[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102283752B1 - Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof - Google Patents

Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102283752B1
KR102283752B1 KR1020180166183A KR20180166183A KR102283752B1 KR 102283752 B1 KR102283752 B1 KR 102283752B1 KR 1020180166183 A KR1020180166183 A KR 1020180166183A KR 20180166183 A KR20180166183 A KR 20180166183A KR 102283752 B1 KR102283752 B1 KR 102283752B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transition metal
group
formula
thin film
present
Prior art date
Application number
KR1020180166183A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200077046A (en
Inventor
박보근
정택모
김건환
이선주
이가연
김창균
이영국
Original Assignee
한국화학연구원
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 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020180166183A priority Critical patent/KR102283752B1/en
Publication of KR20200077046A publication Critical patent/KR20200077046A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102283752B1 publication Critical patent/KR102283752B1/en

Links

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
    • C07F7/003Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table without C-Metal 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
    • C23C16/34Nitrides
    • 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
    • C23C16/405Oxides of refractory metals or yttrium

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 신규한 4족 전이금속 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel Group 4 transition metal compound and a method for preparing the same.

Description

신규한 4족 전이금속 화합물 및 이의 제조방법{NOVEL GROUP IV TRANSITION METAL COMPOUNDS AND PREPARATION METHOD THEREOF}Novel group 4 transition metal compound and method for preparing the same

본 발명은 신규한 4족 전이금속 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel Group 4 transition metal compound and a method for preparing the same.

반도체 공정에 있어서, 실리콘 산화물 (SiO2)은 제조 공정이 비교적 단순하기 때문에 주로 게이트 유전체로 사용되어 왔으나, 비교적 낮은 유전 상수 (k)를 지니기 때문에, 두께가 얇은 경우, 게이트로부터 채널로 누설 전류 (gate-to-channel leakage current)가 발생하는 문제점을 가진다.In the semiconductor process, silicon oxide (SiO 2 ) has been mainly used as a gate dielectric because the manufacturing process is relatively simple, but since it has a relatively low dielectric constant (k), when the thickness is thin, the leakage current from the gate to the channel ( gate-to-channel leakage current).

이에 따라, 장치 성능을 개선시키기 위해서 아주 얇고 신뢰할 수 있으며 저결함 게이트 유전체를 제공하기 위한 적합한 대체 박막 재료 및 공정 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.Accordingly, research into suitable alternative thin film materials and process technologies for providing very thin, reliable and low-defect gate dielectrics to improve device performance is being actively pursued.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 절연성이 뛰어나고 유전율이 높으며 유전 손실이 적은 고유전 물질로서, 높은-k 금속 산화물 재료에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In order to solve this problem, research on a high-k metal oxide material as a high-k material having excellent insulation, high dielectric constant, and low dielectric loss is being actively conducted.

반도체 구조가 직접화 미세화 되어감에 따라 미세한 패턴에서도 우수한 단차 피복성을 가지는 다양한 공정 (예, 원자층 증착법 (ALD : atomic layer deposition), 화학 기상 증착법 (CVD : chemical vapor deposition))에 적용이 가능할 수 있는 고유전 박막 재료로서, 높은 열안정성을 가지는 전구체 화합물에 대한 요구가 높아지고 있다.As the semiconductor structure becomes more direct and miniaturized, it can be applied to various processes (e.g., atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD)) with excellent step coverage even in fine patterns. As a high-k thin film material that can be used, the demand for a precursor compound having high thermal stability is increasing.

이러한 고유전 박막 재료의 일 예로, 4족 전이금속 전구체가 제안되었으며, 구체적으로는 티타늄-함유, 지르코늄-함유, 하프늄-함유 전구체 등을 들 수 있다.As an example of such a high-k thin film material, a Group 4 transition metal precursor has been proposed, and specifically, titanium-containing, zirconium-containing, and hafnium-containing precursors may be mentioned.

종래 기술, 예를 들어 J. Mater. Chem., 1994, 4, 1815에 지르코늄 알콕사이드 전구체를 이용한 지르코늄 산화물 박막을 공지하고 있으며, 전구체로 Zr(OtBu)4를 사용하고 있다. 그러나 Zr(OtBu)4는 반응성이 매우 높아 박막 제조 공정에서 다루기가 매우 까다롭고 미량의 수분에도 촉매적 가수분해 (catalytic hydrolytic decomposition) 반응을 일으키므로 저장 수명이 매우 짧은 단점을 가진다. Prior art, see for example J. Mater. Chem., 1994, 4, 1815, a zirconium oxide thin film using a zirconium alkoxide precursor is known, and Zr(OtBu) 4 is used as a precursor. However, Zr(OtBu) 4 has a very short shelf life because it has a very high reactivity, so it is very difficult to handle in the thin film manufacturing process, and it causes a catalytic hydrolytic decomposition reaction even in a trace amount of moisture.

또한 Chem. Mater., 2002, 14, 4350에 아미도 리간드가 배위되어 있는 지르코늄 화합물을 전구체로 형성된 지르코늄 산화물 박막을 공지하고 있다. Zr(NMeEt)4 또는 Zr(NEt2)4로 대표되는 지르코늄 아미도 화합물은 모두 상온에서 점성이 낮은 액체상태로 존재하며, 증기압이 매우 높고 오존 및 수증기에 의해 아미도 리간드의 제거가 용이하여 원자층 증착법 공정을 이용한 ZrO2 박막제조의 전구체로서 가장 많이 이용되고 있다. 그러나 이러한 지르코늄 아미도 화합물들은 매우 반응성이 높아 장기 보관성이 용이하지 않으며, 특히 열적 안정성이 낮아 기화 도중에 분해하여 박막의 품질에 크게 영향을 미치는 것으로 최근 알려졌다.Also Chem. Mater., 2002, 14, 4350 discloses a zirconium oxide thin film formed of a zirconium compound coordinated with an amido ligand as a precursor. Zirconium amido compounds represented by Zr(NMeEt) 4 or Zr(NEt 2 ) 4 all exist in a liquid state with low viscosity at room temperature, have a very high vapor pressure and easily remove amido ligands by ozone and water vapor. ZrO 2 using a layer deposition process is most widely used as a precursor for thin film production. However, these zirconium amido compounds are very reactive, so long-term storage is not easy. In particular, it has been recently known that they are decomposed during vaporization due to their low thermal stability, greatly affecting the quality of the thin film.

게다가, US 8471049 등에 따른 4족 전이금속 전구체들은 고온에서 열적으로 안정하지 않으며, 이에 따라 화학기상증착 (chemical vapor deposition, CVD) 및 단원자층증착 (atomic layer deposition, ALD) 공정 시에 낮은 증착률 및 성장률을 갖는다는 단점이 있었다. In addition, Group 4 transition metal precursors according to US 8471049 and the like are not thermally stable at high temperatures, and thus have low deposition rates and low deposition rates during chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD) processes. It had the disadvantage of having a growth rate.

따라서, 종래 고유전 박막 재료로 사용된 전구체 화합물 대비하여, 보다 우수한 특성을 가지는 전구체 화합물에 대한 연구가 여전히 요구되는 실정이다. Therefore, there is still a need for research on a precursor compound having superior properties compared to the precursor compound used as a conventional high-k thin film material.

US 8471049US 8471049

J. Mater. Chem., 1994, 4, 1815 J. Mater. Chem., 1994, 4, 1815 Chem. Mater., 2002, 14, 4350 Chem. Mater., 2002, 14, 4350

본 발명은 박막제조용 전구체로 이용가능한 신규한 4족 전이금속 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel Group 4 transition metal compound that can be used as a precursor for thin film production.

또한, 본 발명은 상기 4족 전이금속 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing the Group 4 transition metal compound.

또한, 본 발명은 상기 4족 전이금속 화합물을 이용하여 4족 전이금속 함유 박막을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a Group 4 transition metal-containing thin film using the Group 4 transition metal compound.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 신규 4족 전이금속 화합물로, 하기 화학식 1로 표시되는 4족 전이금속 화합물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a novel Group 4 transition metal compound, a Group 4 transition metal compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018128450968-pat00001
Figure 112018128450968-pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

M은 4족 전이금속이고;M is a Group 4 transition metal;

R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C10의 선형 또는 분지형 알킬기이며;R 1 to R 5 are each independently a C1 to C10 linear or branched alkyl group;

n은 0 내지 5이다.n is 0 to 5;

또한, 본 발명은 하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a Group 4 transition metal compound of Formula 1 by reacting a compound of Formula 2 with a compound of Formula 3 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018128450968-pat00002
Figure 112018128450968-pat00002

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018128450968-pat00003
Figure 112018128450968-pat00003

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018128450968-pat00004
Figure 112018128450968-pat00004

상기 화학식 1 내지 3에서, In Formulas 1 to 3,

M은 4족 전이금속이고;M is a Group 4 transition metal;

R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C10의 선형 또는 분지형 알킬기이며;R 1 to R 5 are each independently a C1 to C10 linear or branched alkyl group;

n은 0 내지 5이다.n is 0 to 5;

또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 이용하여 4족 전이금속 함유 박막을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a Group 4 transition metal-containing thin film using the Group 4 transition metal compound of Formula 1 above.

본 발명의 4족 전이금속 화합물은 아미노케톤 리간드를 포함하는 신규 구조로, 이를 전구체로 이용하여 보다 양질의 4족 전이금속 함유 박막, 특히 4족 전이금속 산화물 박막을 제조할 수 있다. The Group 4 transition metal compound of the present invention has a novel structure including an aminoketone ligand, and can be used as a precursor to prepare a higher quality Group 4 transition metal-containing thin film, particularly a Group 4 transition metal oxide thin film.

또한 본 발명에 따른 신규한 4족 전이금속 화합물은 상온에서 고체 또는 액체로 존재하여 양호한 취급성을 가진다.In addition, the novel Group 4 transition metal compound according to the present invention exists as a solid or liquid at room temperature and has good handling properties.

즉, 본 발명에 따른 4족 전이금속 화합물은 4족 전이금속 산화물 박막과 같은 4족 전이금속 함유 박막을 위한 선구 물질 및 나노 크기의 4족 전이금속 산화물과 같은 4족 전이금속 함유 입자 제조를 위한 선구 물질로서 유용하다.That is, the Group 4 transition metal compound according to the present invention is a precursor material for a Group 4 transition metal-containing thin film such as a Group 4 transition metal oxide thin film and a Group 4 transition metal-containing particle such as a nano-sized Group 4 transition metal oxide. It is useful as a precursor.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. If there is no other definition in the technical and scientific terms used at this time, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention in the following description. Descriptions of possible known functions and configurations will be omitted.

본 발명은 4족 전이금속 함유 박막, 4족 전이금속 함유 나노입자 및 4족 전이금속을 포함하는 나노물질 제조를 위한 전구체로 이용가능한 신규한 4족 전이금속 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하기 화학식 1로 표시되는 4족 전이금속 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel Group 4 transition metal compound that can be used as a precursor for preparing a nanomaterial containing a Group 4 transition metal-containing thin film, a Group 4 transition metal-containing nanoparticle and a Group 4 transition metal, and more specifically, It relates to a Group 4 transition metal compound represented by the formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018128450968-pat00005
Figure 112018128450968-pat00005

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

M은 4족 전이금속이고;M is a Group 4 transition metal;

R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C10의 선형 또는 분지형 알킬기이며;R 1 to R 5 are each independently a C1 to C10 linear or branched alkyl group;

n은 0 내지 5의 정수이다.n is an integer from 0 to 5;

본 발명의 4족 전이금속 화합물은 아미노케톤 리간드를 포함하는 신규 구조의 화합물로서, 4족 전이금속 함유 박막, 4족 전이금속 함유 나노입자 및 4족 전이금속을 포함하는 나노물질 제조를 위한 전구체로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물은 4족 전이금속 함유 박막 제조용 전구체로, 반도체 제조 공정에 널리 이용되는 유기 용매, 예를 들면 벤젠, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 클로로포름 등에 대해 높은 용해도를 가지고 있어 공지의 박막 제조 방법을 이용하여 고품질의 4족 전이금속 함유 박막을 제조할 수 있다.The Group 4 transition metal compound of the present invention is a compound of a novel structure including an aminoketone ligand, and as a precursor for the preparation of a Group 4 transition metal-containing thin film, a Group 4 transition metal-containing nanoparticle and a nanomaterial containing a Group 4 transition metal. It can be useful. In particular, the Group 4 transition metal compound of Formula 1 is a precursor for preparing a Group 4 transition metal-containing thin film, and has high solubility in organic solvents widely used in semiconductor manufacturing processes, for example, benzene, tetrahydrofuran, toluene, chloroform, etc. Therefore, a high-quality group 4 transition metal-containing thin film can be manufactured using a known thin film manufacturing method.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄이고; R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C7의 선형 또는 분지형 알킬기이며; n은 1 내지 3의 정수일 수 있으며, 바람직하게, 상기 R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C7의 선형 또는 분지형 알킬기이며; R3는 C3 내지 C7의 분지형 알킬기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, M is titanium, zirconium or hafnium; R 1 to R 5 are each independently a C1 to C7 linear or branched alkyl group; n may be an integer of 1 to 3, and preferably, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a C1 to C7 linear or branched alkyl group; R 3 may be a C3 to C7 branched alkyl group.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 보다 바람직하게 상기 M은 지르코늄 또는 하프늄이고; R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C4의 선형 또는 분지형 알킬기이며; R3는 C3 내지 C4의 분지형 알킬기이며; n은 1 또는 2의 정수일 수 있다.In one embodiment of the present invention, more preferably, M is zirconium or hafnium; R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a C1 to C4 linear or branched alkyl group; R 3 is a C3 to C4 branched alkyl group; n may be an integer of 1 or 2.

구체적으로, 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(iso-propyl), 부틸(butyl), 이소부틸(iso-butyl) 또는 t-부틸(tert-butyl)일 수 있고, 보다 바람직하게 상기 R1, R2, R4 및 R5는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸 또는 t-부틸이고, R3는 이소프로필, 이소부틸 또는 t-부틸일 수 있다.Specifically, the R 1 to R 5 are each independently methyl (methyl), ethyl (ethyl), propyl, isopropyl (iso-propyl), butyl (butyl), isobutyl (iso-butyl) or t -butyl (tert-butyl), more preferably R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl or t-butyl, R 3 may be isopropyl, isobutyl or t-butyl.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a Group 4 transition metal compound of Formula 1 above.

상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 3으로 표시되는 화합물과 반응시켜 제조될 수 있다.The Group 4 transition metal compound of Formula 1 may be prepared by reacting a compound represented by Formula 2 with a compound represented by Formula 3 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018128450968-pat00006
Figure 112018128450968-pat00006

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018128450968-pat00007
Figure 112018128450968-pat00007

상기 화학식 2 및 3에서, In Formulas 2 and 3,

M은 4족 전이금속이고;M is a Group 4 transition metal;

R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C10의 선형 또는 분지형 알킬기이며;R 1 to R 5 are each independently a C1 to C10 linear or branched alkyl group;

n은 0 내지 5의 정수이다.n is an integer from 0 to 5;

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응은 유기 용매 내에서 수행될 수 있으며, 사용 가능한 유기 용매는 한정되지는 않지만, 상기 반응물들에 대하여 높은 용해도를 가지는 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 헥산(Hexane), 디에틸에테르(diethylether), 톨루엔(toluene), 테트라하이드로퓨란(THF) 등을 사용할 수 있으며, 더욱더 바람직하게는 톨루엔을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction may be carried out in an organic solvent, and the usable organic solvent is not limited, but it is preferable to use an organic solvent having high solubility for the reactants, more Preferably, hexane (Hexane), diethyl ether (diethylether), toluene (toluene), tetrahydrofuran (THF), etc. may be used, and more preferably, toluene may be used.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 유기 용매 하에서 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물을 1 : 2.0 내지 2.5의 당량비로 상온(room temperature, rt)에서 반응시켜 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 고수율로 얻을 수 있다. 이때, 상기 반응 후 필요에 따라서, 재결정 또는 승화 등으로 정제해도 된다. 또한 상기 반응은 질소 등의 비활성 기체 하에서 수행될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the Group 4 transition metal compound of Formula 1 is obtained by reacting the compound of Formula 2 and the compound of Formula 3 in an equivalence ratio of 1:2.0 to 2.5 at room temperature (rt) in an organic solvent. can be obtained in yield. At this time, after the above reaction, if necessary, you may purify by recrystallization or sublimation. In addition, the reaction may be carried out under an inert gas such as nitrogen.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 이용하여 4족 전이금속 함유 박막을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a Group 4 transition metal-containing thin film using the Group 4 transition metal compound of Formula 1 above.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 이용하여 공지의 용액공정 또는 진공증착을 통해 4족 전이금속 함유 박막을 제조할 수 있으며, 상기 진공증착의 예를 들면, 화학 기상 증착 (chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD), 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 등이 있다. In an embodiment of the present invention, a thin film containing a Group 4 transition metal can be prepared through a known solution process or vacuum deposition using the Group 4 transition metal compound of Formula 1, and for example, Examples include chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and atomic layer deposition (ALD).

구체적으로, 상기 4족 전이금속 함유 박막은 4족 전이금속 질화물 박막 또는 4족 전이금속 산화물 박막을 나타낸다.Specifically, the Group 4 transition metal-containing thin film represents a Group 4 transition metal nitride thin film or a Group 4 transition metal oxide thin film.

본 발명은 상기 방법으로 제조된 박막을 제공하며, 상기 박막은 다양한 기재 위에 형성될 수 있다. 이때, 상기 기재는 금속기재, 무기기재, 유-무기 하이브리드 기재 등을 사용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속기재의 비한정적인 일예로는 호일(foil), 시트(sheet), 필름(film) 등의 형상일 수 있으며, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 금속기재일 수 있으며, 상기 무기기재의 비한정적인 일예로는 그라파이트 시트(graphite sheet), 카본 패브릭(carbon fabric), 글라스 패브릭(glass fabric), 글라스 페이퍼(glass paper), 세라믹 페이퍼(ceramic paper), 글라스 시트(glass sheet) 등일 수 있으며, 상기 유-무기 하이브리드 기재의 비한정적인 일예로는 무기입자를 포함하는 고분자 필름, 유리섬유 또는 카본섬유에 레진(resin)을 함침시켜 제조된 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 등일 수 있다.The present invention provides a thin film prepared by the above method, and the thin film may be formed on various substrates. In this case, the substrate may be a metal substrate, an inorganic substrate, an organic-inorganic hybrid substrate, and the like, but is not limited thereto. Non-limiting examples of the metal substrate may be in the form of a foil, a sheet, a film, etc., copper (Cu), aluminum (Al), iron (Fe), silver (Ag) , palladium (Pd), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), may be a metal substrate selected from the group consisting of stainless steel or alloys thereof, An example may be a graphite sheet, a carbon fabric, a glass fabric, a glass paper, a ceramic paper, a glass sheet, etc., -A non-limiting example of the inorganic hybrid substrate may be a polymer film containing inorganic particles, fiber reinforced plastic (FRP) manufactured by impregnating resin in glass fiber or carbon fiber, and the like.

본 발명의 4족 전이금속 화합물은 반응성이 상이한 리간드가 도입된 헤테로렙틱(heteroleptic) 전구체, 즉 아미도 및 알콕시의 2종의 리간드가 결합된 형태의 전구체로, 기존 알콕시 리간드만 도입되거나 아미도 리간드만 도입된 호모렙틱(homoleptic) 전구체가 가지는 낮은 반응성과 열안정성 등과 같은 단점을 보완하는 장점을 가진다. The Group 4 transition metal compound of the present invention is a heteroleptic precursor to which ligands with different reactivity are introduced, that is, a precursor in which two kinds of ligands, namely amido and alkoxy, are combined. It has the advantage of compensating for disadvantages such as low reactivity and thermal stability of the introduced homoleptic precursor.

또한, 본 발명의 4족 전이금속 화합물은 알콕시 리간드 내에 탄소-탄소 이중 결합을 가지고 있어 박막 증착 공정에서 오존과의 향상된 반응성을 나타내 보다 온화한 조건 하에서 박막 증착이 가능하다.In addition, since the Group 4 transition metal compound of the present invention has a carbon-carbon double bond in the alkoxy ligand, it exhibits improved reactivity with ozone in the thin film deposition process, enabling thin film deposition under milder conditions.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention may be better understood by the following examples, which are for illustrative purposes of the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, those of ordinary skill in the art to which this invention belongs have the meanings commonly understood. In addition, repeated description of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

이하 본 발명에 따른 4족 전이금속 화합물의 합성은 글로브 박스 또는 슐랭크 관(schlenk line)을 이용하여 비활성 아르곤 또는 질소 분위기 하에서 수행하였다. 1H and 13C NMR 스펙트럼(Bruker Advance 400 NMR) 및 원소분석(Thermo Scientific Flash 2000)을 통해 수득된 4족 전이금속 화합물의 구조를 분석하였다. Hereinafter, the synthesis of the Group 4 transition metal compound according to the present invention was performed under an inert argon or nitrogen atmosphere using a glove box or a Schlenk line. The structure of the Group 4 transition metal compound obtained through 1 H and 13 C NMR spectrum (Bruker Advance 400 NMR) and elemental analysis (Thermo Scientific Flash 2000) was analyzed.

[실시예 1] 지르코늄 화합물 Zr(OC(tBu)=CHCH2NMe2)2(NMe2)2의 제조[Example 1] Preparation of zirconium compound Zr(OC( t Bu)=CHCH 2 NMe 2 ) 2 (NMe 2 ) 2

Figure 112018128450968-pat00008
Figure 112018128450968-pat00008

테트라키스(디메틸아미도)지르코늄 (Tetrakis(dimethylamido)zirconium) (1 g, 3.74 mmol)을 톨루엔 (50 mL)에 녹인 뒤 1-(디메틸아미노)-4,4-디메틸펜탄-3-온 (1-(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one) (1.17 g, 7.48 mmol)을 적가하였다. 상온(25℃)에서 12시간 교반한 다음, 감압하여 톨루엔을 제거한 후 n-헥산에서 재결정하여 표제 화합물 Zr(OC(tBu)=CHCH2NMe2)2(NMe2)2을 흰색 고체로 수득하였다(1.5 g, 수율 81 %).After dissolving Tetrakis(dimethylamido)zirconium (1 g, 3.74 mmol) in toluene (50 mL), 1-(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one (1 -(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one) (1.17 g, 7.48 mmol) was added dropwise. After stirring at room temperature (25° C.) for 12 hours, toluene was removed under reduced pressure, and recrystallized from n-hexane to obtain the title compound Zr(OC( t Bu)=CHCH 2 NMe 2 ) 2 (NMe 2 ) 2 as a white solid. (1.5 g, yield 81%).

1H NMR (400 MHz, C6D6) δ 1.29 (s, 18H, 6C H 3), 2.03 (s, 12H, 2N(C H 3)2), 2.57 (s, 4H, 2NC H 2), 3.27 (s, 12H, 2N(C H 3)2) 4.23 (t, 2H, 2CH2C H ) 1 H NMR (400 MHz, C 6 D 6 ) δ 1.29 (s, 18H, 6C H 3 ), 2.03 (s, 12H, 2N( CH 3 ) 2 ), 2.57 (s, 4H, 2NC H 2 ), 3.27 (s, 12H, 2N ( C H 3) 2) 4.23 (t, 2H, 2CH 2 C H)

13C NMR (400 MHz, C6D6) δ 28.91, 36.46, 44.86, 47.85, 58.09, 88.77, 169.58 13 C NMR (400 MHz, C 6 D 6 ) δ 28.91, 36.46, 44.86, 47.85, 58.09, 88.77, 169.58

원소분석 C22H48N4O2Zr - Calcd. (found): C, 53.72 (50.63); H, 9.84 (9.85); N, 11.39 (11.06)Elemental Analysis C 22 H 48 N 4 O 2 Zr - Calcd. (found): C, 53.72 (50.63); H, 9.84 (9.85); N, 11.39 (11.06)

[실시예 2] 하프늄 화합물 Hf(OC(tBu)=CHCH2NMe2)2(NMe2)2의 제조[Example 2] Preparation of hafnium compound Hf(OC( t Bu)=CHCH 2 NMe 2 ) 2 (NMe 2 ) 2

Figure 112018128450968-pat00009
Figure 112018128450968-pat00009

테트라키스(디메틸아미도)하프늄 (Tetrakis(dimethylamido)hafnium) (1 g, 2.82 mmol)을 톨루엔 (50 mL)에 녹인 뒤 1-(디메틸아미노)-4,4-디메틸펜탄-3-온 (1-(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one) (0.89 g, 5.64 mmol)을 적가하였다. 상온(25℃)에서 12시간 교반한 다음, 감압하여 톨루엔을 제거한 후 n-헥산에서 재결정하여 표제 화합물 Hf (OC(tBu)=CHCH2NMe2)2(NMe2)2을 흰색 고체로 수득하였다(1.3 g, 수율 80 %).After dissolving Tetrakis(dimethylamido)hafnium (1 g, 2.82 mmol) in toluene (50 mL), 1-(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one (1 -(dimethylamino)-4,4-dimethylpentan-3-one) (0.89 g, 5.64 mmol) was added dropwise. After stirring at room temperature (25° C.) for 12 hours, toluene was removed under reduced pressure, and recrystallized from n-hexane to obtain the title compound Hf (OC( t Bu)=CHCH 2 NMe 2 ) 2 (NMe 2 ) 2 as a white solid. (1.3 g, yield 80%).

1H NMR (400 MHz, C6D6) δ 1.28 (s, 18H, 6C H 3), 2.05 (s, 12H, 2N(C H 3)2), 2.56 (s, 4H, 2NC H 2), 3.31 (s, 12H, 2N(C H 3)2) 4.20 (t, 2H, 2CH2C H ) 1 H NMR (400 MHz, C 6 D 6 ) δ 1.28 (s, 18H, 6C H 3 ), 2.05 (s, 12H, 2N( CH 3 ) 2 ), 2.56 (s, 4H, 2NC H 2 ), 3.31 (s, 12H, 2N ( C H 3) 2) 4.20 (t, 2H, 2CH 2 C H)

13C NMR (400 MHz, C6D6) δ 28.90, 36.70, 44.89, 48.00, 57.96, 88.71, 169.36 13 C NMR (400 MHz, C 6 D 6 ) δ 28.90, 36.70, 44.89, 48.00, 57.96, 88.71, 169.36

원소분석 C22H48N4O2Hf - Calcd. (found): C, 45.63 (45.50); H, 8.36 (8.39); N, 9.67 (9.52)Elemental analysis C 22 H 48 N 4 O 2 Hf - Calcd. (found): C, 45.63 (45.50); H, 8.36 (8.39); N, 9.67 (9.52)

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims The invention may be practiced with various modifications. Accordingly, modifications of future embodiments of the present invention will not depart from the technology of the present invention.

Claims (5)

삭제delete 하기 화학식 1로 표시되는 4족 전이금속 화합물.
[화학식 1]
Figure 112021031827952-pat00014

상기 화학식 1에서,
M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄이고;
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C7의 선형 또는 분지형 알킬기이며;
n은 1 내지 3의 정수이다.
A Group 4 transition metal compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112021031827952-pat00014

In Formula 1,
M is titanium, zirconium or hafnium;
R 1 to R 5 are each independently a C1 to C7 linear or branched alkyl group;
n is an integer from 1 to 3.
제 2항에 있어서,
R1, R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C7의 선형 또는 분지형 알킬기이며;
R3는 C3 내지 C7의 분지형 알킬기인, 4족 전이금속 화합물.
3. The method of claim 2,
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a C1 to C7 linear or branched alkyl group;
R 3 is a C3 to C7 branched alkyl group, a Group 4 transition metal compound.
하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1의 4족 전이금속 화합물을 제조하는 방법.
[화학식 1]
Figure 112021031827952-pat00011

[화학식 2]
Figure 112021031827952-pat00012

[화학식 3]
Figure 112021031827952-pat00013

상기 화학식 1 내지 3에서,
M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄이고;
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C7의 선형 또는 분지형 알킬기이며;
n은 1 내지 3의 정수이다.
A method for preparing a Group 4 transition metal compound of Formula 1 by reacting a compound of Formula 2 with a compound of Formula 3 below.
[Formula 1]
Figure 112021031827952-pat00011

[Formula 2]
Figure 112021031827952-pat00012

[Formula 3]
Figure 112021031827952-pat00013

In Formulas 1 to 3,
M is titanium, zirconium or hafnium;
R 1 to R 5 are each independently a C1 to C7 linear or branched alkyl group;
n is an integer from 1 to 3.
제 2항 및 제 3항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 4족 전이금속 화합물을 이용하여 4족 전이금속 함유 박막을 제조하는 방법.A method for producing a thin film containing a Group 4 transition metal using the Group 4 transition metal compound according to any one of claims 2 and 3
KR1020180166183A 2018-12-20 2018-12-20 Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof KR102283752B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180166183A KR102283752B1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180166183A KR102283752B1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200077046A KR20200077046A (en) 2020-06-30
KR102283752B1 true KR102283752B1 (en) 2021-07-30

Family

ID=71121029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180166183A KR102283752B1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102283752B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102567107B1 (en) * 2021-02-05 2023-08-16 한국화학연구원 Group iv transition metal compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8471049B2 (en) 2008-12-10 2013-06-25 Air Product And Chemicals, Inc. Precursors for depositing group 4 metal-containing films
KR20220167338A (en) * 2015-06-18 2022-12-20 타호 리서치 리미티드 Inherently selective precursors for deposition of second or third row transition metal thin films

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dalton Trans. 2014, 43, pp. 2384-2396, 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200077046A (en) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100804413B1 (en) A precursor for zirconium dioxide thin film deposition and preparation method thereof
EP1849789B1 (en) Metal complexes of polydentate beta-ketoiminates
KR101538982B1 (en) High molecular weight alkyl-allyl cobalttricarbonyl complexes and use thereof for preparing dielectric thin films
KR101284664B1 (en) Organometallic compounds with silylamine ligand, and method for deposition of a thin-film of metal oxide or silicon-containing metal oxide therefrom
KR20090054922A (en) Metal complexes of tridentate beta-ketoiminates
KR20100082248A (en) Novel germanium complexes with amidine derivative ligand and process for preparing the same
KR101742391B1 (en) Indium precursors, preparation method thereof and process for the formation of thin film using the same
KR102283752B1 (en) Novel group iv transition metal compounds and preparation method thereof
KR102286114B1 (en) Group iv transition metal compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
KR102000572B1 (en) Manganese aminoamide amidinate precursors, preparation method thereof and process for the formation of thin film using the same
Baunemann et al. Mononuclear precursor for MOCVD of HfO 2 thin films
JP2007051124A (en) New copper complex and method for producing copper-containing thin film using the same copper complex
JP2024519132A (en) Novel hafnium-containing compound, hafnium precursor composition containing the same, hafnium-containing thin film using the hafnium precursor composition, and method for producing the same
KR102080218B1 (en) Double-substituted cyclopentadiene compounds, organometallic compounds and preparation method thereof
KR102347201B1 (en) Silicone aminoamide imide compounds, preparation method thereof and process for the formation of thin film using the same
KR102129055B1 (en) Zirconium aminoalkoxide precursors, preparation method thereof and process for thin film formation using the same
KR100962431B1 (en) Novel Aluminum amino-alkoxide complexes and process for preparing thereof
KR20140136146A (en) Silicon-containing organic metal precursor compound, a method for the preparation thereof, and method of manufacturing a silicon metal-oxide thin film
KR20140074162A (en) A precursor compound containing group iv transition metal, and depositing method of thin film using the same
KR101572086B1 (en) Group iv transition metal precursors, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same
KR102563460B1 (en) Novel Organo-Platinum Compounds, Preparation method thereof, and Method for deposition of thin film using the same
KR100592793B1 (en) Process for preparing hafnium oxide thin films by metal organic chemical vapor deposition
KR101973700B1 (en) Manganese aminoamide amide precursors, preparation method thereof and process for the formation of thin film using the same
KR101093817B1 (en) Novel titanium alkoxide compounds and process for preparing method thereof
KR101636490B1 (en) Lanthanide metal precursors, preparation method thereof and process for the formation of thin films using the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant