[发明专利]新型化合物、包含其的前体组合物和利用其的薄膜的制造方法

说明书

本发明涉及能够通过气相蒸镀来进行薄膜蒸镀的气相蒸镀化合物，具体而言，涉及能够应用于原子层蒸镀法(Atomic Layer Deposition，ALD)或化学气相蒸镀法(Chemical Vapor Deposition，CVD)且反应性、挥发性和热稳定性优异的新型化合物、包含上述新型化合物的前体组合物、利用上述前体组合物的薄膜的制造方法以及由上述前体组合物制造的薄膜。

技术领域

本发明涉及能够通过气相蒸镀来进行薄膜蒸镀的气相蒸镀化合物，具体而言，涉及能够应用于原子层蒸镀法或化学气相蒸镀法且反应性、挥发性和热稳定性优异的新型化合物、包含上述新型化合物的前体组合物、利用上述前体组合物的薄膜的制造方法以及由上述前体组合物制造的薄膜。

背景技术

随着半导体元件的高集成化、高精细化的发展，形成能够应用于微电子、磁信息存储、催化剂等多种技术的均匀厚度的金属和金属氧化物薄膜变得重要。

为了制造金属和金属氧化物薄膜，会利用化学气相蒸镀法(CVD)或原子层蒸镀法(ALD)，特别是原子层蒸镀法能够按照将反应物质依次注入至腔室内部并去除的方式形成期望的薄膜，容易调节组成，且能够形成均匀厚度的薄膜。另外，原子层蒸镀法具有台阶覆盖性非常优异而能够在复杂且精密的元件上均匀地生长薄膜的优点。

为了利用原子层蒸镀法来制造薄膜，前体起到重要的作用，要求高挥发性、高热稳定性、腔室内的高反应性等。迄今为止，已应用多种配体进行了前体开发，作为已知的代表性的配体，有卤素、醇盐、环戊二烯、β-二酮、酰胺、脒等。但是，由于已知的前体大部分为固体化合物、挥发性或稳定性差、或者在薄膜蒸镀时可能引发杂质污染等问题，因而需要不断开发新的前体。

特别是，其中具有优异特性的后过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)前体的必要性多年前就已被强调，但与其他金属前体相比，由于开发难度大，因此开发速度滞后。

例如，后过渡金属前体中的钴前体的氧化数多样，为-1至+5，通常具有+2、+3氧化数，能够形成应用于半导体元件的钴氧化物和氮化物薄膜。钴金属薄膜可以用于电极物质(electrode materials)、磁性物质(magnetic materials)、磁性随机存储器(MRAM；magnetic random access memories)、稀磁半导体(diluted magnetic semiconductors，DMS)、钙钛矿物质、催化剂、光催化剂等。另外，钴金属薄膜由于半导体元件的高集成化而能够用作金属配线工序的铜扩散防止膜和覆盖层(capping layer)，作为替代铜金属薄膜的下一代物质备受关注。

目前已知的代表性的钴前体有羰基化合物CCTBA(Dicobalt hexacarbonyl t-butylacetylene：六羰基叔丁基乙炔二钴)、Co(CO)₃(NO)、环戊二烯化合物CpCo(CO)₂、β-二酮化合物Co(tmhd)₂、Co(acac)₂、二烯化合物Co(^tBu2DAD)₂等。它们大部分为固体化合物，熔点较高，且具有低稳定性。另外，在蒸镀薄膜时可能引发薄膜内杂质污染。

特别是，其中通常使用的CCTBA虽然具有高蒸气压，但蒸镀后薄膜内C、O污染严重，CpCo(CO)₂为液体化合物，具有蒸气压高的优点，但在140℃发生分解，热稳定性非常差。

因此，实际情况是，需要开发这些现有钴前体中出现的缺点得到改善的优异特性的新的后过渡金属前体。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国公开专利第2010-0061183号

(专利文献2)韩国公开专利第2004-0033337号

(专利文献3)韩国注册专利第10-1962355号