일반기술

실리콘(IV) 착화합물 및 이의 제조 방법

*원리 및 구성본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 새로운 실리콘 착화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 실리콘에 디알킬아미노기가 배위된 착화합물은 열적으로 안정하고 공기 중에서도 안정하며 휘발성이 높고 CVD에 의한 박막 형성시 탄소나 할로겐 오염을 일으키지 않아 양질의 실리콘 또는 실리콘 산화물 박막을 제조하는데 유리하게 이용될 수 있다.<화학실 1>Si(OtBu)2(OCR1R2 CH2NR32)2상기 식에서, R1,R2 및 R3는 각각 독립적으로 C1-C4선형 또는 분지형 알킬이다.*배경산화규소는 안정하고 양질의 규소-산화규소 계면과 뛰어난 전기적 절연 성질 때문에 절연체로 많이 사용되었다. 최근에는 다결정 실리콘 박막을 박막 트랜지스터(TFT), 태양전지 등에 이용하고 있다.박막 제조 기술 중 다양한 산화물 박막 제조에 사용되고 있는 금속 유기물 화학 즈악 공정은 장치가 비교적 간단하고 층 덮힘이 균일하며, 성분 조절이 쉽고, 대량 생산으로 전환하기에 무리가 없다는 장점이 있다. 이러한 MOCVD 공정을 이용하여 박막을 제조하기 위해서는 이 공정에 사용되는 선구 물질의 개발과 그 특성의 이해가 필수적이다. MOVCD용 선구물질은 200℃ 이하에서 충분히 높은 증기압을 가져야 하고, 기화시키기 위해 가열하는 동안 열적으로 충분히 안정해야 하며, 350 내지 500℃의 기질 온도에서 유기 물질 등의 분해엾이 신속히 분해되어야 하며, 저장 기간 동안 공기 및 습기에 충분히 안정해야 한다. 또한, 선구 물질 자체에 또는 분해 생성 물질에 독성이 없거나 적어야 하며, 합성법이 간단학 원재료 단가가 저렴해야 한다.-실리콘 화합물을 박막으로 만들기 위해 사용되어 온 선구물질은 크게 네가지로 실란, 염화실란, 알콕사이드 화합물 및 B-디케토네이트를 포함하는 화합물로 구분된다.실란은 실온에서 기체이고, 높은 압력과 충격에도 안정하나 산소와 섞일 때 타거나 폭발한다. 또한 수분과 반응하여 가루나 입자를 형성하므로 주의하여 다뤄야 한다. 사염화실란 (SiCl4)은 H2O 와 함계 원자층 침착법의 선구물지로, 반응물 압력이 1-10 Torr 이고, 온도는 600·800K에서 실티콘 산화물 박막을 제조할 수 있다고 개시되어 있으며, 실란과 마찬ㄴ가지로 수분에 민감하게 반응하고, 박막을 제조하는 동안 표면을 염화물로 오염시킬 수 있다. 또한 이염화실란은 O2 또는 O3와 함께 원자층 침착법을 이용하여 300℃에서 실리콘 산화물 박막을 제조하는데 사용되기도 한다.알콕사이드계 전구체 중 실리콘 산화물 박막의 선구 물질로 가장 많이 사용되는 테트라에틸오르소실리케이트 (TEOS) 는 실온에서 액체이고 다루기가 쉽지만, 수분과 반응하여 SiO2와 에탄올로 가수분해하는 반응이 느리다. 이 선구물질은 LPCVD 이나 APCVD에 의해 400~900℃ 정도의 높은 온도에서 박막을 형성한다. 또한, B-디케토네이트를 포함하는 화합물로는 Si(OAc)2(acac)2 와 SiX2(thd)2 (X= Me, OtBu, OtAm, thd = 2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디온)는 좀 더 안정하지만 B-디케토네이트를 포함하는 화합물은 높은 열적 안정성 때문에 MOCVD 과정에서 증착 온도가 높다는 단점이 있다.*특징 및 장점1)할로겐 성분을 함유하지 않고 실리콘에 디알킬아미노기가 배위된 착화합물2)수분에 덜 민감하고 보관이 유리3) 산화막의 우수한 질을 요구하는 금속 유기물 화학 증착법(MOCVD) 또는 원자층 침착법(ALD)에 사용되는 실리콘의 선구 물질로서 손색이 없음.4) 실리콘을 포함하는 산화물 박막 제조용 선구 물질로서 유용하게 사용할 수 있음.