JP2004323943A - METHOD OF PRODUCING HIGH PURITY Al BASED FILM FORMING MATERIAL, DEVICE OF PRODUCING HIGH PURITY Al BASED FILM FORMING MATERIAL, HIGH PURITY Al BASED FILM FORMING MATERIAL, AND Al BASED FILM - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法や製造装置、そしてこれらの方法や装置を用いて得られた高純度Ａｌ系膜形成材料、更にはこの高純度Ａｌ系膜形成材料を用いて形成された高純度なＡｌ系膜に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
トリアルキルアミンアラン［Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ］（Ｌはアルキルアミン）は気相中で１００〜２００℃と言った低温で分解する為、化学気相成長法（ＣＶＤ）に用いることによって高性能なアルミニウム系膜が得られる。すなわち、低温で分解するので、炭素混入が少ないアルミニウム系膜の気相作成に向いている。
【０００３】
ところで、上記トリアルキルアミンアランを用いて作成されたＡｌ系膜、例えばＩＩＩ−Ｖ族系の化合物半導体（ＡｌＧａＮ）にも問題点の残されていることが判って来た。
【０００４】
すなわち、上記のような化合物半導体にあってはＯ（酸素）が性能低下を来たす原因であることが判り、ＡｌＧａＮを構成する原料であるトリアルキルアミンアランも、酸素（Ｏ）量を出来る限り少なくすることが求められるに至った。
【０００５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、酸素（Ｏ）量の少ないＨ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物には、基本的には、構成元素Ｏが無い。従って、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋを分解させてＡｌ系膜を作成した場合、Ｈ３Ａｌ：Ｌｋに基づいたＯが膜中には存在し無い筈である。
しかしながら、微量ではあるが、Ａｌ系膜中にＯが存在していると言うことは紛れも無い事実であった。
従って、このＯは、成膜作業中に作業環境に起因してＯが紛れ込んで来たのか、或いは原料（Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ）中に酸素が含まれていたかのどちらかであろうと推察するに至った。
【０００７】
そこで、先ず、注意深く成膜作業環境を整えて行った。しかしながら、このように行っても、Ａｌ系膜中にはＯが認められた。
従って、残る原因は、原料（Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ）中に酸素が含まれているのであろうと考えざるを得なくなった。
【０００８】
そして、Ｈ３Ａｌ：Ｌｋの製造工程を仔細に検討して行く中に、Ｈ３Ａｌ：ＬｋはＭＡｌＨ４（ＭはＬｉ等のアルカリ金属）、例えばＬｉＡｌＨ４とＬ（有機アミン）とを反応させて合成されているのであるが、この合成反応容器はガラス製のものであることから、気密性がもう一つであって、これが為に、僅かではあるものの、空気中の酸素が紛れ込むようになるのでは無いかと考えるに至った。
【０００９】
そこで、ガラス製の装置に代えて金属製の装置を用いてＨ３Ａｌ：Ｌｋを製造した処、これは、予想以上の成果を得るに至った。すなわち、金属製の装置を用いてＬｉＡｌＨ４とＬとを反応させて得られたＨ３Ａｌ：Ｌｋを分解させて得たＡｌ系膜中のＯ量を調べた処、従来のガラス製装置を用いてＬｉＡｌＨ４とＬとを反応させて得られたＨ３Ａｌ：Ｌｋを分解させて得たＡｌ系膜中のＯ量に比べて、Ｏ量は一桁以上も少ないものであった。つまり、Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ中の酸素溶存量は極めて少なく、高純度なものであった。
【００１０】
上記知見を基にして本発明が達成されたものである。
すなわち、前記の課題は、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物の原料を反応させて該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物を製造する製造装置であって、
前記製造装置は、合成反応工程における反応装置と、合成反応工程後の蒸留工程における蒸留装置とを具備してなり、
前記反応装置、及び／又は蒸留装置における一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分は金属製のものである
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置によって解決される。
【００１１】
又、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物の原料を反応させて該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物を製造する製造装置であって、
前記製造装置は、合成反応工程における反応装置と、合成反応工程後の固形物除去工程における固形物除去装置と、合成反応工程後の蒸留工程における蒸留装置とを具備してなり、
前記反応装置、固形物除去装置、及び／又は蒸留装置における一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分は金属製のものである
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置によって解決される。
【００１２】
特に、上記装置における装置間の継ぎ手部には金属製パッキンが設けられてなることを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置によって解決される。
【００１３】
又、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物の原料を反応させて該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物を製造する製造方法であって、
前記一般式Ｈ３Ａｌ：Ｌｋの接触する部分が金属製のものからなる装置を用いて行われる
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって解決される。
例えば、一般式 Ｈ３Ａｌ：ＬｋのＡｌ化合物の合成反応工程の反応装置、或いは合成反応工程後の固形物除去工程における装置、又は合成反応工程後の蒸留工程における装置が金属製のものからなる。更には、これらの装置の継ぎ手部分に金属製パッキンが用いられている。
【００１４】
そして、上記のような技術が採用された場合、ガラス製の装置が用いられて製造された場合に比べて遥かに酸素含有量が少ないＨ３Ａｌ：Ｌｋが得られていたのである。つまり、このようなＨ３Ａｌ：Ｌｋを用いて作成したＡｌ系膜中にはＯ量が極めて少ないものとなっており、そして得られたＩＩＩ−Ｖ族系の化合物半導体などは高性能なものであった。
【００１５】
尚、本発明においては、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物の合成に際して用いられるＬ（有機アミン）や溶媒は脱水および脱酸素処理がなされたものであることが好ましい。
【００１６】
又、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の製造工程におけるＨ３Ａｌ：Ｌｋ合成工程は、合成反応工程の反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＭＡｌＨ４（ＭはＬｉ等のアルカリ金属）を不活性雰囲気下で供給するＭＡｌＨ４供給工程と、合成反応工程の反応装置内を真空にする排気工程と、合成反応工程の反応装置内に溶媒を供給する溶媒供給工程と、合成反応工程の反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＬ（有機アミン）を供給するＬ供給工程とを持っていることが好ましい。尚、これらの工程の順序は特には限定されることが無いものである。
【００１７】
本発明において、有機アミン（Ｌ）は、特に限定されるものでは無いが、 トリアルキルアミン、飽和環状アミン、不飽和環状アミンが好ましいものであり、特にトリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、Ｎ−メチルピロリジン、或いはＮ−メチル−３−ピロリンである場合が最も好ましい。
【００１８】
又、本発明は、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなる高純度Ａｌ系膜形成材料に関するものである。特に、ＣＶＤ法（化学気相成長方法）に用いられるものであって、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなる高純度Ａｌ系膜形成材料に関するものである。又は、ＡＬＥ法（原子層成長方法）に用いられるものであって、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなる高純度Ａｌ系膜形成材料に関するものである。
【００１９】
又、本発明は、上記高純度Ａｌ系膜形成材料を分解させ、基体上にＡｌ系膜が設けられてなることを特徴とするＡｌ系膜に関するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明になる高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置は、ＭＡｌＨ４（ＭはＬｉ等のアルカリ金属）とＬ（有機アミン）とを反応させて一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物を製造する製造装置であって、前記製造装置は、合成反応工程における反応装置と、合成反応工程後の蒸留工程における蒸留装置とを具備してなり、前記反応装置や蒸留装置における一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分は金属製のものである。そして、反応に際して、固形物が出来、これを除去しなければならない場合がある。このような場合には、合成反応工程後において固形物除去工程を要する。この固形物除去に必要な固形物除去装置も金属製のものである。尚、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分、つまり内面側のみならず、全体が金属製のものであっても良いことは勿論である。現実的には、内面側のみならず、装置を構成する部材が金属製のもので構成される。但し、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触しない部分、例えば付属的な部分が金属以外のもので出来ていても、本発明の特徴を阻害するものでは無いから、差し支えない。更に、装置間の継ぎ手部に設けられたパッキンは金属製のパッキンである。
【００２１】
本発明になる高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法は、ＭＡｌＨ４（ＭはＬｉ等のアルカリ金属）とＬ（有機アミン）とを反応させて一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物を製造する製造方法であって、前記一般式Ｈ３Ａｌ：Ｌｋの接触する部分が金属製のものからなる装置を用いて行われる。例えば、一般式 Ｈ３Ａｌ：ＬｋのＡｌ化合物の合成反応工程の反応装置、或いは合成反応工程後の固形物除去工程における装置、又は合成反応工程後の蒸留工程における装置が金属製のものからなる。特に、装置全てが金属製のものからなる。尚、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触しない部分、例えば付属的な部分が金属以外のもので出来ていても、本発明の特徴を阻害するものでは無いから、差し支えない。更には、これらの装置の継ぎ手部分に金属製パッキンが用いられている。そして、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の製造工程におけるＨ３Ａｌ：Ｌｋ合成工程は、合成反応工程の反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＭＡｌＨ４（ＭはＬｉ等のアルカリ金属）を不活性雰囲気下で供給するＭＡｌＨ４供給工程と、合成反応工程の反応装置内を真空にする排気工程と、合成反応工程の反応装置内に溶媒を供給する溶媒供給工程と、合成反応工程の反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＬ（有機アミン）を供給するＬ供給工程とを持っている。
【００２２】
本発明においては、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［一般式中、ｋは１又は２であり、Ｌは有機アミンである。］で表されるＡｌ化合物の合成に際して用いられるＬや溶媒は脱水および脱酸素処理がなされたものである。
【００２３】
本発明において、有機アミン（Ｌ）は、特に限定されるものでは無いが、 トリアルキルアミン、飽和環状アミン、不飽和環状アミンである。特に、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、Ｎ−メチルピロリジン、或いはＮ−メチル−３−ピロリンである。
【００２４】
本発明になる高純度Ａｌ系膜形成材料は、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなるものである。特に、ＣＶＤ法（化学気相成長方法）に用いられるものであって、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなるものである。又、ＡＬＥ法（原子層成長方法）に用いられるものであって、上記高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法によって製造されてなるものである。
【００２５】
本発明になるＡｌ系膜は、上記高純度Ａｌ系膜形成材料を分解させ、基体上に設けられてなるＡｌ系膜である。
【００２６】
以下、更に詳しく説明する。
図１は、本発明になる高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置の概略図である。
本製造装置は、大別すると、一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋ［ｋは１又は２。Ｌは有機アミン。］のＡｌ化合物の合成反応が行われる反応装置１、合成反応工程後の固形物除去が行われる濾過装置２、濾過工程後の蒸留が行われる溶媒濃縮・蒸留装置（精製装置）３からなる。尚、４は初留廃棄管、５は蒸留精製されたＨ３Ａｌ：Ｌｋが充填される保存・運搬用の容器（本留回収容器）、６は真空ポンプへの連結部、７はストップバルブである。
【００２７】
そして、基本的には、反応装置１、濾過装置２、溶媒濃縮・蒸留装置（精製装置）３、及び保存・運搬用の容器（本留回収容器）５は、いずれもステンレス等の金属で構成されている。又、図示していないが、反応装置１と濾過装置２との間の接続部分、濾過装置２と溶媒濃縮・蒸留装置（精製装置）３との間の接続部分、溶媒濃縮・蒸留装置（精製装置）３と容器（本留回収容器）５との間の接続部分には銅製のパッキンが設けられている。
【００２８】
すなわち、合成反応工程で合成されたＨ３Ａｌ：Ｌｋが反応装置１から容器５に至るまでの過程において、Ｈ３Ａｌ：Ｌｋが接する部分は全て金属で出来ている製造装置を用いたことが大きな特徴である。
【００２９】
次に、上記装置を用いてＨ３Ａｌ：Ｌｋを製造する方法を詳しく説明する。
［Ｎ−メチルピロリジンアランの製造］
先ず、反応装置（反応容器）１に、市販のリチウムアルミニウムハイドライド（ＬｉＡｌＨ４）をアルゴン雰囲気下で入れた。そして、反応容器１の蓋を閉めて、反応容器１内を真空ポンプで真空に排気した。
この後、脱水および脱酸素したトルエン（溶媒）をバルブを開いて反応容器１内に注入した（注入時は外気遮断状態である）。次に、脱水および脱酸素したＮ−メチルピロリジンもバルブを開いて反応容器１内に注入した（注入時は外気遮断状態である）。
そして、１日以上に亘って撹拌し、反応させた。
【００３０】
この後、濾過装置２により、出来た反応生成物から固形物を除去した。
次に、濾過装置２で固形物が除去されたものを、溶媒濃縮・蒸留装置（精製装置）３にて濃縮蒸留し、目的物（Ｎ−メチルピロリジンアラン）を得た。
【００３１】
上記製造が数回試みられた。尚、その際の収率は５０〜７５％であった。
そして、上記のようにして得られたＮ−メチルピロリジンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
一方、比較の為、反応装置、濾過装置および蒸留装置がガラス製の製造装置を用いた従来の手法でＮ−メチルピロリジンアランを得、このＮ−メチルピロリジンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
【００３２】
そして、これらの膜中のＯ数を調べた処、（本発明によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）／（従来の合成方法によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）＜０．１であった。
すなわち、本発明によれば、酸素混入の少ない膜を形成できる高純度Ａｌ系膜形成材料が得られたのである。
【００３３】
［トリメチルアミンアランの製造］
Ｎ−メチルピロリジンアランの製造において、Ｎ−メチルピロリジンの代わりにトリメチルアミンを用いて同様に行った。
そして、上記のようにして得られたトリメチルアミンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
一方、比較の為、反応装置、濾過装置および蒸留装置がガラス製の製造装置を用いた従来の手法でトリメチルアミンアランを得、このトリメチルアミンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
そして、これらの膜中のＯ数を調べた処、（本発明によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）／（従来の合成方法によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）＜０．１であった。
すなわち、本発明によれば、酸素混入の少ない膜を形成できる高純度Ａｌ系膜形成材料が得られたのである。
【００３４】
［ジメチルエチルアミンアランの製造］
Ｎ−メチルピロリジンアランの製造において、Ｎ−メチルピロリジンの代わりにジメチルエチルアミンを用いて同様に行った。
そして、上記のようにして得られたジメチルエチルアミンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
一方、比較の為、反応装置、濾過装置および蒸留装置がガラス製の製造装置を用いた従来の手法でジメチルエチルアミンアランを得、このジメチルエチルアミンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
そして、これらの膜中のＯ数を調べた処、（本発明によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）／（従来の合成方法によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）＜０．１であった。
すなわち、本発明によれば、酸素混入の少ない膜を形成できる高純度Ａｌ系膜形成材料が得られたのである。
【００３５】
［Ｎ−メチル−３−ピロリンアランの製造］
Ｎ−メチルピロリジンアランの製造において、Ｎ−メチルピロリジンの代わりにＮ−メチル−３−ピロリンを用いて同様に行った。
そして、上記のようにして得られたＮ−メチル−３−ピロリンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
一方、比較の為、反応装置、濾過装置および蒸留装置がガラス製の製造装置を用いた従来の手法でＮ−メチル−３−ピロリンアランを得、このＮ−メチル−３−ピロリンアランを用いてＡｌ膜をＣＶＤ法により成膜した。
そして、これらの膜中のＯ数を調べた処、（本発明によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）／（従来の合成方法によって得られたＡｌ系膜中の酸素原子数）＜０．１であった。
すなわち、本発明によれば、酸素混入の少ない膜を形成できる高純度Ａｌ系膜形成材料が得られたのである。
【００３６】
尚、上記にあっては、溶媒としてトルエンを用いた例で述べたが、トルエン、ヘプタン等の如く、有機金属に不活性なものなら如何なるものでも用いられる。
【００３７】
【発明の効果】
高純度、特に酸素が少ないＡｌ系膜を形成できる。そして、高性能な半導体素子などが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる製造装置の概略図
【符号の説明】
１ 反応装置
２ 濾過装置
３ 溶媒濃縮・蒸留容器
４ 初留廃棄管
５ 本留回収容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a high-purity Al-based film-forming material, a high-purity Al-based film-forming material obtained by using these methods and apparatuses, and further using the high-purity Al-based film-forming material. The present invention relates to a high-purity Al-based film formed by the above method.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
Trialkylamine Allan [H 3 Al: L k] (L alkylamine) is used to decompose at low temperature said 100 to 200 ° C. in the gas phase, high performance by using the chemical vapor deposition (CVD) An aluminum-based film can be obtained. In other words, since it is decomposed at a low temperature, it is suitable for vapor-phase production of an aluminum-based film with less carbon contamination.
[0003]
By the way, it has been found that an Al-based film formed by using the above trialkylaminealane, for example, a III-V group compound semiconductor (AlGaN) still has a problem.
[0004]
That is, in the above compound semiconductors, it is known that O (oxygen) is a cause of performance degradation, and the trialkylamine alane, which is a raw material constituting AlGaN, also has a low oxygen (O) amount as much as possible. It has been called for.
[0005]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that H 3 Al: L k with a small amount of oxygen (O) [where k is 1 or 2 and L is an organic amine. ] Is provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
General formula H 3 Al: L k [In the general formula, k is 1 or 2, and L is an organic amine. ] Basically has no constituent element O. Therefore, when an Al-based film is prepared by decomposing the general formula H 3 Al: L k , O based on H 3 Al: L k should not be present in the film.
However, it is an undeniable fact that O is present in the Al-based film, albeit in a trace amount.
Therefore, it is inferred that this O may be either O mixed in due to the working environment during the film forming operation or oxygen contained in the raw material (H 3 Al: L k ). Reached.
[0007]
Therefore, first, the film formation work environment was carefully prepared. However, even in this manner, O was observed in the Al-based film.
Therefore, it is inevitable that the remaining cause may be that oxygen is contained in the raw material (H 3 Al: L k ).
[0008]
Then, while examining the production process of H 3 Al: L k in detail, H 3 Al: L k is composed of MAlH 4 (M is an alkali metal such as Li), for example, LiAlH 4 and L (organic amine). However, since this synthesis reaction vessel is made of glass, it has another hermeticity, and because of this, oxygen in the air is slightly reduced. I came to think that it might come in.
[0009]
Thus, when H 3 Al: Lk was manufactured using a metal device instead of a glass device, this resulted in an unexpected result. That is, when the amount of O in an Al-based film obtained by decomposing H 3 Al: L k obtained by reacting LiAlH 4 with L using a metal device was examined, a conventional glass device was used. H 3 was obtained by reacting LiAlH 4 and L with Al: L k as compared with the amount of O in the Al-based film obtained by decomposing, O quantity was as smaller by one digit or more . That, H 3 Al: dissolved oxygen content in L k was as extremely low, a high purity.
[0010]
The present invention has been achieved based on the above findings.
That is, the above-mentioned problem is solved by the general formula H 3 Al: L k [wherein k is 1 or 2, and L is an organic amine. A production apparatus for producing an Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k by reacting a raw material of the Al compound represented by the formula:
The production apparatus includes a reaction apparatus in a synthesis reaction step, and a distillation apparatus in a distillation step after the synthesis reaction step,
The reactor, and / or the general formula H 3 in the distillation apparatus Al: L portions Al compound is contacted represented by k apparatus for manufacturing high-purity Al-based film forming material, characterized in that the metal Solved by
[0011]
Also, a general formula H 3 Al: L k [wherein k is 1 or 2, and L is an organic amine. A production apparatus for producing an Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k by reacting a raw material of the Al compound represented by the formula:
The production apparatus includes a reaction device in the synthesis reaction process, a solids removal device in the solids removal process after the synthesis reaction process, and a distillation device in the distillation process after the synthesis reaction process,
A high-purity Al-based membrane characterized in that a portion of the reactor, the solids removal device, and / or the distillation device, which contacts the Al compound represented by the general formula H 3 Al: Lk , is made of metal. The problem is solved by a forming material manufacturing apparatus.
[0012]
In particular, the problem is solved by a manufacturing apparatus for a high-purity Al-based film forming material, wherein a metal packing is provided at a joint between the apparatuses in the above apparatus.
[0013]
Also, a general formula H 3 Al: L k [wherein k is 1 or 2, and L is an organic amine. ] Starting material of Al compound represented by is reacted the general formula H 3 Al: A method of manufacturing an Al compound represented by L k,
Formula H 3 Al: contact portions of L k is solved by the method for producing a high-purity Al-based film-forming material, characterized in that it is carried out using a device consisting of those of the metal.
For example, the reaction apparatus in the synthesis reaction step of the Al compound of the general formula H 3 Al: Lk , the apparatus in the solids removal step after the synthesis reaction step, or the apparatus in the distillation step after the synthesis reaction step is made of metal. Become. Further, metal packing is used for a joint portion of these devices.
[0014]
When the technique as described above is adopted, much oxygen content is less H 3 Al as compared with the case where a glass apparatus is manufactured are used: is the L k was obtained. In other words, such H 3 Al: L is the Al-based film prepared by using the k serves as O amount is extremely small, and the resulting like compound semiconductor Group III-V systems, high-performance Was something.
[0015]
In the present invention, the general formula H 3 Al: L k [where k is 1 or 2, and L is an organic amine. L (organic amine) and a solvent used in the synthesis of the Al compound represented by the formula (I) are preferably those subjected to dehydration and deoxygenation treatment.
[0016]
Moreover, the general formula H 3 Al: H 3 in the process of manufacturing the Al compound represented by L k Al: L k synthetic steps, the general formula H 3 Al to the reactor of the synthesis reaction step: represented by L k an exhaust step of the vacuum MAlH 4 which is a raw material of Al compound (M is an alkali metal such Li) and MAlH 4 supplying step of supplying an inert atmosphere, the inside of the reaction system of the synthesis reaction step that synthesis reaction step A solvent supply step of supplying a solvent into the reaction apparatus of the above, and L (organic amine) as a raw material of the Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k into the reaction apparatus of the synthesis reaction step. It is preferable to have a supply step. The order of these steps is not particularly limited.
[0017]
In the present invention, the organic amine (L) is not particularly limited, but is preferably a trialkylamine, a saturated cyclic amine, or an unsaturated cyclic amine, particularly, trimethylamine, dimethylethylamine, N-methylpyrrolidine, or Most preferred is N-methyl-3-pyrroline.
[0018]
The present invention also relates to a high-purity Al-based film-forming material produced by the above-mentioned method for producing a high-purity Al-based film-forming material. In particular, the present invention relates to a high-purity Al-based film-forming material produced by the above-described method for producing a high-purity Al-based film-forming material, which is used in a CVD method (chemical vapor deposition method). Alternatively, the present invention relates to a high-purity Al-based film-forming material produced by the above-described method for producing a high-purity Al-based film-forming material, which is used in an ALE method (atomic layer growth method).
[0019]
The present invention also relates to an Al-based film characterized in that the high-purity Al-based film forming material is decomposed to provide an Al-based film on a substrate.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The apparatus for producing a high-purity Al-based film forming material according to the present invention reacts MAlH 4 (M is an alkali metal such as Li) with L (organic amine) to form a compound of the general formula H 3 Al: L k [wherein the general formula , K is 1 or 2, and L is an organic amine. A production apparatus for producing an Al compound represented by the formula: wherein the production apparatus includes a reactor in a synthesis reaction step and a distillation apparatus in a distillation step after the synthesis reaction step. formula H 3 Al in the distillation apparatus: parts Al compound is contacted represented by L k is made of metal. In some cases, a solid is formed during the reaction, and this must be removed in some cases. In such a case, a solid removal step is required after the synthesis reaction step. The solid matter removing device required for this solid matter removal is also made of metal. In general formula H 3 Al: parts Al compound represented by L k is in contact, i.e. not the inner surface side only, it is of course entirely may be made of metal. In reality, not only the inner surface side but also the members constituting the device are made of metal. However, the general formula H 3 Al: parts Al compound is not in contact represented by L k, for example, even ancillary parts have made of something other than metal, because not intended to inhibit the features of the present invention, harm Absent. Further, the packing provided at the joint between the devices is a metal packing.
[0021]
The method for producing a high-purity Al-based film-forming material according to the present invention comprises reacting MAlH 4 (M is an alkali metal such as Li) with L (organic amine) to form a general formula H 3 Al: L k [wherein , K is 1 or 2, and L is an organic amine. ] In a method of manufacturing an Al compound represented by the general formula H 3 Al: contact portions of L k is carried out using an apparatus consist of a metal. For example, the reaction apparatus in the synthesis reaction step of the Al compound of the general formula H 3 Al: Lk , the apparatus in the solids removal step after the synthesis reaction step, or the apparatus in the distillation step after the synthesis reaction step is made of metal. Become. In particular, all devices are made of metal. In general formula H 3 Al: parts Al compound is not in contact represented by L k, for example, even ancillary parts have made of something other than metal, because not intended to inhibit the features of the present invention, harm Absent. Further, metal packing is used for a joint portion of these devices. Then, the general formula H 3 Al: H 3 in the process of manufacturing the Al compound represented by L k Al: L k synthetic steps, the general formula H 3 Al to the reactor of the synthesis reaction step: represented by L k an exhaust step of the vacuum MAlH 4 which is a raw material of Al compound (M is an alkali metal such Li) and MAlH 4 supplying step of supplying an inert atmosphere, the inside of the reaction system of the synthesis reaction step that synthesis reaction step A solvent supply step of supplying a solvent into the reaction apparatus of the above, and L (organic amine) as a raw material of the Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k into the reaction apparatus of the synthesis reaction step. Has a supply process.
[0022]
In the present invention, the general formula H 3 Al: L k [wherein k is 1 or 2, and L is an organic amine. L and the solvent used in the synthesis of the Al compound represented by the formula [1] have been dehydrated and deoxygenated.
[0023]
In the present invention, the organic amine (L) is not particularly limited, but is a trialkylamine, a saturated cyclic amine, or an unsaturated cyclic amine. Particularly, trimethylamine, dimethylethylamine, N-methylpyrrolidine, or N-methyl-3-pyrroline.
[0024]
The high-purity Al-based film forming material according to the present invention is produced by the above-described method for producing a high-purity Al-based film forming material. Particularly, it is used for a CVD method (chemical vapor deposition method), and is manufactured by the above-described method for manufacturing a high-purity Al-based film forming material. Further, it is used for the ALE method (atomic layer growth method), and is manufactured by the method for manufacturing a high-purity Al-based film forming material.
[0025]
The Al-based film according to the present invention is an Al-based film formed by decomposing the above high-purity Al-based film forming material and provided on a substrate.
[0026]
The details will be described below.
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for producing a high-purity Al-based film forming material according to the present invention.
This production apparatus is roughly classified into a general formula H 3 Al: L k [k is 1 or 2. L is an organic amine. ], A filtration device 2 for removing solids after the synthesis reaction process, and a solvent concentration / distillation device (purification device) 3 for performing distillation after the filtration process. Incidentally, 4 initial boiling waste pipe, 5 H 3 Al was distilled purification: containers for storage and transport of L k are filled (main distillate collection vessel), 6 connections to the vacuum pump, 7 stop It is a valve.
[0027]
Basically, the reaction device 1, the filtration device 2, the solvent concentration / distillation device (purification device) 3, and the storage / transportation container (main distillation container) 5 are made of metal such as stainless steel. Have been. Although not shown, a connection portion between the reaction device 1 and the filtration device 2, a connection portion between the filtration device 2 and the solvent concentration / distillation device (purification device) 3, a solvent concentration / distillation device (purification device) At a connection portion between the device 3 and the container (mainly collected container) 5, a copper packing is provided.
[0028]
That is, in the process from H 3 Al: L k synthesized in the synthesis reaction process to the vessel 5 from the reactor 1, a manufacturing apparatus is used in which the portion where H 3 Al: L k contacts is entirely made of metal. This is a major feature.
[0029]
Next, a method for producing H 3 Al: L k using the above-described apparatus will be described in detail.
[Production of N-methylpyrrolidine alane]
First, a commercially available lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ) was placed in a reaction apparatus (reaction vessel) 1 under an argon atmosphere. Then, the lid of the reaction vessel 1 was closed, and the inside of the reaction vessel 1 was evacuated to a vacuum with a vacuum pump.
Thereafter, the dehydrated and deoxygenated toluene (solvent) was injected into the reaction vessel 1 by opening the valve (at the time of injection, the outside air was shut off). Next, the dehydrated and deoxygenated N-methylpyrrolidine was also injected into the reaction vessel 1 by opening the valve (at the time of injection, the atmosphere was shut off).
Then, the mixture was stirred and reacted for one day or more.
[0030]
Thereafter, the filtration device 2 was used to remove solids from the resulting reaction product.
Next, the solid matter removed by the filtration device 2 was concentrated and distilled by a solvent concentration / distillation device (purification device) 3 to obtain a target product (N-methylpyrrolidine alane).
[0031]
The above production was attempted several times. The yield at that time was 50 to 75%.
Then, an Al film was formed by a CVD method using the N-methylpyrrolidine alane obtained as described above.
On the other hand, for comparison, N-methylpyrrolidine alane was obtained by a conventional method using a glass manufacturing apparatus as a reaction apparatus, a filtration apparatus and a distillation apparatus, and an Al film was formed by CVD using the N-methylpyrrolidine alane. A film was formed.
[0032]
When the number of O in these films was examined, (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the present invention) / (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the conventional synthesis method) < 0.1.
That is, according to the present invention, a high-purity Al-based film forming material capable of forming a film with less oxygen contamination was obtained.
[0033]
[Production of trimethylaminealane]
In the production of N-methylpyrrolidine alane, the same procedure was performed using trimethylamine instead of N-methylpyrrolidine.
Then, an Al film was formed by a CVD method using the trimethylaminealane obtained as described above.
On the other hand, for comparison, trimethylamine alane was obtained by a conventional method using a glass production apparatus as a reaction apparatus, a filtration apparatus, and a distillation apparatus, and an Al film was formed by CVD using the trimethylamine alane.
When the number of O in these films was examined, (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the present invention) / (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the conventional synthesis method) < 0.1.
That is, according to the present invention, a high-purity Al-based film forming material capable of forming a film with less oxygen contamination was obtained.
[0034]
[Production of dimethylethylaminealane]
In the production of N-methylpyrrolidine alane, the same procedure was performed using dimethylethylamine instead of N-methylpyrrolidine.
Then, an Al film was formed by a CVD method using dimethylethylaminealane obtained as described above.
On the other hand, for comparison, dimethylethylaminealane was obtained by a conventional method using a glass manufacturing apparatus as a reaction apparatus, a filtration apparatus, and a distillation apparatus, and an Al film was formed by a CVD method using the dimethylethylaminealane.
When the number of O in these films was examined, (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the present invention) / (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the conventional synthesis method) < 0.1.
That is, according to the present invention, a high-purity Al-based film forming material capable of forming a film with less oxygen contamination was obtained.
[0035]
[Production of N-methyl-3-pyrrolinealane]
In the production of N-methylpyrrolidine alane, the same procedure was performed using N-methyl-3-pyrroline instead of N-methylpyrrolidine.
Then, an Al film was formed by a CVD method using the N-methyl-3-pyrroline alane obtained as described above.
On the other hand, for comparison, N-methyl-3-pyrroline alane was obtained by a conventional method using a production apparatus in which the reaction apparatus, filtration apparatus and distillation apparatus were made of glass, and this N-methyl-3-pyrroline alane was used. An Al film was formed by a CVD method.
When the number of O in these films was examined, (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the present invention) / (the number of oxygen atoms in the Al-based film obtained by the conventional synthesis method) < 0.1.
That is, according to the present invention, a high-purity Al-based film forming material capable of forming a film containing less oxygen is obtained.
[0036]
In the above description, an example using toluene as a solvent has been described, but any organic metal-inactive substance such as toluene and heptane may be used.
[0037]
【The invention's effect】
An Al-based film having high purity, particularly containing less oxygen, can be formed. Then, a high-performance semiconductor element or the like can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Filtration device 3 Solvent concentration / distillation vessel 4 Initial distillation waste pipe 5 Main distillation collection vessel
Claims (15)
前記一般式Ｈ３Ａｌ：Ｌｋの接触する部分が金属製のものからなる装置を用いて行われる
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法。General formula H 3 Al: L k [In the general formula, k is 1 or 2, and L is an organic amine. ] Starting material of Al compound represented by is reacted the general formula H 3 Al: A method of manufacturing an Al compound represented by L k,
Formula H 3 Al: process for producing a high-purity Al-based film-forming material, characterized in that the contact portions of L k is carried out using an apparatus consist of a metal.
合成反応工程の反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＭＡｌＨ４（Ｍはアルカリ金属）を不活性雰囲気下で供給するＭＡｌＨ４供給工程と、
反応装置内を真空にする排気工程と、
反応装置内に溶媒を供給する溶媒供給工程と、
反応装置内に該一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物の原料であるＬ（有機アミン）を供給するＬ供給工程
とを具備することを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかの高純度Ａｌ系膜形成材料の製造方法。General formula H 3 Al: L k [In the general formula, k is 1 or 2, and L is an organic amine. ] Starting material of Al compound represented by is reacted the general formula H 3 Al: A method of manufacturing an Al compound represented by L k,
Synthesis the general formula H 3 into the reactor of Step Al: MAlH 4 (M is an alkali metal) and MAlH 4 supplying step of supplying an inert atmosphere which is a raw material of Al compound represented by L k,
An exhaust process for evacuating the reactor,
A solvent supply step of supplying a solvent into the reactor,
The general formula H 3 into the reactor Al: claims 1 to 7, characterized in that it comprises an L supply step of supplying a L k which is a raw material of Al compound represented by L (organic amine) A method for producing any of the high-purity Al-based film forming materials.
前記製造装置は、合成反応工程における反応装置と、合成反応工程後の蒸留工程における蒸留装置とを具備してなり、
前記反応装置、及び／又は蒸留装置における一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分は金属製のものである
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置。General formula H 3 Al: L k [In the general formula, k is 1 or 2, and L is an organic amine. A production apparatus for producing an Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k by reacting a raw material of the Al compound represented by the formula:
The production apparatus includes a reaction apparatus in a synthesis reaction step, and a distillation apparatus in a distillation step after the synthesis reaction step,
The reactor, and / or the general formula H 3 in the distillation apparatus Al: L portions Al compound is contacted represented by k apparatus for manufacturing high-purity Al-based film forming material, characterized in that the metal .
前記製造装置は、合成反応工程における反応装置と、合成反応工程後の固形物除去工程における固形物除去装置と、合成反応工程後の蒸留工程における蒸留装置とを具備してなり、
前記反応装置、固形物除去装置、及び／又は蒸留装置における一般式 Ｈ３Ａｌ：Ｌｋで表されるＡｌ化合物が接触する部分は金属製のものである
ことを特徴とする高純度Ａｌ系膜形成材料の製造装置。General formula H 3 Al: L k [In the general formula, k is 1 or 2, and L is an organic amine. A production apparatus for producing an Al compound represented by the general formula H 3 Al: L k by reacting a raw material of the Al compound represented by the formula:
The production apparatus includes a reaction device in the synthesis reaction process, a solids removal device in the solids removal process after the synthesis reaction process, and a distillation device in the distillation process after the synthesis reaction process,
A high-purity Al-based membrane characterized in that a portion of the reactor, the solids removal device, and / or the distillation device, which contacts the Al compound represented by the general formula H 3 Al: Lk , is made of metal. Manufacturing equipment for forming materials.
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