JP2003012967A - Solution material for forming dielectric thin film and method for forming dielectric thin film using the material - Google Patents

Solution material for forming dielectric thin film and method for forming dielectric thin film using the material

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JP2003012967A
JP2003012967A JP2001194038A JP2001194038A JP2003012967A JP 2003012967 A JP2003012967 A JP 2003012967A JP 2001194038 A JP2001194038 A JP 2001194038A JP 2001194038 A JP2001194038 A JP 2001194038A JP 2003012967 A JP2003012967 A JP 2003012967A
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thin film
raw material
complex
dielectric thin
metal
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Japanese (ja)
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Atsushi Sai
篤 齋
Yoshinori Takayama
佳典 高山
Hiroto Uchida
寛人 内田
Katsumi Ogi
勝実 小木
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solution material for forming a dielectric thin film which can form a dielectric thin film with an improved reproducibility and a stabilized surface morphology. SOLUTION: This solution material is prepared by adding 1,500-5,000 ppm Hdpm to a mixture comprising at least one organometallic compound material and at least one organic solvent selected from among tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, n-octane, isooctane, hexane, cyclohexane, pyridine, lutidine, butyl acetate, and amyl acetate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)等の誘電体メモリー、誘電体
フィルター等に用いられる複合酸化物系誘電体薄膜を有
機金属化学蒸着法(Metal Organic Chemical Vapor Dep
osition、以下、MOCVD法という。)により形成す
るための誘電体薄膜形成用溶液原料に関する。更に詳し
くは、形成した膜の成膜再現性を向上し、かつ表面モフ
ォロジーを安定化させる誘電体薄膜形成用溶液原料に関
するものである。
The present invention relates to a DRAM (Dynami
c Random Access Memory) and other complex oxide dielectric thin films used for dielectric filters, etc.
osition, hereinafter referred to as MOCVD method. The present invention relates to a solution raw material for forming a dielectric thin film, which is formed by More specifically, the present invention relates to a solution raw material for forming a dielectric thin film, which improves the reproducibility of the formed film and stabilizes the surface morphology.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体におけるDRAM等のメモ
リーデバイスの高速化、低消費電力化、低コスト化等の
目的のため高集積化が急速に進んでいる。しかし、いか
に集積度が向上しても、DRAM等の構成要素であるキ
ャパシタは、一定の容量をもたなくてはならない。メモ
リーデバイスの集積度が急ピッチで増大するにつれて、
キャパシタとして用いられる誘電体薄膜の膜厚を薄くす
る必要があり、従来のSiO2では薄膜化と同時に一定
の容量を確保するのが難しくなりつつある。そこで材料
を変更して誘電率を上げることができれば、薄膜化と同
様に容量を確保することができるため、高誘電率の誘電
体材料をメモリーデバイス用キャパシタの誘電体膜とし
て利用するための研究が最近注目を集めている。このよ
うなメモリー用キャパシタ材料に要求される性能として
は、前述のように高誘電率を有する薄膜であること、お
よびリーク電流が小さいことが最も重要である。即ち、
高誘電率材料を用いる限りにおいては、できる限り薄い
膜で、かつ、リーク電流を最小にする必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor memory devices such as DRAMs has been rapidly advanced for the purpose of high speed, low power consumption and low cost. However, no matter how the degree of integration is improved, the capacitor, which is a component of DRAM or the like, must have a certain capacitance. As the integration density of memory devices increases rapidly,
It is necessary to reduce the thickness of the dielectric thin film used as a capacitor, and it is becoming difficult to reduce the thickness of the conventional SiO 2 and secure a certain capacity at the same time. Therefore, if the material can be changed to increase the dielectric constant, the capacity can be secured as in the case of thinning. Therefore, research on using a dielectric material with a high dielectric constant as the dielectric film of a capacitor for memory devices. Have been attracting attention recently. As the performance required for such a memory capacitor material, it is most important that it is a thin film having a high dielectric constant as described above and a small leak current. That is,
As long as a high dielectric constant material is used, it is necessary to make the film as thin as possible and to minimize the leakage current.

【0003】このような観点から、より誘電率の高い2
種以上の金属を含有する酸化物からなる複合酸化物系の
誘電体材料の使用が検討されている。かかる誘電体材料
の例としては、チタン酸鉛(PT)、チタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PL
ZT)、チタン酸ストロンチウム(ST)、チタン酸バ
リウム(BT)、チタン酸バリウムストロンチウム(B
ST)等が挙げられる。誘電体薄膜の原料となる有機金
属化合物としては、ジピバロイルメタン((CH3)3CC
OCH2COC(CH3)3、以下dpmという。)等のβ-
ジケトン化合物を配位子とする有機金属錯体や[Zr
(O-t-Bu)4]等の金属アルコキシドが一般に使用さ
れている。Ti、Zr、Ta等の金属原料には金属アル
コキシドとβ-ジケトナト錯体の両方が使用され、Sr
やBaの金属原料としては主にβ-ジケトナト錯体が使
用される。
From this point of view, 2 having a higher dielectric constant is used.
The use of complex oxide-based dielectric materials consisting of oxides containing one or more metals has been investigated. Examples of such a dielectric material include lead titanate (PT), lead zirconate titanate (PZT), and lead lanthanum zirconate titanate (PL).
ZT), strontium titanate (ST), barium titanate (BT), barium strontium titanate (B
ST) and the like. Examples of the organic metal compound used as a raw material for the dielectric thin film include dipivaloylmethane ((CH 3 ) 3 CC
OCH 2 COC (CH 3 ) 3 , hereinafter referred to as dpm. ) Etc. β-
An organometallic complex having a diketone compound as a ligand or [Zr
Metal alkoxides such as (Ot-Bu) 4 ] are commonly used. Both metal alkoxides and β-diketonato complexes are used as raw materials for metals such as Ti, Zr and Ta.
A β-diketonato complex is mainly used as a metal raw material of or.

【0004】β-ジケトナト錯体は、一般に空気中の水
分や炭酸ガスの影響を受けて劣化し易い。また、保存中
にオリゴマーを形成して分子量が大きくなるなどして蒸
発温度が高くなる等、変質し易い。例えばdpmは代表
的なβ-ジケトン化合物であるが、その金属錯体である
[Ba(dpm)2]や[Sr(dpm)2]は、これらを保
存する際にデシケータ中に保存する等の注意を払って
も、TG(Thermogravimetry;熱重量測定)に変化が認
められる等、極めて不安定なものである。従って、β-
ジケトナト錯体は、保存状態や取扱い時に劣化するのを
防止するために細心の注意を必要とするものであり、原
料として操作性が劣るものであった。そのため、原料で
ある有機金属化合物の劣化を抑制する手段として、有機
金属化合物の純度を上げることにより、長期保存安定性
を図ってきた。
The β-diketonato complex is generally susceptible to deterioration under the influence of moisture and carbon dioxide in the air. In addition, during storage, an oligomer is formed to increase the molecular weight and increase the evaporation temperature, which easily causes alteration. For example, dpm is a typical β-diketone compound, but its metal complex, [Ba (dpm) 2 ] and [Sr (dpm) 2 ], should be stored in a desiccator when storing them. Even if the value is paid, the TG (Thermogravimetry) is changed, and it is extremely unstable. Therefore, β-
The diketonato complex requires meticulous care in order to prevent deterioration during storage and during handling, and has poor operability as a raw material. Therefore, as a means for suppressing the deterioration of the organometallic compound as the raw material, the purity of the organometallic compound has been increased to achieve long-term storage stability.

【0005】複合酸化物系誘電体薄膜の形成方法につい
ては、金属アルコキシド原料をスピンコートにより基板
上に成膜するゾルゲル法がこれまで盛んに研究されてき
た。ゾルゲル法は、金属成分を気化させないため、膜の
組成制御は容易である。しかし、DRAMのキャパシタ
用電極は段差があり、集積度が高くなるほど段差が大き
く、かつ複雑になるので、スピンコート法では基板とな
る電極上に均一に誘電体薄膜を形成することが難しい。
そのため、ここ数年は、デバイスの高集積度を見越し
て、段差被覆性(=ステップカバレッジ性、段差のある
複雑形状の表面への付き回り性)に優れたMOCVD法
により誘電体薄膜を形成する研究が活性化してきた。
As a method of forming a complex oxide-based dielectric thin film, a sol-gel method in which a metal alkoxide raw material is spin-coated to form a film on a substrate has been extensively studied so far. Since the sol-gel method does not vaporize the metal component, the composition control of the film is easy. However, the capacitor electrode of the DRAM has a step, and the higher the degree of integration, the larger the step becomes and becomes complicated. Therefore, it is difficult to uniformly form the dielectric thin film on the electrode serving as the substrate by the spin coating method.
Therefore, in recent years, in view of high integration of devices, a dielectric thin film is formed by MOCVD method which is excellent in step coverage (= step coverage, throwing power to the surface of a complicated shape with steps). Research has been activated.

【0006】MOCVD法は、各種金属の原料となる有
機金属化合物を減圧下で加熱して気化させ、その蒸気を
成膜室に輸送して基板上で熱分解させることにより、生
成した金属酸化物を基板上に付着させる方法である。M
OCVD法は、他の膜製造方法に比べて段差被覆性に優
れているため一般的に行われている。このMOCVD法
による誘電体薄膜の形成において、当初は、原料の有機
金属化合物をそのまま加熱して気化させ、発生した蒸気
を成膜室に送って成膜させていた。しかし、有機金属化
合物原料、特にMOCVD法に推奨されているdpm錯
体のような化合物は長期保存安定性や気化特性が良好で
なく、低温での加熱によってCVD反応部へ原料を安定
に輸送することは不可能であった。また、原料の気化効
率を上げるために高い温度で加熱すると、原料が成膜室
に達する前に熱分解しながら輸送されてしまい、膜の結
晶性不良や組成ズレを生じていた。従って、有機金属化
合物原料を成膜室に安定して輸送することが困難であ
り、高価な原料が一回の成膜ごとに使い捨てになり、ま
た膜の組成制御が困難で、良好な誘電特性を有する誘電
体膜の形成ができないという問題もあった。また、この
方法では気化速度を抑えて合成(反応)時間を長くした
場合には、原料の安定性が経時的に劣化して徐々に気化
性が低下してくるために、形成された膜の厚さ方向の組
成が不均質になってリーク電流が増大することが避けら
れなかった。
In the MOCVD method, a metal oxide produced by heating an organic metal compound, which is a raw material of various metals, under reduced pressure to vaporize the vapor, transporting the vapor to a film forming chamber and thermally decomposing it on the substrate. Is a method of adhering to the substrate. M
The OCVD method is generally performed because it has better step coverage than other film manufacturing methods. In the formation of the dielectric thin film by this MOCVD method, initially, the raw material organometallic compound was directly heated and vaporized, and the generated vapor was sent to the film forming chamber for film formation. However, organic metal compound raw materials, especially compounds such as the dpm complex recommended for MOCVD, have poor long-term storage stability and vaporization characteristics, and must be stably transported to the CVD reaction part by heating at low temperatures. Was impossible. Further, when heating at a high temperature in order to increase the vaporization efficiency of the raw material, the raw material is transported while being thermally decomposed before reaching the film forming chamber, resulting in poor crystallinity of the film and compositional deviation. Therefore, it is difficult to stably transport the raw material of the organometallic compound to the film forming chamber, the expensive raw material becomes disposable after each film formation, and it is difficult to control the composition of the film. There is also a problem that it is not possible to form a dielectric film having Further, in this method, when the vaporization rate is suppressed and the synthesis (reaction) time is lengthened, the stability of the raw material deteriorates over time and the vaporization property gradually decreases, so that the formed film is It is unavoidable that the composition in the thickness direction becomes inhomogeneous and the leak current increases.

【0007】このような上記問題点を解決する方法とし
て、原料の有機金属化合物を安定して成膜室に供給でき
る溶液気化CVD法が現在広く用いられている。この溶
液気化CVD法はMOCVD法の改良であり、固体のC
VD原料を各種有機溶媒に溶解し、液体としてCVD装
置に供給する方法である。
As a method for solving the above-mentioned problems, a solution vaporization CVD method capable of stably supplying a raw material organometallic compound to a film forming chamber is widely used at present. This solution vaporization CVD method is an improvement of the MOCVD method, and is a solid C
This is a method of dissolving a VD raw material in various organic solvents and supplying it as a liquid to a CVD apparatus.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、原料の有機金
属化合物を高純度化することにより溶液原料の長期保存
安定性を図る効果は得られたが、MOCVD法によりこ
の高純度化した原料を用いて基板上に誘電体薄膜を形成
した場合、材料ロット間での膜質等のばらつきや、図3
〜図5に示すように、基板1のトレンチやホール底部の
みに薄膜2が形成されたり、膜表面での著しい粒成長が
起こる、いわゆる膜の異常成長が見られるようになっ
た。なお、図3はトレンチ底部に薄膜が形成されず、ト
レンチ以外で形成した薄膜が異常成長した図、図4はト
レンチ底部に形成された薄膜が異常成長した図、図5は
トレンチの上部にこのトレンチを覆うように薄膜が異常
成長した図である。
However, although the effect of improving the long-term storage stability of the solution raw material was obtained by highly purifying the organometallic compound as the raw material, the highly purified raw material was used by the MOCVD method. When a dielectric thin film is formed on a substrate by using
As shown in FIG. 5, the so-called abnormal growth of the film has been observed, in which the thin film 2 is formed only on the bottom of the trench or the hole of the substrate 1, and the remarkable grain growth occurs on the film surface. 3 is a diagram in which a thin film is not formed at the bottom of the trench and the thin film formed outside the trench is abnormally grown, FIG. 4 is a diagram in which the thin film formed at the bottom of the trench is abnormally grown, and FIG. 5 is shown at the top of the trench. It is the figure which the thin film grew abnormally so that a trench might be covered.

【0009】本発明の目的は、形成した誘電体薄膜の成
膜再現性を向上し、かつ表面モフォロジーを安定化し得
る誘電体薄膜形成用溶液原料を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a solution material for forming a dielectric thin film, which can improve the reproducibility of the formed dielectric thin film and stabilize the surface morphology.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
1種又は2種以上の有機金属化合物原料と、テトラヒド
ロフラン(以下、THFという。)、メチルテトラヒド
ロフラン、n-オクタン、イソオクタン、ヘキサン、シ
クロヘキサン、ピリジン、ルチジン、酢酸ブチル及び酢
酸アミルからなる群より選ばれた1種又は2種以上の有
機溶媒とを混合してなる原料液に添加剤として2,2,6,6-
テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン(以下、Hdpmと
いう。)を1500〜5000ppm含むことを特徴と
する誘電体薄膜形成用溶液原料である。請求項1に係る
発明では、有機金属化合物原料を有機溶媒に溶解した原
料液に添加剤としてHdpmを1500〜5000pp
m含むことにより、このHdpmが有機金属化合物の分
子内及び分子間相互作用を抑制するため、この溶液原料
を用いて形成した誘電体薄膜は、成膜再現性が良く、表
面モフォロジーが安定化される。Hdpmの添加量は1
500〜5000ppmである。好ましくは3000〜
4000ppmである。添加量が下限値未満であると、
有機金属化合物の分子内及び分子間相互作用を抑制でき
ず、成膜再現性の向上や、表面モフォロジーの安定化等
の効果が現れない。添加量が上限値を越えると、形成す
る薄膜が異常成長を起こす。
The invention according to claim 1 is
Selected from the group consisting of one or more organic metal compound raw materials and tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF), methyltetrahydrofuran, n-octane, isooctane, hexane, cyclohexane, pyridine, lutidine, butyl acetate and amyl acetate. 2,2,6,6-as an additive to a raw material liquid prepared by mixing one or more organic solvents
It is a solution raw material for forming a dielectric thin film, which contains 1500 to 5000 ppm of tetramethyl-3,5-heptanedione (hereinafter referred to as Hdpm). In the invention according to claim 1, Hdpm is 1500 to 5000 pp as an additive in a raw material liquid in which an organic metal compound raw material is dissolved in an organic solvent.
By including m, Hdpm suppresses intramolecular and intermolecular interactions of the organometallic compound, so that the dielectric thin film formed by using this solution raw material has good film reproducibility and stabilized surface morphology. It The amount of Hdpm added is 1
It is 500 to 5000 ppm. Preferably 3000 to
It is 4000 ppm. If the added amount is less than the lower limit value,
Intramolecular and intermolecular interactions of the organometallic compound cannot be suppressed, and effects such as improvement in film reproducibility and stabilization of surface morphology do not appear. If the amount added exceeds the upper limit, the thin film to be formed causes abnormal growth.

【0011】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明であって、有機金属化合物が、金属原子が酸素原子を
介して有機基と結合している化合物である溶液原料であ
る。請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明であっ
て、有機金属化合物が金属アルコキシド、金属β-ジケ
トナト錯体及び金属アルコキシドとβ-ジケトナト錯体
の混合物からなる群より選ばれた化合物である溶液原料
である。請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明で
あって、アルコキシドがイソプロポキシド又はtert-ブ
トキシドであり、β-ジケトナト錯体がジピバロイルメ
タナト錯体である溶液原料である。請求項5に係る発明
は、請求項4に係る発明であって、有機金属化合物がB
a及びSrのジピバロイルメタナト錯体と、イソプロポ
キシド、tert-ブトキシド、ジピバロイルメタナト錯
体、イソプロポキシドとジピバロイルメタナト錯体との
混合物及びtert-ブトキシドとジピバロイルメタナト錯
体との混合物からなる群より選ばれたTi化合物からな
り、誘電体薄膜がチタン酸バリウムストロンチウム複合
酸化物薄膜である溶液原料である。請求項6に係る発明
は、請求項4に係る発明であって、有機金属化合物がP
bのジピバロイルメタナト錯体と、tert-ブトキシド、
ジメチルヘプタジオナト錯体及びイソプロポキシドから
なる群より選ばれたZr化合物と、イソプロポキシド、
tert-ブトキシド、ジピバロイルメタナト錯体、イソプ
ロポキシドとジピバロイルメタナト錯体との混合物及び
tert-ブトキシドとジピバロイルメタナト錯体との混合
物からなる群より選ばれたTi化合物からなり、誘電体
薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛複合酸化物薄膜である溶液
原料である。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, which is a solution raw material in which the organometallic compound is a compound in which a metal atom is bonded to an organic group through an oxygen atom. The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the organometallic compound is a compound selected from the group consisting of a metal alkoxide, a metal β-diketonato complex, and a mixture of a metal alkoxide and a β-diketonato complex. It is a solution raw material. The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the alkoxide is isopropoxide or tert-butoxide, and the β-diketonato complex is a dipivaloylmethanato complex. The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the organometallic compound is B
a and Sr dipivaloylmethanato complex and isopropoxide, tert-butoxide, dipivaloylmethanato complex, a mixture of isopropoxide and dipivaloylmethanato complex, and tert-butoxide and dipivaloylmethanato complex A solution raw material which is a Ti compound selected from the group consisting of a mixture with a complex and whose dielectric thin film is a barium strontium titanate complex oxide thin film. The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4, wherein the organometallic compound is P
b with the dipivaloylmethanato complex and tert-butoxide,
A Zr compound selected from the group consisting of dimethylheptadionate complex and isopropoxide, and isopropoxide,
tert-butoxide, dipivaloylmethanato complex, a mixture of isopropoxide and dipivaloylmethanato complex, and
The solution raw material is a Ti compound selected from the group consisting of a mixture of tert-butoxide and a dipivaloylmethanato complex, and the dielectric thin film is a lead zirconate titanate complex oxide thin film.

【0012】請求項7に係る発明は、図2に示すよう
に、請求項1ないし6いずれか記載の溶液原料を用いて
有機金属化学蒸着法により基板13上に複合酸化物型の
誘電体薄膜15を形成する方法である。請求項8に係る
発明は、請求項7に係る発明であって、有機金属化学蒸
着法による誘電体薄膜の形成を溶液原料を液体状態で気
化室に供給することにより行う方法である。請求項9に
係る発明は、請求項8に係る発明であって、金属ごとに
別々の溶液原料を気化室に供給する方法である。請求項
7ないし9いずれかに係る発明では、請求項1ないし6
いずれか記載の溶液原料を用いてMOCVD法により基
板上に複合酸化物型の誘電体薄膜を形成することにより
成膜再現性が良く、表面モフォロジーが安定化した誘電
体薄膜が得られる。
The invention according to claim 7 is, as shown in FIG. 2, a complex oxide type dielectric thin film formed on a substrate 13 by a metal organic chemical vapor deposition method using the solution raw material according to any one of claims 1 to 6. 15 is a method of forming 15. The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, which is a method of forming a dielectric thin film by a metal organic chemical vapor deposition method by supplying a solution raw material in a liquid state to a vaporization chamber. The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, which is a method for supplying separate solution raw materials for each metal to the vaporization chamber. In the invention according to any one of claims 7 to 9, claims 1 to 6
By forming a complex oxide-type dielectric thin film on a substrate by MOCVD using any of the solution raw materials described above, it is possible to obtain a dielectric thin film with good film-forming reproducibility and stabilized surface morphology.

【0013】請求項10に係る発明は、請求項7ないし
9いずれか記載の方法により基板上に形成された複合酸
化物型誘電体薄膜である。請求項11に係る発明は、請
求項7ないし9いずれか記載の方法により基板上に形成
されたチタン酸バリウムストロンチウムからなる誘電体
薄膜である。請求項12に係る発明は、請求項7ないし
9いずれか記載の方法により基板上に形成されたチタン
酸ジルコン酸鉛からなる誘電体薄膜である。
The invention according to claim 10 is a complex oxide type dielectric thin film formed on a substrate by the method according to any one of claims 7 to 9. The invention according to claim 11 is a dielectric thin film made of barium strontium titanate formed on a substrate by the method according to any one of claims 7 to 9. The invention according to claim 12 is a dielectric thin film made of lead zirconate titanate formed on a substrate by the method according to any one of claims 7 to 9.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。本発明に係る溶液原料により形成することが
できる複合酸化物系の誘電体薄膜としては、チタン酸鉛
(PT)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸
ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)、チタン酸ストロン
チウム(ST)、チタン酸バリウム(BT)、チタン酸
バリウムストロンチウム(BST)等の薄膜が例示され
るが、これら以外にも適応可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described. Examples of the complex oxide-based dielectric thin film that can be formed from the solution raw material according to the present invention include lead titanate (PT), lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), and titanium. Examples thereof include thin films of strontium acid salt (ST), barium titanate (BT), barium strontium titanate (BST), and the like, but other thin films are also applicable.

【0015】有機金属化合物原料としては、上記薄膜の
構成金属であるPb、Ti、Zr、アルカリ土類金属
(Ca、Ba、Sr等)から選ばれた金属を含有する有
機化合物が使用される。その他、アルカリ金属(C
s)、Mn、Nb、V等の各種遷移金属、更にLa等の
希土類金属も使用される場合がある。BST薄膜の場
合、Ti、Ba及びSrの各有機金属化合物を原料とし
て使用する。
As the organic metal compound raw material, an organic compound containing a metal selected from Pb, Ti, Zr and alkaline earth metals (Ca, Ba, Sr, etc.), which are the constituent metals of the thin film, is used. In addition, alkali metal (C
s), various transition metals such as Mn, Nb and V, and rare earth metals such as La may also be used. In the case of a BST thin film, organometallic compounds of Ti, Ba and Sr are used as raw materials.

【0016】有機金属化合物原料は、気化性があって、
加熱により熱分解し、酸化剤(酸素)を導入することで
酸化物に容易に変化するものを使用する。かかる有機金
属化合物は一般に、金属原子が酸素原子を介して有機基
と結合した構造をもつ化合物である。この種の好ましい
化合物の例としては、金属アルコキシド、金属β-ジケ
トナト錯体、金属アルコキシドとβ-ジケトナト錯体の
混合物等が挙げられる。β-ジケトナト錯体の例には、
アセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、
dpm、ペンタフルオロプロパノイルピバロイルメタン
等のβ-ジケトン類を配位子とする金属錯体がある。こ
の中で好ましいのはdpmとの錯体である。金属アルコ
キシドとしては、アルコキシ基の炭素数が1〜6のもの
が好ましく、特に分岐アルコキシ基を有するもの(イソ
プロポキシド、tert-ブトキシド等)が好ましい。特に
好ましい有機金属化合物は、金属のジピバロイルメタナ
ト錯体、金属イソプロポキシド、金属tert-ブトキシ
ド、金属イソプロポキシドとジピバロイルメタナト錯体
の混合物、金属tert-ブトキシドとジピバロイルメタナ
ト錯体の混合物である。アルカリ土類金属、アルカリ金
属、Pbについては、β-ジケトナト錯体(例えば、ジ
ピバロイルメタナト錯体)の使用が好ましく、Ti、Z
r、V、Nb等の遷移金属については、一般にβ-ジケ
トナト錯体と金属アルコキシドのどちらも使用可能であ
り、金属アルコキシドとβ-ジケトナト錯体の混合物を
用いることもできる。
The organometallic compound raw material is vaporizable,
A substance that is thermally decomposed by heating and easily transformed into an oxide by introducing an oxidizing agent (oxygen) is used. Such an organometallic compound is generally a compound having a structure in which a metal atom is bonded to an organic group through an oxygen atom. Examples of preferred compounds of this type include metal alkoxides, metal β-diketonato complexes, and mixtures of metal alkoxides and β-diketonato complexes. Examples of β-diketonato complexes include:
Acetylacetone, hexafluoroacetylacetone,
There are metal complexes having β-diketones such as dpm and pentafluoropropanoylpivaloylmethane as ligands. Of these, preferred is a complex with dpm. The metal alkoxide preferably has an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably has a branched alkoxy group (isopropoxide, tert-butoxide, etc.). Particularly preferred organometallic compounds are metal dipivaloylmethanato complexes, metal isopropoxides, metal tert-butoxides, mixtures of metal isopropoxides and dipivaloylmethanato complexes, metal tert-butoxides and dipivaloylmethanato complexes. It is a mixture of complexes. For alkaline earth metals, alkali metals and Pb, it is preferable to use β-diketonato complexes (for example, dipivaloylmethanato complex), and Ti, Z
Regarding the transition metals such as r, V, and Nb, generally, both β-diketonato complex and metal alkoxide can be used, and a mixture of metal alkoxide and β-diketonato complex can also be used.

【0017】BST薄膜の成膜原料としては、Ba及び
Srのジピバロイルメタナト錯体と、イソプロポキシ
ド、tert-ブトキシド、ジピバロイルメタナト錯体、イ
ソプロポキシドとジピバロイルメタナト錯体の混合物及
びtert-ブトキシドとジピバロイルメタナト錯体の混合
物から選ばれたTi化合物を使用することが好ましい。
またPZT薄膜の成膜原料としては、Pbのジピバロイ
ルメタナト錯体と、tert-ブトキシド、ジメチルヘプタ
ジオナト錯体及びイソプロポキシドからなる群より選ば
れたZr化合物と、イソプロポキシド、tert-ブトキシ
ド、ジピバロイルメタナト錯体、イソプロポキシドとジ
ピバロイルメタナト錯体との混合物及びtert-ブトキシ
ドとジピバロイルメタナト錯体との混合物からなる群よ
り選ばれたTi化合物を使用することが好ましい。
Materials for forming a BST thin film include dipivaloylmethanato complexes of Ba and Sr, isopropoxide, tert-butoxide, dipivaloylmethanato complex, and isopropoxide and dipivaloylmethanato complex. Preference is given to using Ti compounds selected from mixtures and mixtures of tert-butoxide and dipivaloylmethanato complexes.
In addition, as a raw material for forming the PZT thin film, a Pb dipivaloylmethanato complex, a Zr compound selected from the group consisting of tert-butoxide, a dimethylheptadionate complex, and isopropoxide, isopropoxide, and tert-butoxide. It is possible to use a Ti compound selected from the group consisting of butoxide, dipivaloylmethanato complex, mixture of isopropoxide and dipivaloylmethanato complex and mixture of tert-butoxide and dipivaloylmethanato complex. preferable.

【0018】有機溶媒は、THF、メチルテトラヒドロ
フラン、n-オクタン、イソオクタン、ヘキサン、シク
ロヘキサン、ピリジン、ルチジン、酢酸ブチル及び酢酸
アミルからなる群より選ばれた1種又は2種以上が挙げ
られる。好ましくはTHFである。
The organic solvent may be one or more selected from the group consisting of THF, methyltetrahydrofuran, n-octane, isooctane, hexane, cyclohexane, pyridine, lutidine, butyl acetate and amyl acetate. Preferred is THF.

【0019】本発明の誘電体薄膜形成用溶液原料は、1
種又は2種以上の有機金属化合物原料と、有機溶媒とを
混合してなる原料液に添加剤としてHdpmを1500
〜5000ppm含むことを特徴とする。
The solution raw material for forming a dielectric thin film of the present invention is 1
Hdpm 1500 as an additive to a raw material liquid obtained by mixing one or more kinds of organometallic compound raw materials and an organic solvent.
It is characterized by containing ˜5000 ppm.

【0020】例えば、有機金属化合物として[Ba(d
pm)2]と、有機溶媒としてTHFとを混合して有機金
属化合物を有機溶媒に溶解した原料液は、[Ba(dp
m)2]中の金属元素Baが電子論的にα軌道が空の状態
となっているため、有機金属化合物分子内で金属Baと
配位子dpmとが結合の開裂を生じ(分子内開裂)、更
に分子間で金属Baと配位子dpm間での重合を生じ、
多量化される。多量化されたオリゴマーは熱的に不安定
となるため、CVD装置の気化室で気化される際は、加
熱されて不確定な小分子と有機化合物とに分かれ、成膜
室には小分子と一部オリゴマーとなった分子が同時に供
給されることになる。従って、基板上に形成される誘電
体薄膜は、サブミクロン単位の段差被覆面では、成膜再
現性がなく、かつ表面荒れが生じてモフォロジーの異常
を生じる。
For example, as an organometallic compound [Ba (d
pm) 2 ] and THF as an organic solvent and the organic metal compound is dissolved in the organic solvent, the raw material liquid is [Ba (dp
[alpha] orbital is empty in the metal element Ba in m) 2 ], the bond cleavage between the metal Ba and the ligand dpm occurs in the molecule of the organometallic compound (intramolecular cleavage). ), Further, intermolecular polymerization between the metal Ba and the ligand dpm occurs,
It is massified. Since the oligomer that has been polymerized becomes thermally unstable, when it is vaporized in the vaporization chamber of the CVD apparatus, it is heated and divided into indeterminate small molecules and organic compounds, and small molecules are formed in the film formation chamber. Molecules that are partially oligomers will be supplied at the same time. Therefore, the dielectric thin film formed on the substrate does not have reproducibility of film formation on the surface covered with the step of the submicron unit, and the surface is roughened to cause abnormal morphology.

【0021】この原料液に添加剤としてHdpmを15
00〜5000ppm含ませることにより、Hdpmは
二座のキレート配位で化合物を安定化するため、金属元
素の空のα軌道上にトラップ効果をもたらし、分子間の
重合体形成を抑制するため、薄膜形成時における安定し
た気化性を保ち、形成した誘電体薄膜の成膜再現性を向
上させ、薄膜表面のモフォロジーの安定化が得られる。
Baを含む有機金属化合物を一例として説明したが、T
iやSrを含む有機金属化合物についても同様の配位安
定化効果が得られる。
Hdpm was added to this raw material liquid as an additive in an amount of 15
By including 0.005 to 5000 ppm, Hdpm stabilizes the compound by bidentate chelate coordination, which causes a trap effect on the empty α orbital of the metal element and suppresses intermolecular polymer formation. Stable vaporization during formation is maintained, the film reproducibility of the formed dielectric thin film is improved, and the morphology of the thin film surface is stabilized.
Although an organometallic compound containing Ba has been described as an example, T
A similar coordination stabilizing effect can be obtained for an organometallic compound containing i or Sr.

【0022】本発明の溶液原料の調製方法としては、有
機溶媒に、誘電体薄膜を構成する各金属元素を含有する
2種以上の有機金属化合物を一緒に、または別々に溶解
させ、更に添加剤としてHdpmを1500〜5000
ppm含ませて、MOCVD法による誘電体薄膜の形成
に用いる溶液原料を調製する。この溶液原料を用いてM
OCVD法により誘電体薄膜を基板又は他の基体上に形
成する。本実施の形態では、MOCVD法には、各溶液
を加熱された気化室に供給し、ここで各溶液原料を瞬時
に気化させ、成膜室に送る溶液気化CVD法を用いる。
As a method for preparing the solution raw material of the present invention, two or more kinds of organic metal compounds containing each metal element constituting the dielectric thin film are dissolved together or separately in an organic solvent, and further an additive is added. Hdpm as 1500-5000
A solution raw material used for forming a dielectric thin film by the MOCVD method is prepared by including the same in the amount of ppm. M using this solution raw material
A dielectric thin film is formed on a substrate or another substrate by the OCVD method. In this embodiment mode, the MOCVD method is a solution vaporization CVD method in which each solution is supplied to a heated vaporization chamber, each solution raw material is instantly vaporized, and the vaporized material is sent to the film formation chamber.

【0023】図2に示すように、MOCVD装置は、チ
ャンバ10と蒸気発生装置11を備える。チャンバ10
の内部にはヒータ12が設けられ、ヒータ12上には基
板13が保持される。このチャンバ10の内部は圧力計
14及びニードルバルブ16を備える配管17により真
空引きされる。蒸気発生装置11は原料容器18を備
え、この原料容器18は有機金属化合物を有機溶媒に溶
解し、更に添加剤を含ませた溶液原料を貯蔵する。原料
容器18にはガス流量調節装置19を介してキャリアガ
ス導入管21が接続され、また原料容器18には供給管
22が接続される。供給管22にはニードルバルブ23
及び溶液流量調節装置24が設けられ、供給管22は気
化室26に接続される。気化室26にはニードルバルブ
31、ガス流量調節装置28を介してキャリアガス導入
管29が接続される。気化室26は更に配管27により
チャンバ10に接続される。この装置では、N2、H
e、Ar等の不活性ガスからなるキャリアガスがキャリ
アガス導入管21から原料容器18内に導入され、原料
容器18に貯蔵されている溶液原料を供給管22により
気化室26に搬送する。気化室26で気化されて蒸気と
なった有機金属化合物は、更にキャリアガス導入管28
から気化室26へ導入されたキャリアガスにより配管2
7を経てチャンバ10内に供給される。チャンバ10内
において、原料有機金属化合物の蒸気を熱分解させ、こ
れにより生成した金属酸化物を加熱された基板13上に
堆積させて誘電体薄膜を形成する。
As shown in FIG. 2, the MOCVD apparatus comprises a chamber 10 and a steam generator 11. Chamber 10
A heater 12 is provided inside the substrate, and a substrate 13 is held on the heater 12. The inside of the chamber 10 is evacuated by a pipe 17 including a pressure gauge 14 and a needle valve 16. The steam generator 11 includes a raw material container 18, and the raw material container 18 stores a solution raw material in which an organic metal compound is dissolved in an organic solvent and further an additive is added. A carrier gas introduction pipe 21 is connected to the raw material container 18 via a gas flow rate control device 19, and a supply pipe 22 is connected to the raw material container 18. Needle valve 23 on supply pipe 22
Also, a solution flow rate controller 24 is provided, and the supply pipe 22 is connected to the vaporization chamber 26. A carrier gas introduction pipe 29 is connected to the vaporization chamber 26 via a needle valve 31 and a gas flow rate adjusting device 28. The vaporization chamber 26 is further connected to the chamber 10 by a pipe 27. In this device, N 2 , H
A carrier gas composed of an inert gas such as e or Ar is introduced into the raw material container 18 from the carrier gas introduction pipe 21, and the solution raw material stored in the raw material container 18 is conveyed to the vaporization chamber 26 by the supply pipe 22. The organometallic compound that has been vaporized in the vaporization chamber 26 to become vapor is further injected into the carrier gas introduction pipe 28.
2 by the carrier gas introduced into the vaporization chamber 26 from
It is supplied into the chamber 10 via 7. In the chamber 10, the vapor of the raw material organometallic compound is thermally decomposed, and the metal oxide generated thereby is deposited on the heated substrate 13 to form a dielectric thin film.

【0024】本発明の溶液原料は、溶液状態の各原料化
合物の気化性が安定しており、成膜された薄膜の金属原
子比は溶液中の金属原子比とほぼ一致するので、安定し
て所定組成の複合酸化物系誘電体薄膜を成膜することが
でき、膜の品質が安定する。
The solution raw material of the present invention has stable vaporization of each raw material compound in a solution state, and the metal atomic ratio of the formed thin film is almost the same as the metal atomic ratio in the solution. A complex oxide-based dielectric thin film having a predetermined composition can be formed, and the quality of the film is stable.

【0025】本発明の溶液原料を用いてMOCVD法に
より形成された誘電体薄膜は、DRAMのキャパシタと
して有用である。MOCVD法は一般に段差被覆性に優
れているが、本発明の溶液原料を使用すると、従来の溶
液原料を用いて形成した薄膜に比べて成膜再現性が向上
し、表面モフォロジーも安定化する。また、本発明の溶
液原料は前述したように各原料化合物の蒸気を安定して
成膜室に供給することができるため膜の組成制御性に優
れており、所望の組成及び誘電特性を有する誘電体薄膜
を安定して基板上に形成することができる。本発明の溶
液原料を用いて形成された誘電体薄膜は、誘電体フィル
ターとして圧電共振子や赤外線センサー等に利用するこ
ともできる。
The dielectric thin film formed by the MOCVD method using the solution raw material of the present invention is useful as a DRAM capacitor. The MOCVD method is generally excellent in step coverage, but when the solution raw material of the present invention is used, the film-forming reproducibility is improved and the surface morphology is stabilized as compared with the thin film formed using the conventional solution raw material. Further, the solution raw material of the present invention has excellent composition controllability of the film because the vapor of each raw material compound can be stably supplied to the film forming chamber as described above, and a dielectric material having a desired composition and dielectric properties can be obtained. The body thin film can be stably formed on the substrate. The dielectric thin film formed by using the solution raw material of the present invention can also be used as a dielectric filter in a piezoelectric resonator, an infrared sensor, or the like.

【0026】[0026]

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 <実施例1>先ず、有機バリウム化合物としてビス(ジ
ピバロイルメタナト)バリウム錯体[Ba(dp
m)2]、有機ストロンチウム化合物としてビス(ジピバ
ロイルメタナト)ストロンチウム錯体[Sr(dp
m)2]及び有機チタン化合物としてビスイソプロポキシ
ビスジビバロイルメタナートチタン錯体[Ti(O-i-
Pr)2(dpm)2]をそれぞれ用意した。また、有機溶
媒としてTHFを、添加剤としてHdpmを用意した。
次に各有機金属化合物原料とTHFとを混合してTHF
に各有機金属化合物原料を溶解させた原料液を作製し、
更に、この原料液にHdpmを1500ppm加えるこ
とによりBST誘電体薄膜用溶液原料を調製した。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples. Example 1 First, as an organic barium compound, a bis (dipivaloylmethanato) barium complex [Ba (dp
m) 2 ], a bis (dipivaloylmethanato) strontium complex [Sr (dp
m) 2 ] and bisisopropoxybisdibivaloylmethanato titanium complex [Ti (O-i-
Pr) 2 (dpm) 2 ] was prepared. Further, THF was prepared as an organic solvent and Hdpm was prepared as an additive.
Next, each organic metal compound raw material and THF are mixed to form THF.
A raw material liquid is prepared by dissolving each organometallic compound raw material in
Furthermore, 1500 ppm of Hdpm was added to this raw material liquid to prepare a BST dielectric thin film solution raw material.

【0027】<実施例2>Hdpmの添加量を5000
ppmとした以外は実施例1と同様にしてBST誘電体
薄膜用溶液原料を調製した。
<Example 2> The addition amount of Hdpm was 5,000.
A solution raw material for a BST dielectric thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that ppm was used.

【0028】<比較例1>添加剤を加えない以外は実施
例1と同様にしてBST誘電体薄膜用溶液原料を調製し
た。 <比較例2>Hdpmの添加量を1000ppmとした
以外は実施例1と同様にしてBST誘電体薄膜用溶液原
料を調製した。 <比較例3>Hdpmの添加量を5100ppmとした
以外は実施例1と同様にしてBST誘電体薄膜用溶液原
料を調製した。
Comparative Example 1 A solution raw material for a BST dielectric thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that no additive was added. <Comparative Example 2> A solution raw material for BST dielectric thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of Hdpm was 1000 ppm. <Comparative Example 3> A solution raw material for a BST dielectric thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the added amount of Hdpm was 5100 ppm.

【0029】<比較評価>実施例1〜2及び比較例1〜
3で調製したBST誘電体薄膜用溶液原料をそれぞれ2
つに分け、図2に示すようなMOCVD装置に導入し、
基板上にBST誘電体薄膜をそれぞれ2種類づつ形成し
た。同じ原料で2種類づつ形成したBST誘電体薄膜の
成膜再現性を原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscop
e:AFM)や走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunnel
ing Microscope、以下、STMという。)等により基板
表面に形成した薄膜の膜質について測定した。また形成
した誘電体薄膜の表面をそれぞれ観察し、表面モフォロ
ジーを調べた。実施例1〜2及び比較例1〜3のBST
誘電体薄膜用溶液原料の長期保存安定性、形成した誘電
体薄膜の成膜再現性及び表面モフォロジーを表1にそれ
ぞれ示す。
<Comparison Evaluation> Examples 1-2 and Comparative Examples 1--2
The solution raw materials for BST dielectric thin film prepared in
It is divided into two parts and introduced into a MOCVD apparatus as shown in FIG.
Two types of BST dielectric thin films were formed on each substrate. Atomic force microscope (Atomic Force Microscop)
e: AFM) and Scanning Tunnel Microscope
ing Microscope, hereinafter referred to as STM. ) Etc. were used to measure the film quality of the thin film formed on the substrate surface. The surface of each of the formed dielectric thin films was observed to examine the surface morphology. BST of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3
Table 1 shows the long-term storage stability of the solution raw material for the dielectric thin film, the film-forming reproducibility of the formed dielectric thin film, and the surface morphology.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】表1より明らかなように、添加剤を含まな
い溶液原料を用いた比較例1では成膜再現性が悪く、表
面モフォロジーも安定していない。また、添加剤である
Hdpmの添加量が本発明の範囲外である比較例2及び
3では、図3〜図5に示すように、膜質にばらつきが見
られ、トレンチ底部のみに膜が形成されたり、トレンチ
以外での薄膜が異常成長したりして、表面モフォロジー
も安定していなかった。これに対して実施例1及び2で
は、図1に示すように、本発明の溶液原料を用いて形成
された誘電体薄膜は、成膜再現性が良く、表面モフォロ
ジーも安定化していることが判る。
As is clear from Table 1, in Comparative Example 1 in which the solution raw material containing no additive is used, the film reproducibility is poor and the surface morphology is not stable. Further, in Comparative Examples 2 and 3 in which the added amount of Hdpm as an additive is out of the range of the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5, there are variations in film quality, and a film is formed only on the trench bottom. In addition, the surface morphology was not stable due to abnormal growth of the thin film outside the trench. On the other hand, in Examples 1 and 2, as shown in FIG. 1, the dielectric thin film formed by using the solution raw material of the present invention had good film-forming reproducibility and stabilized surface morphology. I understand.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の誘電体薄膜
形成用溶液原料は、1種又は2種以上の有機金属化合物
原料と、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラ
ン、n-オクタン、イソオクタン、ヘキサン、シクロヘ
キサン、ピリジン、ルチジン、酢酸ブチル及び酢酸アミ
ルからなる群より選ばれた1種又は2種以上の有機溶媒
とを混合してなる原料液に添加剤としてHdpmを15
00〜5000ppm含むことにより、このHdpmが
有機金属化合物の分子内及び分子間相互作用を抑制する
ため、この溶液原料を用いて形成した誘電体薄膜の成膜
再現性を向上し、かつ表面モフォロジーを安定化され
る。
As described above, the solution raw material for forming a dielectric thin film of the present invention includes one or more organic metal compound raw materials, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, n-octane, isooctane, hexane and cyclohexane. Hdpm as an additive to a raw material liquid prepared by mixing one or more organic solvents selected from the group consisting of pyridine, lutidine, butyl acetate and amyl acetate.
Since Hdpm suppresses the intramolecular and intermolecular interactions of the organometallic compound by containing 0 to 5000 ppm, the film reproducibility of the dielectric thin film formed by using this solution raw material is improved and the surface morphology is improved. Stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の誘電体薄膜形成用溶液原料を用いて基
板上に形成された誘電体薄膜のトレンチ周辺の表面モフ
ォロジーを示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a surface morphology around a trench of a dielectric thin film formed on a substrate by using a solution raw material for forming a dielectric thin film of the present invention.

【図2】MOCVD装置の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of a MOCVD apparatus.

【図3】従来の誘電体薄膜形成用溶液原料を用いて基板
上に形成された誘電体薄膜のトレンチ周辺の表面モフォ
ロジーを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a surface morphology around a trench of a dielectric thin film formed on a substrate by using a conventional solution raw material for forming a dielectric thin film.

【図4】従来の別の誘電体薄膜形成用溶液原料を用いて
基板上に形成された誘電体薄膜のトレンチ周辺の表面モ
フォロジーを示す図。
FIG. 4 is a view showing a surface morphology around a trench of a dielectric thin film formed on a substrate by using another conventional solution raw material for forming a dielectric thin film.

【図5】従来の更に別の誘電体薄膜形成用溶液原料を用
いて基板上に形成された誘電体薄膜のトレンチ周辺の表
面モフォロジーを示す図。
FIG. 5 is a view showing a surface morphology around a trench of a dielectric thin film formed on a substrate using another conventional solution raw material for forming a dielectric thin film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13 基板 15 誘電体薄膜 13 board 15 Dielectric thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/105 C07F 3/00 F 5F058 27/108 7/00 A 5F083 // C07F 3/00 7/24 7/28 F 7/00 H01L 27/10 444C 7/24 651 7/28 (72)発明者 内田 寛人 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 小木 勝実 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA03 AB82 4H048 AA01 AA03 AB78 VA60 VB10 VB30 4H049 VN04 VN05 VN06 VP01 VQ21 VQ24 VR21 VR41 VU24 VV02 VV09 VV16 VV17 4J038 AA011 HA211 JA23 JC38 KA03 NA17 4K030 AA11 BA01 BA18 BA42 LA19 5F058 BA11 BC03 BC04 BC20 BF06 BF27 BJ01 5F083 AD00 FR01 GA06 JA13 JA14 JA15 JA17 PR21 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/105 C07F 3/00 F 5F058 27/108 7/00 A 5F083 // C07F 3/00 7/24 7/28 F 7/00 H01L 27/10 444C 7/24 651 7/28 (72) Inventor Hiroto Uchida 1-297 Kitabukurocho, Saitama City, Saitama Prefecture Mitsubishi Materials Corporation Research Institute (72) Inventor Katsumi Ogi 1-297 Kitabukuro-cho, Saitama-shi, Saitama Prefecture F-term in the Research Institute of Mitsubishi Materials Corporation (reference) 4H006 AA03 AB82 4H048 AA01 AA03 AB78 VA60 VB10 VB30 4H049 VN04 VN05 VN06 VP01 VQ21 VQ24 V21 VQ21 VQA VJ02 VV22 VV09 V038 V038 JC38 KA03 NA17 4K030 AA11 BA01 BA18 BA42 LA19 5F058 BA11 BC03 BC04 BC20 BF06 BF27 BJ01 5F083 AD00 FR01 GA06 JA13 JA14 JA15 JA17 PR2 1

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1種又は2種以上の有機金属化合物原料
と、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、
n-オクタン、イソオクタン、ヘキサン、シクロヘキサ
ン、ピリジン、ルチジン、酢酸ブチル及び酢酸アミルか
らなる群より選ばれた1種又は2種以上の有機溶媒とを
混合してなる原料液に添加剤として2,2,6,6-テトラメチ
ル-3,5-ヘプタンジオンを1500〜5000ppm含
むことを特徴とする誘電体薄膜形成用溶液原料。
1. A raw material of one or more organic metal compounds, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran,
2,2 as an additive to a raw material liquid prepared by mixing one or more organic solvents selected from the group consisting of n-octane, isooctane, hexane, cyclohexane, pyridine, lutidine, butyl acetate and amyl acetate A solution raw material for forming a dielectric thin film, which comprises 1,500 to 5,000 ppm of 6,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione.
【請求項2】 有機金属化合物が、金属原子が酸素原子
を介して有機基と結合している化合物である請求項1記
載の溶液原料。
2. The solution raw material according to claim 1, wherein the organometallic compound is a compound in which a metal atom is bonded to an organic group through an oxygen atom.
【請求項3】 有機金属化合物が金属アルコキシド、金
属β-ジケトナト錯体及び金属アルコキシドとβ-ジケト
ナト錯体の混合物からなる群より選ばれた化合物である
請求項2記載の溶液原料。
3. The solution raw material according to claim 2, wherein the organometallic compound is a compound selected from the group consisting of a metal alkoxide, a metal β-diketonato complex and a mixture of a metal alkoxide and a β-diketonato complex.
【請求項4】 アルコキシドがイソプロポキシド又はte
rt-ブトキシドであり、β-ジケトナト錯体がジピバロイ
ルメタナト錯体である請求項3記載の溶液原料。
4. The alkoxide is isopropoxide or te.
The solution raw material according to claim 3, which is rt-butoxide and the β-diketonato complex is a dipivaloylmethanato complex.
【請求項5】 有機金属化合物がBa及びSrのジピバ
ロイルメタナト錯体と、イソプロポキシド、tert-ブト
キシド、ジピバロイルメタナト錯体、イソプロポキシド
とジピバロイルメタナト錯体との混合物及びtert-ブト
キシドとジピバロイルメタナト錯体との混合物からなる
群より選ばれたTi化合物からなり、誘電体薄膜がチタ
ン酸バリウムストロンチウム複合酸化物薄膜である請求
項4記載の溶液原料。
5. A dipivaloylmethanato complex in which the organometallic compound is Ba and Sr, isopropoxide, tert-butoxide, dipivaloylmethanato complex, a mixture of isopropoxide and dipivaloylmethanato complex, and The solution raw material according to claim 4, comprising a Ti compound selected from the group consisting of a mixture of tert-butoxide and a dipivaloylmethanato complex, wherein the dielectric thin film is a barium strontium titanate complex oxide thin film.
【請求項6】 有機金属化合物がPbのジピバロイルメ
タナト錯体と、tert-ブトキシド、ジメチルヘプタジオ
ナト錯体及びイソプロポキシドからなる群より選ばれた
Zr化合物と、イソプロポキシド、tert-ブトキシド、
ジピバロイルメタナト錯体、イソプロポキシドとジピバ
ロイルメタナト錯体との混合物及びtert-ブトキシドと
ジピバロイルメタナト錯体との混合物からなる群より選
ばれたTi化合物からなり、誘電体薄膜がチタン酸ジル
コン酸鉛複合酸化物薄膜である請求項4記載の溶液原
料。
6. A dipivaloylmethanato complex whose organometallic compound is Pb, a Zr compound selected from the group consisting of tert-butoxide, a dimethylheptadionate complex and isopropoxide, and isopropoxide and tert-butoxide. ,
Dipivaloylmethanato complex, composed of a Ti compound selected from the group consisting of a mixture of isopropoxide and dipivaloylmethanato complex and a mixture of tert-butoxide and dipivaloylmethanato complex, the dielectric thin film The solution raw material according to claim 4, which is a lead zirconate titanate composite oxide thin film.
【請求項7】 請求項1ないし6いずれか記載の溶液原
料を用いて有機金属化学蒸着法により基板(13)上に複合
酸化物型の誘電体薄膜(15)を形成する方法。
7. A method of forming a complex oxide type dielectric thin film (15) on a substrate (13) by a metal organic chemical vapor deposition method using the solution raw material according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 有機金属化学蒸着法による誘電体薄膜の
形成を溶液原料を液体状態で気化室に供給することによ
り行う請求項7記載の方法。
8. The method according to claim 7, wherein the dielectric thin film is formed by a metal organic chemical vapor deposition method by supplying a solution raw material in a liquid state to a vaporization chamber.
【請求項9】 金属ごとに別々の溶液原料を気化室に供
給する請求項8記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein separate solution raw materials for each metal are supplied to the vaporization chamber.
【請求項10】 請求項7ないし9いずれか記載の方法
により基板上に形成された複合酸化物型誘電体薄膜。
10. A complex oxide type dielectric thin film formed on a substrate by the method according to claim 7.
【請求項11】 請求項7ないし9いずれか記載の方法
により基板上に形成されたチタン酸バリウムストロンチ
ウムからなる誘電体薄膜。
11. A dielectric thin film made of barium strontium titanate formed on a substrate by the method according to claim 7.
【請求項12】 請求項7ないし9いずれか記載の方法
により基板上に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛からな
る誘電体薄膜。
12. A dielectric thin film made of lead zirconate titanate formed on a substrate by the method according to claim 7.
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