JP2005206874A

JP2005206874A - イリジウム含有膜形成材料及びイリジウム含有膜の製造方法

Info

Publication number: JP2005206874A
Application number: JP2004014455A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kono; 和久河野; Mayumi Takamori; 真由美高森; Kensho Oshima; 憲昭大島
Original assignee: Sagami Chemical Research Institute; Tosoh Corp
Current assignee: Sagami Chemical Research Institute; Tosoh Corp
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】イリジウム含有膜を形成させる原料として、室温で固体の（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを用いる場合、その原料供給方法として、昇華ではなくバブリングまたはリキッドインジェクション法により定量的に反応槽に（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを供給し成膜を効率的に行うことができる方法を提供する。
【解決手段】（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムをエチルシクロヘキサンなどの有機溶媒に溶解して溶液とし、イリジウム含有膜形成材料とする。このイリジウム含有膜形成材料を原料として、ＣＶＤ法、原子層蒸着法（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法：ＡＬＤ法）、スピンコート法などによりイリジウム含有膜を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板表面にイリジウム含有膜を製造するための材料となる有機金属化合物有機溶媒溶液、また有機金属化合物有機溶媒溶液を用いたイリジウム含有膜の製造方法に関する。

近年の集積回路においては、強誘電体の残留分極を用いた強誘電体メモリが盛んに検討されている。具体的な強誘電体材料としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ_３）、あるいはタンタル酸ビスマスストロンチウム（ＳＢＴ：ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）等が検討されており、これら強誘電体の電極材料として、ルテニウム、白金、イリジウム等の貴金属薄膜、又はこれらの貴金属の酸化物薄膜が必要となる。特にイリジウムおよびイリジウム酸化物は今後の電極材料の中心になると注目されている。イリジウムおよびイリジウム酸化物薄膜の製造方法としては、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）が用いられている。特に、ＣＶＤ法は均一な皮膜を製造しやすい上にステップカバレッジ性（段差被覆能）に優れることから、近年の集積回路や電子部材のより一層の高密度化に対応する為に今後の薄膜電極製造プロセスの主流になるものと考えられる。

このＣＶＤ法を用いて薄膜を形成させるための原料物質としては、金属化合物の中でも融点が低く取り扱い性が容易である有機金属化合物が適していると考えられる。従来、イリジウムまたはイリジウム酸化物薄膜を析出させる為の有機金属化合物としてはトリス（ジピバロイルメタナト）イリジウムやトリス（アセチルアセトナト）イリジウムや（シクロペンタジエニル）（１，５−シクロオクタジエン）イリジウムなどが検討されている。これらのイリジウム化合物は大気中での安定性が高く、毒性も無いことからＣＶＤ原料としての適性を有するものの、分解温度が高く、必然的に成膜時の基盤温度を高くする必要があり、結果として成膜時の段差被覆性（ステップカバレッジ性）に劣る点やイリジウム酸化膜が生成しにくいという問題点も抱えていた。

一方、本発明に係る（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム（例えば非特許文献１参照）は分解開始温度（２２０℃）が上記の錯体より低いこともあり、低い基板温度で成膜することが可能であるが、室温で固体の化合物であり、そのままＣＶＤ材料として用いるには不適当なものである。また（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを用いたイリジウム含有膜の成膜は全く報告されていない。

Ｍ．Ｄｚｉａｌｌａｓ，Ａ．ＨｏｈｎａｎｄＨ．Ｗｅｒｎｅｒ，Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．３３０（１９８７）２０７−２１９

本発明は上記技術上の問題点に鑑みてなされたものである。即ち本発明は、原料として分解温度が低く、成膜時の段差被覆性に優れる（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを用いたイリジウム含有膜の製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを可溶な有機溶媒に溶解したイリジウム含有膜形成材料を提供することを目的とする。

本発明者らは、先の課題を解決すべく検討を重ねた結果、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを原料としてイリジウム含有膜を形成可能であることを見出し、更に（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムをそれが可溶な有機溶媒に溶解し、反応器へ供給することにより、加熱した基板上に金属イリジウムまたは酸化イリジウム膜を製造することが可能であることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを原料として用いることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法である。また本発明は、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム及び有機溶媒から成ることを特徴とする、イリジウム含有膜形成材料である。以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明では、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを原料としてイリジウム含有膜を製造するものであるが、その詳細は特に限定されない。しかしながら、その原料として（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム及び有機溶媒から成るイリジウム含有膜形成材料を用いることが好ましい。

本発明において、イリジウム含有膜形成材料を構成する有機溶媒としては、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを溶解し、かつ揮発性のものであればいずれでもよく、たとえば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ターシャリブチル、酢酸イソアミル等のエステル類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類、ジエチルエーテル、グライム、ジグライム、トリグライム、ターシャリブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類をあげることが出来る。これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

本発明のイリジウム含有膜形成材料は上述のような（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム及び有機溶媒から成るが、その濃度は特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜調整すればよい。また必要に応じて他の有機金属化合物や、保存剤、安定剤などの添加剤などを含んでいてもよい。

次に本発明のイリジウム含有膜形成材料を用いた膜の製造方法について説明する。本発明のイリジウム含有膜形成材料を原料とするイリジウム含有膜の製造方法には特に限定はないが、例えばＣＶＤ法を用いても良く、また原子層蒸着法（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法：以降ＡＬＤ法）を用いても良く、さらにスピンコート法を用いても良いが、ＣＶＤ法を用いることが好ましい。本発明のイリジウム含有膜形成材料をＣＶＤ法またはＡＬＤ法に用いる場合、成膜チャンバーへの材料の供給方法は特に限定されないが、例えばガスバブリング法を用いても良く、またリキッドインジェクション法を用いてもよいが、生産性の点からリキッドインジェクション法が好ましい。

分解温度の低い（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを原料として用いることにより、段差被覆性に優れるイリジウム含有膜の製造を行うことができる。また本発明の（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム及び有機溶媒から成るイリジウム含有膜形成材料を用いることにより、常温で固体の（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムをガスバブリングまたはリキッドインジェクション法により定量的に反応槽に供給することができるため、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを用いた成膜を効率的に行うことができる。

次に本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。

実施例１＜（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液を用いたイリジウム膜の成膜＞
イリジウム含有膜形成材料として、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムをエチルシクロヘキサンに溶解し、０．５Ｍ溶液を調製した。成膜には図１の装置を用いて、リキッドインジェクション法によるＣＶＤ法を行った。即ち、原料容器４にはこの０．５Ｍ（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液が入れられた。反応ガス１として酸素をマスフローコントローラー５で１００ｓｃｃｍに調節して流し、キャリアガス２として窒素をマスフローコントローラー６で５０ｓｃｃｍに調節して流した。気化器８は２００℃に加熱されており、流速０．１ｃｍ^３／ｍｉｎで溶液を流した。基板１０にはＳｉＯ_２／Ｓｉ基板を用い、基板温度は４００℃、反応槽における成膜圧力は２Ｔｏｒｒに設定した。

上記条件下において（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液を液体流量制御装置７により制御輸送し、（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムとエチルシクロヘキサンとをともに気化器８により気化させ、そしてＳｉＯ_２／Ｓｉ基板上にイリジウム薄膜を１０分間形成させた。この薄膜は金属イリジウムであり、厚さは６００ｎｍであった。

実施例１で使用した装置の概略図である。

符号の説明

１．反応ガス（Ｏ_２）
２．キャリアガス（Ｎ_２）
３．圧送ガス（Ｎ_２）
４．原料容器
５．マスフローコントローラー
６．マスフローコントローラー
７．液体流量制御装置
８．気化器
９．反応槽
１０．基板
１１．真空ポンプ

Claims

（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウムを原料として用いることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。
（シクロペンタジエニル）ビス（エチレン）イリジウム及び有機溶媒から成ることを特徴とする、イリジウム含有膜形成材料。
請求項１に記載の製造方法において、請求項２に記載のイリジウム含有膜形成材料を原料とすることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。
請求項１または３に記載の製造方法において、化学気相蒸着法により成膜を行うことを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。