JP2599855B2 - タンタルアルコキシドの精製方法 - Google Patents

タンタルアルコキシドの精製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路装置等の製造
に用いられる高純度タンタルアルコキシドを得るための
精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】タンタル化合物は集積回路装置のキャパ
シタ等を形成するために用いられている。例えば、タン
タルアルコキシド又は塩化タンタルを酸素又はオゾン
と、或いは塩化タンタルを亜酸化窒素と混合して、熱C
VD法、光CVD法さらにはプラズマ化学反応法等によ
り基板上にタンタルの酸化膜を気相成長させることが提
案されている(例えば、特開平2−128460号公
報、特開平2−250970号公報)。
【0003】かかる方法において、タンタルアルコキシ
ドは酸素やオゾンの存在下で熱CVDや光CVD等の方
法により比較的簡便に基板上に酸化膜を形成でき、特に
注目されている。
【0004】ところで、上記タンタルアルコキシドは、
次の式
【化1】に示したように塩化タンタルとアルコールとを
反応させ、次いでアンモニアガスにより脱塩素を行う方
法で調製される(次式中、Rはアルキル基を示す)。
【化1】 TaCl5+3ROH→TaCl2(OR)3+3HCl (I) TaCl2(OR)3+2NH3+2ROH→ Ta(OR)5+2NH4Cl (II)
【0005】しかし、このような方法で得たタンタルア
ルコキシド中には微量の塩素元素が残存し、これがタン
タルの酸化膜を形成したときに多数のパーティクルを生
じ、酸化膜の平滑性を劣化せしめ、後工程における微細
加工を困難にさせることが判明した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するもので、本発明の目的はタンタルアルコキシド中
の塩素元素の量を大幅に低減させるタンタルアルコキシ
ドの精製方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩素元素を含
有するタンタルアルコキシドを金属水素化物又は金属水
素錯化合物で処理することからなるタンタルアルコキシ
ドの精製方法である。
【0008】上記本発明の精製方法は、塩素元素を含有
するタンタルアルコキシドであればどのようなものでも
適用できるが、特には前述したように塩化タンタルとア
ルコールとを反応させ、次いでアンモニアガスにより脱
塩素する方法で調製されたものが好適である。尚、この
発明では、上記塩素元素は塩化物、塩素イオン或いは遊
離の塩素いずれの形態で存在していても特に支障となら
ず除去できる。塩素元素を除去するための金属水素化物
及び金属水素錯化合物としては、水素化リチウム、水素
化ナトリウム、水素化カルシウム、水素化リチウムアル
ミニウム、ナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキ
シ)アルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドラ
イド、アルミニウムハイドライド、ナトリウムボロハイ
ドライド、リチウムボロハイドライド等を例示できる
が、特には、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素
化カルシウム、ナトリウム水素化ビス(2−メトキシエ
トキシ)アルミニウム等が簡便であり好ましい。この金
属水素化物及び金属水素錯化合物の使用量はタンタルア
ルコキシド中に含まれる塩素元素の量にもよるが、一般
に塩素元素の5〜30倍モルの範囲で適宜選定して用い
ると良い。
【0009】このタンタルアルコキシドの金属水素化物
または金属水素錯化合物での処理は、タンタルアルコキ
シドに上記金属水素化物または金属水素錯化合物を添加
し、撹拌混合することにより行うと良い。この場合、タ
ンタルアルコキシド或いは金属水素化物または金属水素
錯化合物はそのまま用いることが簡便で好ましいが、こ
れらはベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の有
機溶剤に50〜70%の濃度に溶解して用いても良い。
【0010】この金属水素化物または金属水素錯化合物
による処理により、塩素元素は好ましくは10ppm以
下とする。すなわち、これはタンタルアルコキシド中に
含まれている塩化物、塩素イオン或いは遊離塩素等が塩
素元素として10ppm以下含有することを意味する。
この塩素元素を10ppm以下とすると、熱CVD法や
光CVD法等の気相成長法によりタンタルの酸化膜を形
成した場合、当該酸化膜上へのパーティクル発生を抑制
でき、微細なデバイス形成加工において支障ない鏡面と
することができる。
【0011】一方、気相成長法により塩素元素を10p
pm以下とした高純度タンタルアルコキシドを用いて基
板面にタンタル酸化膜を形成するが、この気相成長法と
しては、従来の気相成長法をそのまま使用でき、例え
ば、上記高純度タンタルアルコキシドを酸素、オゾン或
いはこれらを含むアルゴン等の不活性ガスの雰囲気下に
接触させ、熱或いは紫外線等の光により酸化分解し、シ
リコン等からなる基板上に酸化タンタル膜を形成させ
る。
【0012】尚、本発明に用いるタンタルアルコキシド
のアルコキシ基としては、特には制限はないが、メトキ
シ、エトキシ、iso−プロポキシ基等が酸化膜形成が
容易であることから特に好ましい。
【0013】
【実施例】(参考例) 塩化タンタル(TaCl)100gをトルエン700
mlに分散させ、窒素ガス雰囲気下に、アンモニアガス
を500ml/minの流量で吹き込みながら、エタノ
ール240mlを滴下した。次いで、生成した塩化アン
モニウムをろ別し、50℃に加熱して、再度アンモニア
ガスを500ml/minの流量で7時間吹き込んだ。
生成した塩化アンモニウムをろ別し、ろ液からトルエン
及びエタノールを留去し、次いで、これを減圧蒸留(1
40℃、0.2〜0.4mmHg)し、ペンタエトキシ
タンタル93gを得た。この中には、塩素元素として3
00ppmが混入していた。
【0014】(実施例1) 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル20gに
水素化リチウム0.04gを添加し、150℃の温度
で、7時間撹拌した。次いで、エタノールを0.3ml
添加して、75℃に加熱し、3時間撹拌した後、100
℃に昇温して、エタノールを留去した。次いで、減圧蒸
留(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペンタ
エトキシタンタル13gを回収した。このペンタエトキ
シタンタル中の塩素元素としては1ppm以下であっ
た。
【0015】(実施例2) 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル23gに
水素化カルシウム0.4gを添加し、120℃の温度
で、5時間撹拌した。次いで、エタノールを1.1ml
添加して、65℃に加熱し、5時間撹拌した後、100
℃に昇温して、エタノールを留去した。次いで、減圧蒸
留(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペンタ
エトキシタンタル15.4gを回収した。このペンタエ
トキシタンタル中の塩素元素としては5.5ppmであ
った。
【0016】(実施例3) 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル23.4
gに水素化ナトリウム0.4gを添加し、150℃の温
度で、5時間撹拌した。次いで、エタノールを2.0m
l添加して、65℃に加熱し、5時間撹拌した後、10
0℃に昇温して、エタノールを留去した。次いで、減圧
蒸留(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペン
タエトキシタンタル11.3gを回収した。このペンタ
エトキシタンタル中の塩素元素としては1ppm以下で
あった。
【0017】(実施例4) 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル16.5
gにナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキシ)ア
ルミニウム1.2mlを添加し、110℃の温度で、
5.5時間撹拌した。そのまま、常圧蒸留し引き続き減
圧蒸留(140℃、0.2〜0.4mmHg)して、ペ
ンタエトキシタンタル10.5gを回収した。このペン
タエトキシタンタル中の塩素元素としては1ppm以下
であった。
【0018】(実施例5) 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル25.3
gに水素化リチウムアルミニウム0.4gを添加し、9
5℃の温度で、5時間撹拌した。次いで、エタノーを
1.2ml添加して、70℃に加熱し、3時間撹拌した
後、100℃に昇温して、エタノールを留去した。次い
で、減圧蒸留(140℃、0.2〜0.4mmHg)に
よりペンタエトキシタンタル16.0gを回収した。こ
のペンタエトキシタンタル中の塩素元素としては5.6
ppmであった。
【0019】応用例 窒素と酸素との混合ガス(窒素:0.81/min、酸
素:0.51/min)気流中で、基板温度420℃、
Ta25膜の生成速度約10Å/minの条件下に熱C
VD法により、上記実施例1で得たペンタエトキシタン
タルを用いてシリコン基板上にタンタルの酸化膜(10
0Å)を形成した。得られた酸化膜にはパーティクルが
0.05個/cm2以下であった。
【0020】一方、参考例で得られた塩素元素として3
00ppmを含有するペンタエトキシタンタルを用い
て、同様の方法で酸化膜を形成した結果、この酸化膜に
はパーティクルが10個/mmあった。
【0021】
【発明の効果】本発明の精製方法は、タンタルアルコキ
シド中の微量の塩素元素をさらに低減させることがで
き、またこのようにして得られる塩素元素を10ppm
以下とした高純度タンタルアルコキシドを用いることに
よりパーティクルの発生が少なくて、平滑性に優れ、後
工程での微細加工に支障のないタンタル酸化膜を形成で
き、集積回路装置等を製造するために極めて有用であ
る。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素元素を含有するタンタルアルコキシ
    ドを金属水素化物又は金属水素錯化合物で処理すること
    を特徴とするタンタルアルコキシドの精製方法。
  2. 【請求項2】 塩素元素を含有するタンタルアルコキシ
    ドを金属水素化物又は金属水素錯化合物で処理し、前記
    塩素元素を10ppm以下にすることを特徴とするタン
    タルアルコキシドの精製方法。
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