JP2000344789A - ニオブ、タンタルとアルカリ土類金属との液体ダブルアルコキシド及びその製法並びにそれを用いた複合酸化物誘電体の製法 - Google Patents
ニオブ、タンタルとアルカリ土類金属との液体ダブルアルコキシド及びその製法並びにそれを用いた複合酸化物誘電体の製法Info
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Abstract
質を有する、ニオブ、タンタルとアルカリ土類金属との
新規なダブルアルコキシドとその製法及びその化合物を
用いる複合酸化物誘電体薄膜の製法を提供する。 【解決手段】新規化合物 M[N(OC2H5)5(O
C2H4OCH3)]2(式中、MはSr又はBaであ
り、NはNb又はTaである)は、室温で液体で熱解離
しにくく、190℃で0.2Torr程度の蒸気圧があ
る。該化合物は、N(OC2H5)52モルとM(OC
2H4OCH3)21〜1.1モルを反応させ、次い
で、蒸留回収することにより製造できる。この化合物を
CVD法の原料として用いることにより、半導体装置用
のSrBi2Ta2O9薄膜や(Sr0.75Ba
0.25)Nb2O6薄膜を製造できる。
Description
とアルカリ土類金属との新規な液体ダブルアルコキシド
及びその製法並びにそれを用いた複合酸化物誘電体の製
法に関する。
の複合酸化物を成分とする誘電体薄膜は、高誘電率や強
誘電性を示すものが多い。例えば、(SrpBaq)N
b2O6(ただしp+q=1)が光変調素子、赤外線検
出器として、SrBi2(TaxNby)2O9(ただ
しx+y=1)が不揮発メモリーとして研究開発され、
一部使用されている。それらの薄膜を金属有機化合物を
原料として製造する方法には、ゾルーグル法、MOD法
(Metalorganic depositio
n)、CVD法(Chemicalvapor dep
osition,化学気相成長)がある。アルカリ土類
金属とニオブ、タンタルとの膜組成を量論比にしたり、
より低温で結晶化させるためには、原子オーダーで酸化
物結晶の構造に似ているダブルアルコキシドを原料にす
ると効果があることが知られている。
例としては、特開平11−80181(ビスマス系層状
ペロブスカイト化合物強誘電体薄膜用前駆体の製造方
法)が「Sr金属から調整したSrアルコキシド(Sr
(OR)2)をアルコール中でBiアルコキシド(Bi
(OR)3)と反応させて、Sr−Biダブルアルコキ
シドSr[Bi(OR)4]2を生成させ、次いで、こ
れをTaアルコキシドTa(OR)5又はNb(OR)
5と反応させることを特徴とする原子配列の構造制御さ
れたSr:Bi:Ta又はNb=1:2:2(金属原子
比)のSr−Bi−Ta又はNb系複合アルコキシドの
製造方法」を開示している。そこでは複合アルコキシド
溶液をロータリー真空ポンプを用いて50−60℃で乾
燥して得られたものについて、その分子構造を1H−N
MR、13C−NMR、93Nb−NMR及びFT−I
Rで解析し、複合アルコキシドが形成されていると結論
付けている。Sr[Nb(OC2H5OCH3)6]2
も開示されている。しかし、いずれの複合アルコキシド
も蒸留回収されたものではなく、単に溶媒を留去したあ
との残留物である。完全にすべての分子が複合化してい
るとは限らず、また組成比が自律的に量論比に決まって
いるとは言い難い。また複合アルコキシドの形で蒸留回
収できるかは言及されていない。
開平8−339716(ビスマス層状強誘電体薄膜の製
造方法)がSr[Ta(OCH(CH3)2)6]2な
どの複合イソプロポキシドを開示しており、特開平9−
77592(ビスマス層状強誘電体薄膜の製造方法)が
Sr[Ta(OC2H5)6]2などの複合エトキシド
を開示しており、特開平10−102254(タングス
テンブロンズ型酸化物誘電体薄膜の製造方法)がSr
[Nb(OCH(CH3)2)6]2やSr[Nb(O
C2H5)6]2などを開示している。これらの複合ア
ルコキシドは蒸留あるいは昇華により回収されたもので
ある。しかし、これらの化合物は表1に示すように15
0℃程度では液体であるが室温では固体であり、化合物
の製造、精製、CVD原料としての取り扱い易さでは欠
点となっていた。なお、R.C.Mehrotra(A
dvances in Inorganic Chem
istry and Radiochemistry,
Vol.26,326(1983))は、これらのダブ
ルイソプロポキシドはすべて固体であり、ダブルエトキ
シドはBa系を除いて粘ちょうな液体と報告している
が、本発明者らの合成、蒸留したものは固体であり、そ
の値を表1に記した。
r以上の蒸気圧を示す180℃程度以上では、式IIに
よりダブルアルコキシドの熱解離が少しずつおこるた
め、膜組成が量論比からずれやすかった。 Sr[Ta(OC2H5)6]2→ [Sr(OC2H5)2]∞+ [Ta(OC2H5)5]2・・・・・・・式II [Sr(OC2H5)2]∞は重合体で揮発性がなく、
[Ta(OC2H5)5]2は高い蒸気圧を有するの
で、これがSr[Ta(OC2H5)6]2の蒸気に混
入して気相成分のTa/Sr比が2より大きくなってし
まう。この欠点を除くためには、特開平10−2987
60(気相成長用金属ダブルアルコキシド組成物及びそ
の供給方法及びそれを用いた複合酸化物薄膜の製造方
法)で開示された組成物や方法が必要となっていた。
2の熱解離を押さえるようにした新規の液体化合物とし
て、T.J.Leedham et al.11th
International Symposium o
n IntegratedFerroelectric
s,Abstracts 「Novel precur
sors for the MOCVD of fer
roelectric thinfilms」130C
(1998.3.7)がSr[Ta(OC2H5)
5(OC2H4N(CH3)2)]2を発表した。しか
し、まだその詳しい同定、製法および物性は記載されて
いない。Sr−Nb系、Ba−Nb系、Ba−Ta系の
ダブルアルコキシドで熱解離しにくい室温で液体の化合
物は全く知られていない。
くく、室温で液体で、蒸留可能な性質を有する、ニオ
ブ、タンタルとアルカリ土類金属との新規なダブルアル
コキシドを提供する。さらに、本発明は、その化合物の
製法を提供する。さらに、本発明はその化合物を用いた
複合酸化物誘電体の製法を提供する。
あり、Rは炭素数1〜4のアルキル基である)で表され
る新規なダブルアルコキシドが、熱解離しにくく、室温
で液体で、蒸留可能な性質を持つことを見い出した。式
中のRは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、
ブチルなとが挙げられる。好ましくはメチルである。
C2H5)5とM(OC2H4OR)2を反応させるこ
とにより容易に製造することができる。式中のRがメチ
ルの化合物は、N(OC2H5)5とM(OC2H4O
CH3)2を反応させることにより容易に製造すること
ができる。本発明の式Iで表される化合物は、N(OC
2H5)5とM(OC2H4OR)2を反応させ、次い
で、蒸留回収することにより容易に製造することがで
き、その化合物は、正確な量論比を持ち、高純度の性質
を有している。式中のRがメチルの化合物は、N(OC
2H5)5とM(OC2H4OCH3)2を反応させ、
次いで、蒸留回収することにより容易に製造することが
でき、その化合物は、正確な量論比を持ち、高純度の性
質を有している。
容易に複合酸化物誘電体MN2O6薄膜を製造すること
ができる。式中のRがメチルの化合物を用いて、容易に
複合酸化物誘電体MN2O6薄膜を製造することができ
る。本発明の式Iで表される化合物を用いて、化学気相
成長法により容易に複合酸化物誘電体MN2O6薄膜を
製造することができる。式中のRがメチルの化合物を用
いて、化学気相成長法により容易に複合酸化物誘電体M
N2O6薄膜を製造することができる。
OR)]2とBa[Nb(OC2H5)5(OC2H4
OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表
す)で表される化合物を用いて、(SrpBaq)Nb
2O6(ただしp+q=1)で表される誘電体薄膜を容
易に製造することができる。Sr[Nb(OC2H5)
5(OC2H4OCH3)]2とBa[Nb(OC2H
5)5(OC2H4OCH3)]2とを用いて、(Sr
pBaq)Nb2O6(ただしp+q=1)で表される
誘電体薄膜を容易に製造することができる。Sr[Nb
(OC2H5)5(OC2H4OR)]2とBa[Nb
(OC2H5)5(OC2H4OR)]2(両式中Rは
炭素数1〜4のアルキル基を表す)で表される化合物を
用いて、化学気相成長法により(SrpBaq)Nb2
O6(ただしp+q=1)で表される誘電体薄膜を容易
に製造することができる。Sr[Nb(OC2H5)5
(OC2H4OCH3)]2とBa[Nb(OC
2H5)5(OC2H4OCH3)]2とを用いて、化
学気相成長法により(SrpBaq)Nb2O6(ただ
しp+q=1)で表される誘電体薄膜を容易に製造する
ことができる。
OR)]2とSr[Nb(OC2H5)5(OC2H4
OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表
す)で表される化合物を用いて、SrBi2(TaxN
by)2O9(ただしx+y=1)で表されるビスマス
層状強誘電体薄膜を容易に製造することができる。Sr
[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2と
Sr[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]
2とを用いて、SrBi2(TaxNby) 2O9(た
だしx+y=1)で表されるビスマス層状強誘電体薄膜
を容易に製造することができる。Sr[Ta(OC2H
5)5(OC2H4OR)]2とSr[Nb(OC2H
5)5(OC2H4OR)]2(両式中Rは炭素数1〜
4のアルキル基を表す)で表される化合物を用いて、化
学気相成長法によりSrBi2(TaxNby)2O9
(ただしx+y=1)で表されるビスマス層状強誘電体
薄膜を容易に製造することができる。Sr[Ta(OC
2H5)5(OC2H4OCH3)]2とSr[Nb
(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2とを用い
て、化学気相成長法によりSrBi2(TaxNby)
2O9(ただしx+y=1)で表されるビスマス層状強
誘電体薄膜を容易に製造することができる。
あり、Rは炭素数1〜4のアルキル基である)で表され
る化合物である。具体的な化合物の例を表2に挙げる。
発明に含まれる。以下、Sr[Ta(OC2H5)
5(OC2H4OCH3)]2(ストロンチウムビス
[(タンタル(ペンタエトキシド)(2−メトキシエト
キシド)])を例に述べる。本発明の方法によれば、T
a(OC2H5)5(タンタルエトキシド)2モルとS
r(OC2H4OCH3)2(ストロンチウム(2−メ
トキシエトキシド))1〜1.1モルをトルエンなどの
溶媒中あるいは無溶媒で100〜200℃の適当な温度
で1〜12時間反応させることによりSr[Ta(OC
2H5)5(OC2H4OCH3)]2が得られる。こ
の反応生成液から溶媒を留去したのち、約0.3Tor
rの真空下で蒸留し、195〜210℃で得られる留出
液が単離された目的の化合物である。
た同定と物性について以下に述べる。 (1)組成分析 ICP発光分光分析の結果 Sr 8.40wt%、 Ta 34.1wt% (Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2=SrTa2C26 H64O14の式量1050.3、計算値Sr8.34wt%、Ta34.5w t%) 分析値からTa/Sr=1.97となり、分析誤差内で
量論比2に一致した。残り有機分は差し引き57.5w
t%となり、これは計算値の57.16wt%に近かっ
た。
δH=0.968と3.124に不明なピークがある
が、その他はSr[Ta(OC2H5)5(OC2H4
OCH3)]2に帰属できる。これらの不明ピークの発
生の原因の一つとしてNMR用試料管作成中に少し加水
分解がおきているらしいことがある。
1441,1375,1356,1273,1238,
1178,1070,1020,916,901,83
7,664,602,536,473, 低波数664,602,536,473,はTa−O及
びSr−Oの振動である。
90℃
た。
が見られるのは、試料を測定系にセットする間に大気中
の水分と反応し、加水分解で生じたアルコールが飛散し
たものと推定される。
20℃) 3700g以上 THFに対する溶解度(g/100mlTHF)20
℃) 3700g以上
た。 測定方法 底部にキャリヤーガスのバブリング供給口を、上部気相
部に該ガスの排出口を有するパイレックスガラス製の蒸
発用容器(径30mm、高さ150mm、容積100m
l、嵩上げと気液接触を良くするために4mm径のジル
コニアボール40mlがはいっている)は、排出口に回
収用冷却管が接続され排出装置により一定の圧力に保つ
ことができる。この蒸発用容器に実施例1で単離された
化合物Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH
3)]225gを入れ、190℃に保った。全系を10
Torrに保ちつつ、キャリヤーガスAr30sccm
を供給口よりバブリングし、ダブルアルコキシドの蒸気
を同伴させ、排出口からとりだし冷却管で凝縮させた。
60分毎にガスを止め、凝縮液をトルエンに溶解して回
収し、そのSrとTaの定量をICP発光分析で行っ
た。Ta/Srの原子比を表4に示した。
ダブルアルコキシドとしてのみ蒸発しており、過剰のT
a(OEt)5が含まれないことから、熱解離していな
いことが立証された。また、テスト後の蒸発用容器の内
容物は13gでその組成分析の結果は、Sr8.64w
t%、Ta33.4wt%でTa/Sr=1.87であ
った。かなり仕込み組成に近いといえる。
C2H5)6]2の190℃の測定結果が特開平10−
298760の表3に示されている。そこでは1番目の
回収物のTa/Sr比が4.60と高く、回を重ねる毎
にこの比は低下して行くが、9番目の回収物でさえ、ま
だ2.59と高かった。190℃での蒸気圧はSr[T
a(OC2H5)6]2が0.25Torr、本発明の
化合物が0.23Torrとほぼ同じであるから、本発
明の化合物が熱解離しにくい安定なダブルアルコキシド
を形成しており、CVD原料として組成安定性が良いと
いえる。
1H−NMR、FT−IRから総合的に判断して、この
化合物はSr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OC
H3)]2と同定した。想定する分子構造を図4に示し
た。
製造方法である。本発明の方法によれば、N(OC2H
5)5(NはNb又はTaである)2モルとM(OC2
H4OR)2(MはSr又はBaであり、Rは炭素数1
〜4のアルキル基である)1〜1.1モルをトルエンな
どの溶媒中あるいは無溶媒で100〜200℃の適当な
温度で1〜12時間反応させることによりM[N(OC
2H5)5(OC2H4OR)]2が得られる。仕込み
モル比を実質的に量論比に合わせることにより、生成物
を蒸留回収することなく使用することもできる。好まし
くはこの反応生成液から溶媒を留去したのち、約0.3
Torrの真空下で蒸留し、約190〜240℃で得ら
れる留分を得ることである。これが目的の化合物の純品
であり、自律的に決まった量論比N/M=2にすること
ができる。この際は仕込みの比率を量論比よりわずかに
M(OC2H4OR)2の過剰側にすることにより未反
応のN(OC2H5)5をなくせ、目的の化合物の蒸留
回収が容易になる。また、蒸留することにより、わずか
に未反応で残っている可能性のある揮発性の高い原料の
N(OC2H5)5を除くことができ、かつより高沸点
の不純物元素のアルコキシドや分解縮合で生じた不揮発
性の高分子や酸化物を除くことができ好都合である。
金属M(Sr又はBa)とROCH2CH2OH(2−
アルコキシエタノール)を室温〜50℃付近で1分〜1
時間反応させ、過剰の原料アルコールを100℃程度で
減圧留去することにより、容易に製造することができ
る。2−アルコキシエタノールとしては、以下のものが
挙げられる。2−メトキシエタノール(慣用名メチルセ
ロソルブ)、2−エトキシエタノール(慣用名エチルセ
ロソルブ)、2−プロピルエタノール、2−イソプロピ
ルエタノール、2−ブチルエタノールなどである。
MN2O6を構成成分として含む複合酸化物誘電体を製
造する方法である。それらの誘電体の例としては、(S
rpBaq)Nb2O6(ただしp+q=1)、SrB
i2(TaxNby)2O9(ただしx+y=1)など
が挙げられる。本発明化合物を原料として、300〜8
00℃で酸化雰囲気中で分解あるいは酸化することによ
り、N/M=2の量論比の酸化物が容易に製造できる。
本発明化合物の分子構造は複合酸化物と類似していると
考えられ、より低温で複合酸化物の結晶化が起きやす
い。酸化物薄膜の製造は、本発明化合物を用いて、ゾル
ーゲル法、MOD法、CVD法が使える。好ましくは、
蒸留回収で得られた本発明化合物を使うことにより、正
確な量論比で不純物の少ない複合酸化物誘電体ができ
る。
D法の原料として用い、酸化物薄膜を製造するのに適し
ている。CVD法で用いる場合、本発明化合物の供給方
法としては、 (1)本発明化合物を150〜250℃に保ち、キャリ
ヤーガスのバブリングによりその蒸気を同伴させる (2)本発明化合物をTHF、ヘキサン、オクタン、酢
酸ブチルなどの有機溶媒に溶かし溶液とし、液体マスフ
ローコントローラーを通し、気化器で蒸気とする などがある。本化合物は有機溶媒への溶解度が高く、溶
液化が容易である。
6(ただしp+q=1)薄膜を製造する場合、例えばS
r[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]2
とBa[Nb(OC2H5)5(OC2H4OC
H3)]2を予め混合液にして用いてもよい。蒸気圧が
ほぼ同じであるのでその混合比率はp:qで良いが、膜
組成が少しずれていたら、混合比を少し修正すればよ
い。もちろん個々に、気化させたのち、混合してもよ
い。本発明の化合物は熱解離しにくいが、CVD法で加
熱された基板に到達するまでは、できるだけ熱解離を防
ぐような条件や装置であると、基板上に形成された膜組
成を量論比にできる。SrBi2(TaxNby)2O
9(ただしx+y=1)の場合も、例えばその原料組み
合わせであるSr[Nb(OC2H5)5(OC2H4
OCH3)]2とSr[Ta(OC2H5)5(OC2
H4OCH3)]2について同様なことが言える。
O9(ただしx+y=1)薄膜を製造する場合には、原
料のビスマス化合物としては、通常使われているトリフ
ェニルビスマス、トリ(オルトトリル)ビスマス、ビス
マスターシャリーブトキシド、ビスマスターシャリーア
ミロキシド、安定化トリメチルビスマス、トリス(ジピ
バロイル)ビスマスなどが使える。
R−プラズマCVD法、レーザーCVD法なども使え
る。酸化性ガスは、O2、N2Oなどである。
OCH3)]2(ストロンチウムビス[(タンタル(ペ
ンタエトキシド)(2−メトキシエトキシド)])の製
造 リフラックスコンデンサー、温度計、攪拌子を備えた5
00ml四口フラスコを真空置換しアルゴン雰囲気と
し、モレキュラーシーブス3Aで脱水した2−メトキシ
エタノール70ml(0.89モル)を仕込み、次い
で、金属ストロンチウム片8.8g(0.100モル)
を仕込んだ。撹拌しながら、40℃に熱すると1〜2分
で反応し、金属片は消失した。次いで減圧下、100℃
で、未反応の原料2−メトキシエタノールを留去する
と、半透明の白い固体となった。これがSr(OC2H
4OCH3)2(ストロンチウム(2−メトキシエトキ
シド))であった。次いで、フラスコにトルエン250
mlを仕込み100℃に加熱してSr(OC2H4OC
H3)2を溶解した。次いで、Ta(OC2H5)
5(タンタルエトキシド)76.6g(0.189モ
ル)を仕込み、加熱還流を8時間行った。液は無色透明
であった。次いで、減圧下、100℃でトルエンを留去
した。コンデンサーをはずし、0.3Torrの真空下
で蒸留した。180℃までは全く留出物がなかった。こ
のことより未反応や解離で生じたタンタルエトキシドが
なかったことがわかる。さらに温度を上げていくと、留
出が始まり、留去温度が195〜210℃でほとんどが
留出し無色透明なオイル状液体96gを得た。この液体
を同定した結果、前述したとおり、Sr[Ta(OC2
H5)5(OC2H4OCH3)]2(ストロンチウム
ビス[(タンタル(ペンタエトキシド)(2−メトキ
シエトキシド)])であった(0.091モル)。収率
はタンタルエトキシドに対して96%であった。
OCH3)]2(ストロンチウムビス[(ニオブ(ペン
タエトキシド)(2−メトキシエトキシド)])の製造 リフラックスコンデンサー、温度計、攪拌子を備えた3
00ml四口フラスコを真空置換しアルゴン雰囲気と
し、モレキュラーシーブス3Aで脱水した2−メトキシ
エタノール30ml(0.37モル)を仕込み、次い
で、金属ストロンチウム片3.8g(0.043モル)
を仕込んだ。攪拌しながら、40℃に熱すると1〜2分
で反応し、金属片は消失した。次いで減圧下、100℃
で、未反応の原料2−メトキシエタノールを留去する
と、半透明の白い固体となった。これがSr(OC2H
4OCH3)2(ストロンチウム(2−メトキシエトキ
シド))であった。次いで、フラスコにトルエン100
mlを仕込み100℃に加熱してSr(OC2H4OC
H3)2を溶解した。次いで、Nb(OC2H5)
5(ニオブエトキシド)25.4g(0.080モル)
を仕込み、加熱還流を5時間行った。液は茶褐色透明で
あった。次いで、減圧下、100℃でトルエンを留去し
た。コンデンサーをはずし、0.3Torrの真空下で
蒸留した。180℃までは全く留出物がなかった。この
ことより未反応や解離で生じたニオブエトキシドがなか
ったことがわかる。さらに温度を上げていくと、留出が
始まり、留去温度が195〜205℃でほとんどが留出
し淡黄色透明なオイル状液体33gを得た。
m3で、融点は0℃以下であった。組成分析の結果Sr
9.67wt%、Nb20.9wt%で、Nb/Sr=
2.05であった。Sr[Nb(OC2H5)5(OC
2H4OCH3)]2(ストロンチウム ビス[(ニオ
ブ(ペンタエトキシド)(2−メトキシエトキシ
ド)])の理論値はSr10.0wt%、Nb21.3
wt%であり、分析値は誤差範囲内でこの理論値に一致
した。よってこの液体は目的のSr[Nb(OC
2H5)5(OC2H4OCH3)]2と判断した。収
量は0.0377モルで、収率はニオブエトキシドに対
して94%であった。不純物分析の結果(単位pp
m)、Mg1、Ca39、Ba130、Fe1、Na1
と高純度であった。
OCH3)]2(バリウム ビス[(ニオブ(ペンタエ
トキシド)(2−メトキシエトキシド)])の製造 リフラックスコンデンサー、温度計、攪拌子を備えた3
00ml四口フラスコを真空置換しアルゴン雰囲気と
し、モレキュラーシーブス3Aで脱水した2−メトキシ
エタノール30ml(0.37モル)を仕込み、次い
で、金属バリウム片6.1g(0.044モル)を仕込
んだ。室温で1〜2分で反応し、金属片は消失した。次
いで減圧下、100℃で、未反応の原料2−メトキシエ
タノールを留去すると、白い固体となった。これがBa
(OC2H4OCH3)2(バリウム(2−メトキシエ
トキシド))であった。次いで、フラスコにトルエン1
00mlを仕込み100℃に加熱してBa(OC2H4
OCH3)2を溶解した。次いで、Nb(OC2H5)
5(ニオブエトキシド)25.1g(0.079モル)
を仕込み、加熱還流を5時間行った。液は茶褐色透明で
あった。次いで、減圧下、100℃でトルエンを留去し
た。コンデンサーをはずし、0.3Torrの真空下で
蒸留した。180℃までは全く留出物がなかった。この
ことより未反応や解離で生じたニオブエトキシドがなか
ったことがわかる。さらに温度を上げていくと、留出が
始まり、留去温度が200〜215℃でほとんどが留出
し淡黄色透明なオイル状液体34gを得た。
m3で、融点は0℃以下であった。組成分析の結果Ba
14.6wt%、Nb20.5wt%で、Nb/Sr=
2.05であった。Ba[Nb(OC2H5)5(OC
2H4OCH3)]2(ストロンチウム ビス[(ニオ
ブ(ペンタエトキシド)(2−メトキシエトキシ
ド)])の理論値はBa14.9wt%、Nb20.1
wt%であり、分析値は誤差範囲内でこの理論値に一致
した。よってこの液体は目的のBa[Nb(OC
2H5)5(OC2H4OCH3)]2と判断した。収
量は0.0368モルで、収率はニオブエトキシドに対
して93%であった。不純物分析の結果(単位pp
m)、Mg1、Ca67、Sr730、Fe3と高純度
であった。
ト構造のSrBi2Ta2O9薄膜の製造 減圧熱CVD装置系(全圧10Torr)の原料容器に
実施例1で得られたSr[Ta(OC2H5)5(OC
2H4OCH3)]235gを充填し、該容器を180
℃の恒温に保ち、アルゴンを30sccmバブリングで
導入し、Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OC
H3)]2の蒸発した蒸気を同伴させ、熱分解炉に送っ
た。同時に別の原料容器にBi〔OC(CH3)2C2
H5〕3(ビスマスターシャリーアミロキシド)35g
を充填し、該容器を100℃の恒温に保ち、アルゴンガ
スを50sccm導入し、蒸発した蒸気を同伴させ、熱
分解炉に送った。熱分解炉入り口でこれらの二種のガス
と30sccmの酸素ガスと混合した。熱分解炉中で
は、Pt/SiO2/Si基板を400℃に加熱してお
り、この基板上に蒸気の混合ガスを導き、熱分解堆積を
おこさしめた。次いで酸素ガス量を増し、昇温して、7
50℃、30分間の結晶化処理を施した。こうして基板
上に250nmの厚さの薄膜を得た。この結晶構造をX
RDで分析した結果、ペロブスカイト構造のSrBi2
Ta2O9であった。
(Sr0.75Ba0.25)Nb2O6薄膜の製造 バブリング供給のできる原料容器に実施例2で得られた
Sr[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]
226.2g(0.030モル)と実施例3で得られた
Ba[Nb(OC2H5)5(OC2H4OCH3)]
29.2g(0.010モル)とを仕込み、良く混合し
180℃に保った。減圧熱CVD装置系(全圧5Tor
r)にこの原料容器をつなぎ、アルゴンを50sccm
バブリングし、Sr[Nb(OC2H5)5(OC2H
4OCH3)]2とBa[Nb(OC2H5)5(OC
2H4OCH3)]2の蒸気を同伴させ、熱分解炉に送
った。熱分解炉入り口で20sccmの酸素ガスと混合
した。熱分解炉中では、Pt/SiO2/si基板を4
00℃に加熱しており、この基板上に上記のガスを導
き、30分間、分解堆積をおこさしめた。次いで、酸素
ガス量を増し、昇温していき、700℃、30分間の熱
処理を施した。こうして基板上に250nmの厚さの薄
膜を得た。この結晶構造をXRDで分析した結果、正方
タングステンブロンズ構造であった。この膜の一部を湿
式分解し、ICP発光分析により元素分析した結果、膜
の組成は(Sr0.75Ba0.25)Nb2O6であ
った。
ルとアルカリ土類金属とのダブルアルコキシドは室温で
液体で、熱解離しにくく、190℃で0.2Torr程
度の蒸気圧を有しているので、これを原料として容易に
複合酸化物誘電体薄膜を製造することができる。とくに
CVD原料として用いると、量論比の組成の膜が作りや
すいので、半導体装置製造においては大きな利点とな
る。
H3)]2の1H−NMRによる測定結果を示す図であ
る。
H3)]2のFT−IRによる測定結果を示す図であ
る。
H3)]2のTG−DTAによる測定結果を示す図であ
る。
H3)]2の分子構造の想定図である。
た。 測定方法 底部にキャリヤーガスのバブリング供給口を、上部気相
部に該ガスの排出口を有するパイレックスガラス製の蒸
発用容器(径30mm、高さ150mm、容積100m
l、嵩上げと気液接触を良くするために4mm径のジル
コニアボール40mlがはいっている)は、排出口に回
収用冷却管が接続され排出装置により一定の圧力に保つ
ことができる。この蒸発用容器に実施例1で単離された
化合物Sr[Ta(OC2H5)5(OC2H4OCH
3)] 229gを入れ、190℃に保った。全系を10
Torrに保ちつつ、キャリヤーガスAr30sccm
を供給口よりバブリングし、ダブルアルコキシドの蒸気
を同伴させ、排出口からとりだし冷却管で凝縮させた。
60分毎にガスを止め、凝縮液をトルエンに溶解して回
収し、そのSrとTaの定量をICP発光分析で行っ
た。Ta/Srの原子比を表4に示した。
金属M(Sr又はBa)とROCH2CH2OH(2−
アルコキシエタノール)を室温〜50℃付近で1分〜1
時間反応させ、過剰の原料アルコールを100℃程度で
減圧留去することにより、容易に製造することができ
る。2−アルコキシエタノールとしては、以下のものが
挙げられる。2−メトキシエタノール(慣用名メチルセ
ロソルブ)、2−エトキシエタノール(慣用名エチルセ
ロソルブ)、2−プロポキシエタノール、2−イソプロ
ポキシエタノール、2−ブトキシエタノールなどであ
る。
Claims (18)
- 【請求項1】 M[N(OC2H5)5(OC2H4O
R)]2・・・・・・式I で表される化合物。(式中、MはSr又はBaであり、
NはNb又はTaであり、Rは炭素数1〜4のアルキル
基である)。 - 【請求項2】 RがCH3である請求項1の化合物。
- 【請求項3】 N(OC2H5)5とM(OC2H4O
R)2を反応させることよりなる請求項1の化合物の製
法。 - 【請求項4】 N(OC2H5)5とM(OC2H4O
CH3)2を反応させることよりなる請求項2の化合物
の製法。 - 【請求項5】 N(OC2H5)5とM(OC2H4O
R)2を反応させ、次いで、蒸留回収することよりなる
請求項1の化合物の製法。 - 【請求項6】 N(OC2H5)5とM(OC2H4O
CH3)2を反応させ、次いで、蒸留回収することより
なる請求項2の化合物の製法。 - 【請求項7】 請求項1の化合物を用いることを特徴と
する複合酸化物誘電体MN2O6の製法。 - 【請求項8】 請求項2の化合物を用いることを特徴と
する複合酸化物誘電体MN2O6の製法。 - 【請求項9】 請求項1の化合物を用いることを特徴と
する化学気相成長法による複合酸化物誘電体MN2O6
薄膜の製法。 - 【請求項10】 請求項2の化合物を用いることを特徴
とする化学気相成長法による複合酸化物誘電体MN2O
6薄膜の製法。 - 【請求項11】 Sr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2とBa[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基
を表す)で表される化合物を用いることを特徴とする
(SrpBaq)Nb 2O6(ただしp+q=1)で表
される誘電体薄膜の製法。 - 【請求項12】 Sr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OCH3)]2とBa[Nb(OC2H5)5(O
C2H4OCH3)]2とを用いることを特徴とする
(SrpBaq)Nb2O6(ただしp+q=1)で表
される誘電体薄膜の製法。 - 【請求項13】 Sr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2とBa[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基
を表す)で表される化合物を用いることを特徴とする化
学気相成長法による(SrpBaq)Nb2O6(ただ
しp+q=1)で表される誘電体薄膜の製法。 - 【請求項14】 Sr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OCH3)]2とBa[Nb(OC2H5)5(O
C2H4OCH3)]2とを用いることを特徴とする化
学気相成長法による(SrpBaq)Nb2O6(ただ
しp+q=1)で表される誘電体薄膜の製法。 - 【請求項15】 Sr[Ta(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2とSr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基
を表す)で表される化合物を用いることを特徴とするS
rBi2(TaxNby)209(ただしx+y=1)
で表されるビスマス層状強誘電体薄膜の製法。 - 【請求項16】 Sr[Ta(OC2H5)5(OC2
H4OCH3)]2とSr[Nb(OC2H5)5(O
C2H4OCH3)]2とを用いることを特徴とするS
rBi2(TaxNby)2O9(ただしx+y=1)
で表されるビスマス層状強誘電体薄膜の製法。 - 【請求項17】 Sr[Ta(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2とSr[Nb(OC2H5)5(OC2
H4OR)]2(両式中Rは炭素数1〜4のアルキル基
を表す)で表される化合物を用いることを特徴とする化
学気相成長法によるSrBi2(TaxNby)2O9
(ただしx+y=1)で表されるビスマス層状強誘電体
薄膜の製法。 - 【請求項18】 Sr[Ta(OC2H5)5(OC2
H4OCH3)]2とSr[Nb(OC 2H5)5(O
C2H4OCH3)]2とを用いることを特徴とする化
学気相成長法によるSrBi2(TaxNby)2O9
(ただしx+y=1)で表されるビスマス層状強誘電体
薄膜の製法。
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