through the vessel. .
  • the internal pressure of the ALD reactor was maintained at 3 torr.
  • the precursor compound gas was supplied to the ALD reactor for 3 seconds, and then argon gas was supplied for 5 seconds, and then ozone (O 3 ) gas was supplied for 5 seconds, and then ALD supplying argon gas for 10 seconds again.
  • the raw material feed cycle was repeated 200 times.
  • the film growth per ALD raw material supply cycle of the aluminum oxide film thus formed is shown in FIG. 3. As shown in Figure 3, it was confirmed that the film growth is constant per ALD raw material supply cycle in the substrate temperature of 250 °C to 350 °C range.
  • An experiment was performed in which an aluminum oxide film was formed by using i Pr 3 Al ⁇ OEt 2 as a precursor and using atomic layer deposition (ALD).
  • An aluminum oxide film was formed under the same conditions as in Example 2 except that i Pr 3 Al ⁇ OEt 2 was used as a precursor.
  • the film growth per ALD raw material supply cycle of the aluminum oxide film thus formed is shown in FIG. 4. As shown in Figure 4, it was confirmed that the film growth is constant per ALD raw material supply cycle in the substrate temperature of 250 °C to 350 °C range.
  • the compounds and compositions herein can also be used for safety reasons where a trialkylaluminum compound or composition comprising the same is not available.
  • compounds and compositions that are liquid at room temperature may readily use liquid precursor compositions in liquid delivery systems (LDS) or direct liquid injection (DLI) devices used in semiconductor manufacturing processes.
  • LDS liquid delivery systems
  • DLI direct liquid injection
  • the liquid precursor composition may be supplied by vaporization at a constant rate because the surface area is constant, but when the solid precursor composition is vaporized, the surface area of the solid is changed. Therefore, it is difficult to supply by vaporizing at a constant rate.

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Abstract

R3Al · L(R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고; L은 선형 또는 고리형의 에테르 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함)로 표시되는 알루미늄 화합물, 이를 포함하는 알루미늄-함유 막 조성물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법에 관한 것으로서, 열안정성이 증가하여 보관 및 운송이 용이한 알루미늄 화합물 및 알루미늄-함유 막 형성용 조성물을 제공한다.

Description

알루미늄 화합물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법
본원은 알루미늄 화합물 및 상기 알루미늄 화합물을 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 트리이소부틸알루미늄 (triisobutylaluminum, TIBA), 수소화디메틸알루미늄 (dimethylaluminum hydride, DMAH), 디메틸에틸아민-수소화알루미늄 (dimethylethylamine alane, DMEAA), N-메틸피롤리딘-수소화알루미늄 (N-methylpyrrolidine alane, MPA) 등을 원료 화합물로서 사용하여 화학기상증착법에 의해 알루미늄 금속 막을 형성하는 방법이 알려져 있다 [J. Org. Chem., 1990, 55(9), pp.2968-2969; Chemistry of Materials, 1994, 6(7), pp.935-942]. 그러나, 이렇게 알려진 금속 알루미늄 막 형성 원료들은 불안정하여 쉽게 분해되기 때문에 사용하기 어렵거나, 대기에 노출되면 바로 발화되기 때문에 비행기로 운송하지 못하고 배로 운송해야 하는 문제가 있다. 반도체 제조 공정에서 산화알루미늄 막 형성에 사용되는 트리메틸알루미늄도 대기에 노출되면 바로 발화되기 때문에 비행기로 운송하지 못하고 배로 운송해야 하는 문제가 있다.
이에 따라, 화학기상증착법 또는 원자층 증착법으로 반도체 소자 제조에 필요한 알루미늄-함유 막을 형성하기 위해서, 열안정성이 높은 알루미늄 원료 화합물 또는 비행기로 운송할 수 있는 알루미늄 원료 화합물이 필요하다.
이에, 본원은 알루미늄 화합물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법을 제공한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 알루미늄 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
R3Al·L;
상기 화학식 1에서,
R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고;
L은 선형 또는 고리형의 에테르 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 알루미늄 화합물을 포함하는, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물을 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 사용하여 알루미늄-함유 막을 형성하는 것을 포함하는, 알루미늄-함유 막의 형성 방법을 제공한다:
[화학식 1]
R3Al·L
상기 화학식 1에서,
R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고;
L은 선형 또는 고리형의 에테르 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
본원의 일 구현예에 의하면, 열적으로 안정성이 증가된 알킬알루미늄 첨가 생성물 및 이를 사용하여 알루미늄-함유 막을 형성하는 방법을 제공할 수 있다. 특히, 본원의 일 구현예에 따른 알루미늄 화합물을 사용하여 알루미늄이 함유된 막을 형성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따라 제조된 알루미늄-함유 막은 반도체 소자를 제조하는 데에 사용할 수 있으며, 예를 들어, Ti-Al 합금 막 등은 트랜지스터의 게이트 전극 물질 등으로 사용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따른 알루미늄 화합물 또는 알루미늄-함유 막 형성용 조성물은 종래에 알려진 화합물 또는 조성물에 비해 열안정성이 우수하여 보관 및 운송이 용이하고, 다양한 박막 증착 공정에 이용될 수 있다. 특히, 상온에서 액체인 iPr3Al·NMe2 nBu 화합물은 상온에서 액체로서, 증기압이 높으므로 기화가 용이하고 대면적 기재에 균일한 농도로 공급될 수 있으므로, 화재 위험성을 낮출 뿐만 아니라 반도체 소자, 디스플레이 소자 제조 공정 등에 응용될 수 있다.
도 1은, 본원의 실시예 1에 따라 제조된 알루미늄 화합물의 열 무게 분석 (thermalgravimetry analysis, TGA) 결과를 나타낸 것이다.
도 2는, 본원의 실시예 1에 따라 제조된 알루미늄 화합물의 시차 주사 열량계 분석 (differential scanning calorimetry, DSC) 결과를 나타낸 것이다.
도 3은, 본원의 실시예 2에서, 기재 온도에 따른 원자층 증착법의 막 성장을 나타낸 것이다.
도 4는, 본원의 실시예 3에서, 기재 온도에 따른 원자층 증착법의 막 성장을 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "알킬"은, 1 내지 12 개의 탄소 원자, 1 내지 10 개의 탄소 원자, 1 내지 8 개의 탄소 원자, 1 내지 5 개의 탄소 원자, 3 내지 8 개의 탄소 원자, 또는 3 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 포함한다. 예를 들어, 상기 알킬기로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기(nPr), 이소프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), t-부틸기(tBu), 이소부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), 펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 헵틸기, 4,4-디메틸펜틸기, 옥틸기, 2,2,4-트리메틸펜틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 및 이들의 이성질체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "알콕시"는, 산소 연결기 (-O-)를 통해 결합된 상기 기술한 바와 같은 알킬기를 의미한다.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "할로겐" 또는 "할로"는, 불소 (F), 염소 (Cl), 브롬 (Br), 또는 요오드 (I)를 의미한다.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "선형 또는 고리형의 에테르"에 있어서, 상기 "선형 에테르"는 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 함유하는 에테르를 나타내며, 여기서 상기 두 개의 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며; 상기 "고리형 에테르"는 2 내지 8 개 또는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 함유하는 고리형 에테르를 나타낸다.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "선형 또는 고리형의 아민"에 있어서, 상기 "선형 아민"은 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 1개 내지 3개 함유하는 아민 (즉, 1 차, 2 차 또는 3 차 아민)을 나타내며, 상기 알킬기가 2개 또는 3개인 경우 상기 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 상기 "고리형 아민"은 2 내지 8개 또는 2 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 고리형 아민을 나타낸다.
이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 알루미늄 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
R3Al·L
상기 화학식 1에서,
R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고;
L은 선형 또는 고리형의 에테르, 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 예를 들어, n-프로필기(nPr), 이소프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), t-부틸기(tBu), 이소부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), 펜틸기, 및 이들의 이성질체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 에테르는 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 함유하는 에테르를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 두 개의 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 "고리형 에테르"는 2 내지 8개 또는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 함유하는 고리형 에테르를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 선형 아민은 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 1 개 내지 3 개 함유하는 아민 (즉, 1차, 2차 또는 3 차 아민)을 포함할 수 있으며, 상기 알킬기가 2개 또는 3개인 경우 상기 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고리형 아민은 2 내지 8 개 또는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하는 고리형 아민을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물은 상기 R3Al과 상기 L 의 부가물 (adduct)을 나타낸다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 하기 화학식 2로서 표시되는 비대칭 아민을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
[화학식 2]
NR1R2R3;
상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1-5 알킬기를 나타내며, 단, R1, R2 및 R3 가 모두 동일한 경우는 제외함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 또는 분지형 C1-5 알킬기는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기(nPr), 이소프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), t-부틸기(tBu), 이소부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), 펜틸기, 및 이들의 이성질체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르 또는 테트라히드로퓨란을 포함하는 에테르(ether); 또는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 및 디메틸펜틸아민을 포함하는 3 차 아민일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 알루미늄-함유 금속막 또는 질화막을 형성하는 경우에는 산소(O) 원자가 포함되지 않은 아민과의 부가물인 상기 알루미늄 화합물을 전구체로서 사용하는 것이 더 적합할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 상온에서 액체이거나 녹는점이 상온에 가까운 고체인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 액체인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2] 등을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 화학기상증착법 (CVD) 또는 원자층 증착법 (ALD)에 적용되는 경우에는, 상기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물이 상온 또는 증착 온도에서 액체인 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 트리이소프로필알루미늄·디에틸에테르 [iPr3Al·OEt2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu] 또는 트리이소프로필알루미늄·테트라히드로퓨란 [iPr3Al·O(CH2)4]은 상온에서 액체이다.
본원의 제 2 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 포함하는, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
R3Al·L
상기 화학식 1에서,
R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고,
L은 선형 또는 고리형의 에테르 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 예를 들어, n-프로필기(nPr), 이소프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), t-부틸기(tBu), 이소부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), 펜틸기, 및 이들의 이성질체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 에테르는 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 함유하는 에테르를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 두 개의 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 "고리형 에테르"는 2 내지 8개 또는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 함유하는 고리형 에테르를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 선형 아민은 1 내지 8 개의 탄소 원자 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 두 개의 선형 또는 분지형 알킬기를 1 개 내지 3 개 함유하는 아민 (즉, 1 차, 2 차 또는 3 차 아민)을 포함할 수 있으며, 상기 알킬기가 2 개 또는 3 개인 경우 상기 알킬기는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고리형 아민은 2 내지 8 개 또는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하는 고리형 아민을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물은 상기 R3Al과 상기 L 의 부가물 (adduct)을 나타낸다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 하기 화학식 2로서 표시되는 비대칭 아민을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
[화학식 2]
NR1R2R3;
상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1-5 알킬기를 나타내며, 단, R1, R2 및 R3 가 모두 동일한 경우는 제외함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 또는 분지형 C1-5 알킬기는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기(nPr), 이소프로필기(iPr), n-부틸기(nBu), t-부틸기(tBu), 이소부틸기(iBu), sec-부틸기(sBu), 펜틸기, 및 이들의 이성질체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르 또는 테트라히드로퓨란을 포함하는 에테르(ether); 또는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 및 디메틸펜틸아민을 포함하는 3 차 아민일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 알루미늄-함유 금속막 또는 질화막을 형성하는 경우에는 산소(O) 원자가 포함되지 않은 아민과의 부가물인 상기 알루미늄 화합물을 전구체로서 사용하는 것이 더 적합할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 상온에서 액체이거나 녹는점이 상온에 가까운 고체인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 액체인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄-함유 막 형성용 조성물이 화학기상증착법 (CVD) 또는 원자층 증착법 (ALD)에 적용되는 경우에는, 상기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물이 상온 또는 증착 온도에서 액체인 것이 유리할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·디에틸에테르 [iPr3Al·OEt2], 트리이소프로필알루미늄·테트라히드로퓨란 [iPr3Al·O(CH2)4], 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2] 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄-함유 막 형성용 조성물은 원자층 증착법 또는 화학기상증착법에 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 3 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 사용하여 알루미늄-함유 막을 형성하는 것을 포함하는, 알루미늄-함유 막의 형성 방법을 제공한다:
[화학식 1]
R3Al·L
상기 화학식 1에서,
R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고;
L은 선형 또는 고리형의 에테르 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 하기 화학식 2로서 표시되는 비대칭 아민을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
[화학식 2]
NR1R2R3;
상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 선형 또는 분지형 C1-5 알킬기를 나타내며, 단, R1, R2 및 R3 가 모두 동일한 경우는 제외함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 L은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르 또는 테트라히드로퓨란을 포함하는 에테르(ether); 또는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 및 디메틸펜틸아민을 포함하는 3 차 아민일 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물이 액체인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·디에틸에테르 [iPr3Al·OEt2], 트리이소프로필알루미늄·테트라히드로퓨란 [iPr3Al·O(CH2)4], 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2] 등을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 프로필, 부틸 또는 펜틸은 이들의 선형 또는 분지형 이성질체를 모두 포함하는 것이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄-함유 막의 형성은 원자층 증착법 또는 화학기상증착법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알루미늄-함유 막은 알루미늄 금속 막, 티타늄-알루미늄 합금 막, 또는 알루미늄 산화물 막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 사용한 화학기상증착법 또는 원자층 증착법에 의하여 알루미늄 금속 막, 티타늄-알루미늄 합금 막, 또는 알루미늄 산화막 등을 형성할 수 있다.
한편, tBu3Al [=((CH3)3C)3Al], iPr3Al [=((CH3)2CH)3Al]이 분해되어 수소화 알루미늄을 형성하는 반응이 알려져 있거나 예상된다:
((CH3)3C)3Al → H3Al + (CH3)2C=CH2;
((CH3)2CH)3Al → H3Al + (CH3)CH=CH2;
상기 수소화 알루미늄은 TiCl4와 반응하여 Ti-Al 합금 막을 형성할 수 있다:
H3Al + TiCl4 → Ti-Al + HCl.
DMEAA 및 MPA와 같은 수소화 알루미늄-아민 첨가 생성물 (alane-amine adduct)을 사용한 알루미늄 금속 막 형성 방법 및 티타늄-알루미늄 합금 막 형성 방법이 알려져 있으나, DMEAA 및 MPA는 열안정성이 충분하지 못해서 반도체 소자 제조에 실제로 사용하기 어렵다. 또한, DMEAA 및 MPA와 비교해서는 트리(tert-부틸)알루미늄의 열안정성이 더 높지만, 반도체 소자 제조에 사용하기 위해서는 열안정성이 그보다 더 높은 것이 바람직하다. 본원의 일 구현예에 따른 트리(tert-부틸)알루미늄의 에테르 부가물 또는 트리(tert-부틸)알루미늄의 아민 부가물을 반도체 제조 목적에 사용할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따른 트리이소프로필알루미늄의 에테르 부가물 또는 트리이소프로필알루미늄의 아민 부가물을 반도체 제조 목적에 사용할 수 있다. 알루미늄 산화막이 아니라 알루미늄-함유 금속막이나 질화막을 형성하는 경우에는 산소(O) 원자가 포함되지 않은 아민과의 부가물을 사용하는 편이 더 적합할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
이하, 실시예를 이용하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
<실시예 1> iPr3Al·NMe2 nBu의 제조
불꽃 건조된 1000 mL 슐렝크 플라스크에서, 트리이소프로필알루미늄-테트라히드로퓨란(iPr3Al·O(CH2)2) 167 g(1 당량, 0.731 mol)을 넣었다. 상기 플라스크에 N,N-다이메틸부틸아민(N,N-dimethylbutylamine) 308 mL(3 당량, 2.194 mol)을 상온에서 첨가시킨 후, 반응 용액을 22 시간 동안 환류시켰다.
상기 반응이 완료된 후 감압 하에서 휘발성 부반응물을 제거하고 감압 하에서 증류하여 하기 화학식 3으로서 표시되는 무색 액체 화합물 132 g (70%)을 수득하였다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2016001609-appb-I000001
끓는점 (bp) 80 (0.25 torr);
원소분석 (elemental analysis) 계산치 (C15H36NAl): C 69.98, H 14.10, N 5.44; 실측치: C 68.99, H 14.18, N 5.25;
1H-NMR (400 MHz, C6D6, 25) δ 2.482 (t, 2H, N(CH3)2(CH 2CH2CH2CH3)), 1.929 (s, 6H, N(CH 3)2(CH2CH2CH2CH3)), 1.421 (d, 18H, CH(CH 3)2), 1.005 (q, 2H, N(CH3)2(CH2CH 2CH2CH3)), 0.921 (m, 2H, N(CH3)2(CH2CH2CH 2CH3)), 0.748 (t, 3H, N(CH3)2(CH2CH2CH2CH 3)), 0.493 (septet, 3H, CH(CH3)2).
<실시예 2> iPr3Al·NMe2 nBu 화합물과 오존 (O3) 기체를 사용한 원자층 증착법에 의한 알루미늄 산화막 형성
실시예 1에 따라 제조한 iPr3Al·NMe2 nBu을 전구체로서 사용하고 원자층 증착법(ALD)을 이용하여 알루미늄 산화막을 형성하는 실험을 수행하였다. 이때, 기질은 실리콘 (Si) 웨이퍼를 사용하였다. 상기 기질은 250℃ 내지 350℃로 가열되었다. 또한, 스테인리스 스틸 재질의 용기에 담은 전구체 화합물을 100℃의 온도로 가열하였고, 60 sccm 유속의 아르곤(Ar) 가스를 상기 용기에 통과시킴으로써 상기 전구체 화합물을 원자층 증착법 수행을 위한 ALD 반응기로 공급하였다. 상기 ALD 반응기의 내부 압력은 3 torr로 유지되었다. 상기 ALD 반응기에 상기 전구체 화합물 기체를 3 초 동안 공급하였고, 이후 아르곤 기체를 5 초 동안 공급하였고, 이후 오존(O3) 기체를 5 초 동안 공급하였고, 이후 다시 아르곤 기체를 10 초 동안 공급하는 ALD 원료 공급 주기를 200 회 반복하였다. 이렇게 형성한 알루미늄 산화막의 ALD 원료 공급 주기 당 막 성장을 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 기판 온도 250℃ 내지 350℃의 범위에서 ALD 원료 공급 주기 당 막 성장이 일정한 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 3> iPr3Al·OEt2 화합물과 오존 (O3) 기체를 사용한 원자층 증착법에 의한 알루미늄 산화막 형성
iPr3Al·OEt2를 전구체로서 사용하고 원자층 증착법(ALD)을 이용하여 알루미늄 산화막을 형성하는 실험을 수행하였다. iPr3Al·OEt2를 전구체로 사용한 것 외에는 실시예 2와 같은 조건에서 알루미늄 산화막을 형성하였다. 이렇게 형성한 알루미늄 산화막의 ALD 원료 공급 주기 당 막 성장을 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이, 기판 온도 250℃ 내지 350℃의 범위에서 ALD 원료 공급 주기 당 막 성장이 일정한 것을 확인할 수 있었다.
본원의 화합물과 조성물은, 안전 상의 이유로 트리알킬알루미늄 화합물 또는 이를 포함한 조성물을 사용하지 못하는 곳에서도 사용할 수 있다. 특히 상온에서 액체인 화합물과 조성물은 반도체 제조 공정에 사용되는 액체 이송 장치(liquid delivery system, LDS)나 직접 액체 주입(direct liquid injection, DLI) 장치 등에서 액체 전구체 조성물을 쉽게 사용할 수 있다. 버블러(bubbler)에 담은 전구체 조성물을 기화시켜서 막 형성 장치에 공급하는 경우, 액체 전구체 조성물은 표면적이 일정하기 때문에 일정한 속도로 기화시켜 공급할 수 있지만, 고체 전구체 조성물이 기화하면 고체의 표면적이 변화하기 때문에 일정한 속도로 기화시켜서 공급하기 어렵다. 고체 전구체 조성물을 용매에 녹인 용액을 액체 전구체 조성물로 사용할 수도 있지만 용매의 증기압 또는 기화 속도를 고체 전구체의 증기압 또는 기화 속도와 완전히 일치시키는 것이 거의 불가능하기 때문에, 고체 전구체를 용매에 녹인 액체 전구체 조성물을 사용하는 동안 농도가 변화하거나, DLI 장치의 노즐이 막히는 등의 문제가 발생하기 쉽다. 이러한 이유 때문에 반도체 제조 공정에서는 일반적으로 액체 전구체 조성물이 사용되고, 액체 전구체 조성물을 사용할 수 없는 특별한 경우에만 고체 전구체 조성물이 사용된다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1로서 표시되는, 알루미늄 화합물:
    [화학식 1]
    R3Al·L
    상기 화학식 1에서,
    R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고,
    L은 선형 또는 고리형의 아민을 포함함.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것인, 알루미늄 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 L은 하기 화학식 2로서 표시되는 비대칭 아민을 포함하는 것인, 알루미늄 화합물:
    [화학식 2]
    NR1R2R3;
    상기 화학식 2에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1-5 알킬기를 나타내며, 단, R1, R2 및 R3 가 모두 동일한 경우는 제외함.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 L은 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 또는 디메틸펜틸아민을 포함하는 것인, 알루미늄 화합물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 액체인 것인, 알루미늄 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2]을 포함하는 것인, 알루미늄 화합물.
  7. 하기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 포함하는, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물:
    [화학식 1]
    R3Al·L
    상기 화학식 1에서,
    R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고,
    L은 선형 또는 고리형의 에테르, 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 L은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 또는 디메틸펜틸아민을 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 액체인 것인, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·디에틸에테르 [iPr3Al·OEt2], 트리이소프로필알루미늄·테트라히드로퓨란 [iPr3Al·O(CH2)4], 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄·디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2]을 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막 형성용 조성물.
  12. 하기 화학식 1로서 표시되는 알루미늄 화합물을 사용하여 알루미늄-함유 막을 형성하는 것
    을 포함하는, 알루미늄-함유 막의 형성 방법:
    [화학식 1]
    R3Al·L
    상기 화학식 1에서,
    R은 각각 독립적으로, 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기를 포함하고,
    L은 선형 또는 고리형의 에테르, 및 선형 또는 고리형의 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함함.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 선형 또는 분지형의 C3-8 알킬기는 이소프로필 또는 tert-부틸기를 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 L은 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 테트라히드로퓨란, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸프로필아민, 디메틸부틸아민, 또는 디메틸펜틸아민을 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 액체인 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄 화합물은 트리이소프로필알루미늄·디에틸에테르 [iPr3Al·OEt2], 트리이소프로필알루미늄·테트라히드로퓨란 [iPr3Al·O(CH2)4], 트리이소프로필알루미늄·트리메틸아민 [iPr3Al·MMe3], 트리이소프로필알루미늄·트리에틸아민 [iPr3Al·NEt3], 트리이소프로필알루미늄·디메틸에틸아민 [iPr3Al·NEtMe2], 트리이소프로필알루미늄-디메틸부틸아민 [iPr3Al·NMe2 nBu], 트리(tert-부틸)알루미늄·디에틸에테르 [tBu3Al·OEt2], 트리(tert-부틸)알루미늄·테트라히드로퓨란 [tBu3Al·O(CH2)4], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리메틸아민 [tBu3Al·NMe3], 트리(tert-부틸)알루미늄·트리에틸아민 [tBu3Al·NEt3], 또는 트리(tert-부틸)알루미늄·디메틸에틸아민 [tBu3Al·NEtMe2]을 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄-함유 막의 형성은 원자층 증착법 또는 화학기상증착법에 의해 수행되는 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄-함유 막은 알루미늄 금속 막, 티타늄-알루미늄 합금 막, 또는 알루미늄 산화물 막을 포함하는 것인, 알루미늄-함유 막의 형성 방법.
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