JP3101880B2 - 有機マグネシウム化合物を用いた酸化マグネシウム膜の製造方法 - Google Patents
有機マグネシウム化合物を用いた酸化マグネシウム膜の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、酸素とマグネシウムを1:1の原子比率で含
有する有機マグネシウム化合物を用いて酸化マグネシウ
ム膜を基質上に形成する方法に関する。
有する有機マグネシウム化合物を用いて酸化マグネシウ
ム膜を基質上に形成する方法に関する。
背景技術 酸化マグネシウムは、化学的に非常に安定でよい電気
絶縁性を有する透明な物質であり、その融解温度である
2852℃に至るまでの高温で相転移を起こさない。酸化マ
グネシウムは、銅酸化物系（cuprate−based）高温超伝
導体、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムのような種
々の酸化物、および窒化ガリウム、窒化ニオブのような
種々の窒化物などのような多くの無機化合物の膜を製造
するための基質として使用されている。
絶縁性を有する透明な物質であり、その融解温度である
2852℃に至るまでの高温で相転移を起こさない。酸化マ
グネシウムは、銅酸化物系（cuprate−based）高温超伝
導体、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムのような種
々の酸化物、および窒化ガリウム、窒化ニオブのような
種々の窒化物などのような多くの無機化合物の膜を製造
するための基質として使用されている。
均一な性質を有する大きな単結晶は、石英、ケイ素、
ヒ化ガリウム（GaAs）、およびサファイアなどの場合に
成功的に製造されたが、これまで高温超伝導体の大きな
単結晶を製造する方法は開発されていない。また、石
英、ケイ素、ヒ化ガリウム、またはサファイア結晶の表
面上に高温超伝導体膜を直接形成することは不可能であ
った。しかし、単結晶基質の表面上に酸化マグネシウム
膜を着せてその上に優れた性質を有する高温超伝導体膜
を製造し得ると知られている。たとえば、ケイ素単結晶
の表面上に被膜された酸化マグネシウム膜上に銅酸化物
系高温超伝導体を積層することによって製造することが
できる［D.K.Fork,F.A.Ponoe,J.C.Tramontana,and T.H.
Geballe,Applied Physics Letters,58,2294（199
1）］。また、酸化マグネシウムは、ケイ素とチタン酸
バリウムとの反応を阻害する拡散防止膜として用いるこ
とができ、このようにして得られた誘電物質は次世代半
導体記憶装置として使用され得ると知られている。
ヒ化ガリウム（GaAs）、およびサファイアなどの場合に
成功的に製造されたが、これまで高温超伝導体の大きな
単結晶を製造する方法は開発されていない。また、石
英、ケイ素、ヒ化ガリウム、またはサファイア結晶の表
面上に高温超伝導体膜を直接形成することは不可能であ
った。しかし、単結晶基質の表面上に酸化マグネシウム
膜を着せてその上に優れた性質を有する高温超伝導体膜
を製造し得ると知られている。たとえば、ケイ素単結晶
の表面上に被膜された酸化マグネシウム膜上に銅酸化物
系高温超伝導体を積層することによって製造することが
できる［D.K.Fork,F.A.Ponoe,J.C.Tramontana,and T.H.
Geballe,Applied Physics Letters,58,2294（199
1）］。また、酸化マグネシウムは、ケイ素とチタン酸
バリウムとの反応を阻害する拡散防止膜として用いるこ
とができ、このようにして得られた誘電物質は次世代半
導体記憶装置として使用され得ると知られている。
これまで、比較的低温で酸化マグネシウム膜を製造す
る色々な化学蒸着法（Chemical Vapor Deposition）が
報告された。
る色々な化学蒸着法（Chemical Vapor Deposition）が
報告された。
たとえば、クアック（Kmak）らは、下記式１で表わさ
れる。
れる。
ビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナ
ト）マグネシウムを196℃に加熱して生成される蒸気
を、酸素を含むアルゴン気流を用いて650℃以上に加熱
された基質に運搬することによって、ケイ素単結晶また
は石英の表面上に結晶性酸化マグネシウム膜を製造し得
ると報告した［B.S.Kwak,E.P.Boyd,K.Zhang,A Erbil,an
d B.Wilkins,Applied Pysics Letters,54,2542（198
9）］。
ト）マグネシウムを196℃に加熱して生成される蒸気
を、酸素を含むアルゴン気流を用いて650℃以上に加熱
された基質に運搬することによって、ケイ素単結晶また
は石英の表面上に結晶性酸化マグネシウム膜を製造し得
ると報告した［B.S.Kwak,E.P.Boyd,K.Zhang,A Erbil,an
d B.Wilkins,Applied Pysics Letters,54,2542（198
9）］。
ルー（Lu）らは、ビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5
−ヘプタンジオナト）マグネシウムをヘリウムまたはア
ルゴン気流を用いて基質へ運搬した後、これに酸素を加
えることによって600℃未満の温度でサファイアまたは
チタン酸ストロンチウムの表面上に結晶性酸化マグネシ
ウム膜を製造し得ると報告した［Z.Lu,R.S.Feigelson,
R.K.Route,S.A.DiCarolis,R.Hiskes,and R.D.Jacowitz,
Journal of Crystal Growth,128,788（1993）］。
−ヘプタンジオナト）マグネシウムをヘリウムまたはア
ルゴン気流を用いて基質へ運搬した後、これに酸素を加
えることによって600℃未満の温度でサファイアまたは
チタン酸ストロンチウムの表面上に結晶性酸化マグネシ
ウム膜を製造し得ると報告した［Z.Lu,R.S.Feigelson,
R.K.Route,S.A.DiCarolis,R.Hiskes,and R.D.Jacowitz,
Journal of Crystal Growth,128,788（1993）］。
ジャオ（Zhao）とシュール（Suhr）は、200℃に加熱
したビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオ
ナト）マグネシウムをアルゴン気流を用いて400℃以上
に加熱された基質に運搬した後、これに酸素を加えるこ
とによってプラズマアシスト（plasma−assisted）化学
蒸着法に従ってガラス、石英、ケイ素単結晶およびステ
ンレス銅などの表面上に結晶性酸化マグネシウム膜を製
造したと報告した［Y.W.Zhao and H.Suhr,Applied Phys
ics A、54,451（1992）］。
したビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオ
ナト）マグネシウムをアルゴン気流を用いて400℃以上
に加熱された基質に運搬した後、これに酸素を加えるこ
とによってプラズマアシスト（plasma−assisted）化学
蒸着法に従ってガラス、石英、ケイ素単結晶およびステ
ンレス銅などの表面上に結晶性酸化マグネシウム膜を製
造したと報告した［Y.W.Zhao and H.Suhr,Applied Phys
ics A、54,451（1992）］。
一方、マルヤマ（Maruyama）らは、常圧の空気雰囲気
で下記式２で表わされる ２−エチルヘキサン酸マグネシウムを含有する空気をも
って450℃以上に加熱された基質を処理することによっ
てガラス、石英またはケイ素単結晶の表面上に結晶性酸
化マグネシウム膜を製造し得ると報告した［T.Maruyama
and J・Shionoya,Japanese Journal of Applied Physi
cs,29,L810（1990）］。マルヤマらは、空気の代りに窒
素をキャリヤーガスとして用いた場合には酸化マグネシ
ウム膜が形成していなかったと報告した。
で下記式２で表わされる ２−エチルヘキサン酸マグネシウムを含有する空気をも
って450℃以上に加熱された基質を処理することによっ
てガラス、石英またはケイ素単結晶の表面上に結晶性酸
化マグネシウム膜を製造し得ると報告した［T.Maruyama
and J・Shionoya,Japanese Journal of Applied Physi
cs,29,L810（1990）］。マルヤマらは、空気の代りに窒
素をキャリヤーガスとして用いた場合には酸化マグネシ
ウム膜が形成していなかったと報告した。
デシスト（Desisto）とヘンリー（Henry）は下記式３
で表される ビス（2,4−ペンタンジオナト）マグネシウムの水溶液
またはアルコール溶液を、400ないし550℃に加熱した基
質に超音波噴霧することによって、ケイ素単結晶、石英
またはサファイアの表面上に非結晶性酸化マグネシウム
膜を蒸着させたと報告した［W.J.DeSisto and R.L.Henr
y,Applied Phyisics Letters,56,2522（1990）;W.J.DeS
isto and R.L.Henry,Journal of Crystal Growth,109,3
14（1991）］。このように得られた非結晶性酸化マグネ
シウム膜を引続いて酸素雰囲気下、700℃でアニーリン
グすることによって結晶性酸化マグネシウム膜に転換さ
せた。
で表される ビス（2,4−ペンタンジオナト）マグネシウムの水溶液
またはアルコール溶液を、400ないし550℃に加熱した基
質に超音波噴霧することによって、ケイ素単結晶、石英
またはサファイアの表面上に非結晶性酸化マグネシウム
膜を蒸着させたと報告した［W.J.DeSisto and R.L.Henr
y,Applied Phyisics Letters,56,2522（1990）;W.J.DeS
isto and R.L.Henry,Journal of Crystal Growth,109,3
14（1991）］。このように得られた非結晶性酸化マグネ
シウム膜を引続いて酸素雰囲気下、700℃でアニーリン
グすることによって結晶性酸化マグネシウム膜に転換さ
せた。
前述した化学蒸着法において、酸素の使用は酸化マグ
ネシウム膜の形成に必須である。前述したマグネシウム
化合物はマグネシウムと酸素を1:4の原子比率で含有す
る。酸化マグネシウムにおけるこの比は1:1であるの
で、酸化マグネシウム膜が形成するには、有機残基を構
成するすべての炭素および水素原子とともに３当量の酸
素を除かなければならない。これらの有機マグネシウム
化合物が、酸素の存在下でどのように炭素および水素原
子と余分の酸素を放出して酸化マグネシウム膜を形成す
るかは今のところ正確に知られていない。しかし、従来
の方法によって製造された酸化マグネシウム膜は相当量
の残留炭素によって汚染されがちであり、この残留炭素
は酸化マグネシウム膜の特性に好ましくない影響を及ぼ
す。
ネシウム膜の形成に必須である。前述したマグネシウム
化合物はマグネシウムと酸素を1:4の原子比率で含有す
る。酸化マグネシウムにおけるこの比は1:1であるの
で、酸化マグネシウム膜が形成するには、有機残基を構
成するすべての炭素および水素原子とともに３当量の酸
素を除かなければならない。これらの有機マグネシウム
化合物が、酸素の存在下でどのように炭素および水素原
子と余分の酸素を放出して酸化マグネシウム膜を形成す
るかは今のところ正確に知られていない。しかし、従来
の方法によって製造された酸化マグネシウム膜は相当量
の残留炭素によって汚染されがちであり、この残留炭素
は酸化マグネシウム膜の特性に好ましくない影響を及ぼ
す。
前述したジャオとシュールのプラズマアシスト化学蒸
着法を用いて、報告された従来の方法のうち最も低温で
ある400℃未満において炭素がほとんど含まれていない
結晶性酸化マグネシウム膜を得ることができる。しか
し、前記プラズマアシスト化学蒸着法は、プラズマを製
造する高出力ラジオ波発生器および基質の全表面に均一
なプラズマを発生させる精巧な技術を必要とする。ま
た、基質のすべての表面上に膜が蒸着する熱化学蒸着法
とは対照的に、プラズマ化学蒸着法はプラズマにさらさ
れた表面上にのみ酸化マグネシウムが蒸着するという深
刻な短所を有する。したがって、プラズマアシスト化学
蒸着法は、その処理量が熱化学蒸着法の処理量より遥か
に少ないため大量生産に適合しない。
着法を用いて、報告された従来の方法のうち最も低温で
ある400℃未満において炭素がほとんど含まれていない
結晶性酸化マグネシウム膜を得ることができる。しか
し、前記プラズマアシスト化学蒸着法は、プラズマを製
造する高出力ラジオ波発生器および基質の全表面に均一
なプラズマを発生させる精巧な技術を必要とする。ま
た、基質のすべての表面上に膜が蒸着する熱化学蒸着法
とは対照的に、プラズマ化学蒸着法はプラズマにさらさ
れた表面上にのみ酸化マグネシウムが蒸着するという深
刻な短所を有する。したがって、プラズマアシスト化学
蒸着法は、その処理量が熱化学蒸着法の処理量より遥か
に少ないため大量生産に適合しない。
最近オールド（Auld）らは、アルキル亜鉛アルコキシ
ドを用いる化学蒸着法を用いると酸素が存在しない条件
のもとで250ないし400℃に加熱したガラスの表面上に、
炭素をほとんど含まない酸化亜鉛膜を形成できると報告
した［J.Auld,D.J.Houlton,A.C.Jones,S.A.Ruspworth,
M.A.Malik,P.O'Brien,and G.W.Critchlow,Journal of M
aterials Chemistry,4,1249（1994）］。これは、下記
の反応経路に従ってアルキル亜鉛アルコキシドまたはア
ルキルマグネシウムアルコキシドが熱分解するとき、酸
化亜鉛または酸化マグネシウムが副産物として得られる
というアシビー（Ashby）らによって報告された結果と
一致する［E.C.Ashby,G.F.Willard,and A.B.Goel,Journ
al of Organic Chemistry,44,1221（1979）］。
ドを用いる化学蒸着法を用いると酸素が存在しない条件
のもとで250ないし400℃に加熱したガラスの表面上に、
炭素をほとんど含まない酸化亜鉛膜を形成できると報告
した［J.Auld,D.J.Houlton,A.C.Jones,S.A.Ruspworth,
M.A.Malik,P.O'Brien,and G.W.Critchlow,Journal of M
aterials Chemistry,4,1249（1994）］。これは、下記
の反応経路に従ってアルキル亜鉛アルコキシドまたはア
ルキルマグネシウムアルコキシドが熱分解するとき、酸
化亜鉛または酸化マグネシウムが副産物として得られる
というアシビー（Ashby）らによって報告された結果と
一致する［E.C.Ashby,G.F.Willard,and A.B.Goel,Journ
al of Organic Chemistry,44,1221（1979）］。
R1MgOC（CHR2R3）R4R5R1H＋R2R3C＝CR4R5＋MgO R1ZnOC（CHR2R3）R4R5R1H＋R2R3C＝CR4R5＋ZnO 熱分解反応は、下記のように６員環をなす転移状態を
経る一分子反応機構によって進行すると提案されてい
る。アシビーらは、メチルマグネシウムｔ−ブトキシド
が加熱されると、熱分解反応とともに昇華も起こると報
告した； 酸化マグネシウム膜を製造する従来の化学蒸着法におい
ては、前記アルキルマグネシウムアルコキシドが用いら
れていないが、これは、オールドがその研究論文にアシ
ビーらの結果を言及した時点までこの反応が当該分野の
材料学者に知られていなかったことと、アルキルマグネ
シウムアルコキシドが容易に入手できなかったためであ
ると推定される。それにもかかわらず、本発明者らは、
化学蒸着法によって単結晶基質上に汚染されていない純
粋な酸化マグネシウム膜を形成するための前駆体として
アルキルマグネシウムアルコキシドを用いると成功の可
能性が多いと考えた。
経る一分子反応機構によって進行すると提案されてい
る。アシビーらは、メチルマグネシウムｔ−ブトキシド
が加熱されると、熱分解反応とともに昇華も起こると報
告した； 酸化マグネシウム膜を製造する従来の化学蒸着法におい
ては、前記アルキルマグネシウムアルコキシドが用いら
れていないが、これは、オールドがその研究論文にアシ
ビーらの結果を言及した時点までこの反応が当該分野の
材料学者に知られていなかったことと、アルキルマグネ
シウムアルコキシドが容易に入手できなかったためであ
ると推定される。それにもかかわらず、本発明者らは、
化学蒸着法によって単結晶基質上に汚染されていない純
粋な酸化マグネシウム膜を形成するための前駆体として
アルキルマグネシウムアルコキシドを用いると成功の可
能性が多いと考えた。
発明の要約 したがって、本発明の目的は、単結晶基質上に被膜さ
れる、炭素をほとんど含まない酸化マグネシウム膜の新
規で簡単な製造方法を提供することである。
れる、炭素をほとんど含まない酸化マグネシウム膜の新
規で簡単な製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、炭素をほとんど含まないことを
特徴とする酸化マグネシウム膜で被膜された単結晶を提
供することである。
特徴とする酸化マグネシウム膜で被膜された単結晶を提
供することである。
本発明の一つの実施態様によって、酸素とマグネシウ
ムを1:1の原子比率で含有する有機マグネシウム化合物
を250℃以上に加熱した基質と接触させることを含むこ
とを特徴とする、基質上に酸化マグネシウム膜を形成す
る方法が提供される。
ムを1:1の原子比率で含有する有機マグネシウム化合物
を250℃以上に加熱した基質と接触させることを含むこ
とを特徴とする、基質上に酸化マグネシウム膜を形成す
る方法が提供される。
発明の詳細な説明 本発明に用いるのに適合な有機マグネシウム化合物
は、マグネシウムと酸素を1:1の比率で含有し、好まし
くは150℃以下で昇華するものである。本発明を行うの
に特に好ましい有機マグネシウム化合物は、Ｒ−Mg−O
R′の構造を有するアルキルマグネシウムアルコキシド
で、この際、ＲはC1-4アルキル基であり、Ｒ′はC2-8ア
ルキル基であり、さらに好ましくはＲはメチルまたはエ
チルであり、Ｒ′はC2-4アルキル基であり、最も好まし
くはＲメチルであり、Ｒ′はｔ−ブチル基である。
は、マグネシウムと酸素を1:1の比率で含有し、好まし
くは150℃以下で昇華するものである。本発明を行うの
に特に好ましい有機マグネシウム化合物は、Ｒ−Mg−O
R′の構造を有するアルキルマグネシウムアルコキシド
で、この際、ＲはC1-4アルキル基であり、Ｒ′はC2-8ア
ルキル基であり、さらに好ましくはＲはメチルまたはエ
チルであり、Ｒ′はC2-4アルキル基であり、最も好まし
くはＲメチルであり、Ｒ′はｔ−ブチル基である。
本発明に用いるのに適合なアルキルマグネシウムアル
コキシド誘導体は、公知の方法、たとえば、アシビーに
よって開示された方法によって合成できる［E.C.Ashby,
J.Nackashi,およびG.E.Parris,Journal of American Ch
emical Society,97,3162（10975）;S.Gupta,S.Sharma,
およびA.K.Narula,Journal of Organometallic Chemist
ry,452,1（1993）］。
コキシド誘導体は、公知の方法、たとえば、アシビーに
よって開示された方法によって合成できる［E.C.Ashby,
J.Nackashi,およびG.E.Parris,Journal of American Ch
emical Society,97,3162（10975）;S.Gupta,S.Sharma,
およびA.K.Narula,Journal of Organometallic Chemist
ry,452,1（1993）］。
本発明の一つの実施態様によって、有機マグネシウム
化合物を60ないし150℃で昇華させ、この蒸気を250℃以
上、好ましくは300ないし450℃範囲の温度に加熱した基
質の表面と接触させて酸化マグネシウム膜を蒸着し得
る。有機マグネシウム化合物の蒸気が基質と接触する前
に、この蒸気の温度は150℃未満、好ましくは100℃未満
に維持される。圧力は初期には10-5ないし10-4mbarの範
囲に維持され得るが、使用する装置によって、内部圧力
を酸化マグネシウムの蒸着反応が進行するにつれて初期
値の２ないし10倍の水準まで増加し得る。
化合物を60ないし150℃で昇華させ、この蒸気を250℃以
上、好ましくは300ないし450℃範囲の温度に加熱した基
質の表面と接触させて酸化マグネシウム膜を蒸着し得
る。有機マグネシウム化合物の蒸気が基質と接触する前
に、この蒸気の温度は150℃未満、好ましくは100℃未満
に維持される。圧力は初期には10-5ないし10-4mbarの範
囲に維持され得るが、使用する装置によって、内部圧力
を酸化マグネシウムの蒸着反応が進行するにつれて初期
値の２ないし10倍の水準まで増加し得る。
本発明を実施するのに使用し得る基質は、膜蒸着温
度、たとえば、350℃以上で安定な任意の無機固体であ
り、その例としては、ガラス、石英、ケイ素、ヒ化ガリ
ウム、酸化マグネシウム、ニオブ酸アルカリ金属、チタ
ン酸アルカリ土類金属、窒化ガリウムおよび窒化ニオブ
などを挙げることができ、これらのうち被膜された基質
を電子分野で使用しようとする場合にはケイ素およびヒ
化ガリウムの単結晶が好ましい。
度、たとえば、350℃以上で安定な任意の無機固体であ
り、その例としては、ガラス、石英、ケイ素、ヒ化ガリ
ウム、酸化マグネシウム、ニオブ酸アルカリ金属、チタ
ン酸アルカリ土類金属、窒化ガリウムおよび窒化ニオブ
などを挙げることができ、これらのうち被膜された基質
を電子分野で使用しようとする場合にはケイ素およびヒ
化ガリウムの単結晶が好ましい。
本発明の方法に従って単結晶基質上に蒸着された酸化
マグネシウム膜は、従来の方法によって製造された酸化
マグネシウム膜よりさらに少ない量の炭素を含有するこ
とを特徴とする。本発明のこのような優れた効果は、比
較的低温で起こるアルキルマグネシウムアルコキシド分
解反応が副反応がなく、容易であるという特性に基づ
く。酸化マグネシウム膜の蒸着の際、基質から容易に除
くことができ、炭素性残滓に転換し難いアルカンおよび
オレフィンのような既知の副産物が生成する。
マグネシウム膜は、従来の方法によって製造された酸化
マグネシウム膜よりさらに少ない量の炭素を含有するこ
とを特徴とする。本発明のこのような優れた効果は、比
較的低温で起こるアルキルマグネシウムアルコキシド分
解反応が副反応がなく、容易であるという特性に基づ
く。酸化マグネシウム膜の蒸着の際、基質から容易に除
くことができ、炭素性残滓に転換し難いアルカンおよび
オレフィンのような既知の副産物が生成する。
下記の実施例および比較例は本発明の特定態様を説明
するためのものであり、本発明の範囲を限定しない。
するためのものであり、本発明の範囲を限定しない。
各実施例および比較例において、有機マグネシウム化
合物で処理した後得られた被膜された基質は空気への露
出を最小にするために直ちにＸ線光電子スペクトロスコ
ープに移した。
合物で処理した後得られた被膜された基質は空気への露
出を最小にするために直ちにＸ線光電子スペクトロスコ
ープに移した。
実施例１ メチルマグネシウムｔ−ブトキシドを60℃で気化し、
キャリヤーガスを用いないで400℃に加熱されたSi（10
0）基質上に化学蒸着を実施した。蒸着を始めてから1.3
時間後にSi（100）基質の表面上に紫色の干渉色が見え
た際化学蒸着を止めた。蒸着された膜のＸ線光電子スペ
クトルには炭素以外に酸素およびマグネシウムによるピ
ークが観察され、ケイ素によるピークは観察されなかっ
た。これは酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面を完
全に覆ったことを示す。各元素による光電子ピークの面
積を比べることによって膜表面の元素組成がマグネシウ
ム：酸素：炭素＝1.00:1.17:0.38であることが分かっ
た。蒸着された膜のＸ線回折パターンは２θ＝36.96、4
2.98、62.36゜位置のピークを示し、これは酸化マグネ
シウム膜が結晶性であることを示す。
キャリヤーガスを用いないで400℃に加熱されたSi（10
0）基質上に化学蒸着を実施した。蒸着を始めてから1.3
時間後にSi（100）基質の表面上に紫色の干渉色が見え
た際化学蒸着を止めた。蒸着された膜のＸ線光電子スペ
クトルには炭素以外に酸素およびマグネシウムによるピ
ークが観察され、ケイ素によるピークは観察されなかっ
た。これは酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面を完
全に覆ったことを示す。各元素による光電子ピークの面
積を比べることによって膜表面の元素組成がマグネシウ
ム：酸素：炭素＝1.00:1.17:0.38であることが分かっ
た。蒸着された膜のＸ線回折パターンは２θ＝36.96、4
2.98、62.36゜位置のピークを示し、これは酸化マグネ
シウム膜が結晶性であることを示す。
実施例２ メチルマグネシウムｔ−ブトキシドを60℃で気化し、
350℃に加熱されたSi（100）基質上に18.5時間化学蒸着
を実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペクトルで
は、マグネシウムと酸素と炭素によるピーク以外に基質
であるケイ素によるピークが観察された。膜表面の元素
組成はマグネシウム：酸素：炭素：ケイ素＝1.00:0.92:
0.28:0.43であった。これは酸化マグネシウム膜の厚さ
が非常に薄いか、または基質が酸化マグネシウムで完全
に被膜されていないためであると判断される。
350℃に加熱されたSi（100）基質上に18.5時間化学蒸着
を実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペクトルで
は、マグネシウムと酸素と炭素によるピーク以外に基質
であるケイ素によるピークが観察された。膜表面の元素
組成はマグネシウム：酸素：炭素：ケイ素＝1.00:0.92:
0.28:0.43であった。これは酸化マグネシウム膜の厚さ
が非常に薄いか、または基質が酸化マグネシウムで完全
に被膜されていないためであると判断される。
実施例３ メチルマグネシウムｔ−ブトキシドを60℃で気化し、
300℃に加熱されたSi（100）基質上に19時間化学蒸着を
実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペクトルではマ
グネシウムと酸素と炭素によるピーク以外にケイ素によ
るピークが観察された。膜表面の元素組成はマグネシウ
ム：酸素：炭素：ケイ素＝1.00:1.28:0.62:1.15であっ
た。
300℃に加熱されたSi（100）基質上に19時間化学蒸着を
実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペクトルではマ
グネシウムと酸素と炭素によるピーク以外にケイ素によ
るピークが観察された。膜表面の元素組成はマグネシウ
ム：酸素：炭素：ケイ素＝1.00:1.28:0.62:1.15であっ
た。
実施例４ メチルマグネシウムｔ−ブトキシドを60℃で気化し、
400℃に加熱されたGaAs（100）基質上に５時間化学蒸着
を実施した。膜のＸ線光電子スペクトルにガリウムと砒
素によるピークが現れていないことから酸化マグネシウ
ム膜が基質を完全に覆っていることが分かった。膜表面
の元素組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.00:1.12:0.
38であった。
400℃に加熱されたGaAs（100）基質上に５時間化学蒸着
を実施した。膜のＸ線光電子スペクトルにガリウムと砒
素によるピークが現れていないことから酸化マグネシウ
ム膜が基質を完全に覆っていることが分かった。膜表面
の元素組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.00:1.12:0.
38であった。
実施例５ メチルマグネシウムイソプロポキシドを60℃で気化
し、400℃に加熱されたSi（100）基質上に３時間化学蒸
着を実施した。膜表面の元素組成はマグネシウム：酸
素：炭素：ケイ素＝1.00:0.91:0.31:0.02であった。前
記結果は酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面をほと
んど完全に覆ったことを示す。
し、400℃に加熱されたSi（100）基質上に３時間化学蒸
着を実施した。膜表面の元素組成はマグネシウム：酸
素：炭素：ケイ素＝1.00:0.91:0.31:0.02であった。前
記結果は酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面をほと
んど完全に覆ったことを示す。
実施例６ エチルマグネシウムｔ−ブトキシドを110℃で気化
し、400℃に加熱されたSi（100）基質上に３時間化学蒸
着を実施した。膜のＸ線光電子スペクトルにケイ素によ
るピークが現れていないことから、酸化マグネシウム膜
がケイ素基質の表面を完全に覆っていることが分かっ
た。膜表面の元素組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.
00:1.13:0.56であった。
し、400℃に加熱されたSi（100）基質上に３時間化学蒸
着を実施した。膜のＸ線光電子スペクトルにケイ素によ
るピークが現れていないことから、酸化マグネシウム膜
がケイ素基質の表面を完全に覆っていることが分かっ
た。膜表面の元素組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.
00:1.13:0.56であった。
比較例１ ビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナ
ト）マグネシウムを90℃で気化し、400℃に加熱されたS
i（100）基質上に９時間化学蒸着を実施した。蒸着を始
めてから９時間の間、基質の表面では何らかの変化も肉
眼で観察されなかった。Ｘ線光電子スペクトルにはマグ
ネシウムによるピークがほとんど見えないため（ケイ
素：マグネシウム＝1.00:0.01）、このような条件下で
は酸化マグネシウム膜が形成されていないことが分か
る。
ト）マグネシウムを90℃で気化し、400℃に加熱されたS
i（100）基質上に９時間化学蒸着を実施した。蒸着を始
めてから９時間の間、基質の表面では何らかの変化も肉
眼で観察されなかった。Ｘ線光電子スペクトルにはマグ
ネシウムによるピークがほとんど見えないため（ケイ
素：マグネシウム＝1.00:0.01）、このような条件下で
は酸化マグネシウム膜が形成されていないことが分か
る。
比較例２ ビス（2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナ
ト）マグネシウムを120℃で気化し、酸素キャリヤーガ
スで運搬して500℃に加熱されたSi（100）基質上に２時
間化学蒸着を実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペ
クトルにケイ素によるピークが観察されていないことか
ら酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面を完全に覆っ
ていることが分かった。膜表面の元素組成はマグネシウ
ム：酸素：炭素＝1.00:1.70:0.69であった。酸化マグネ
シウム膜の蒸着を酸素キャリヤーガスを用いて500℃で
行ったにも拘らず、その膜の炭素含量が実施例１ないし
６において300ないし400℃で酸素ガスを使用しないで蒸
着した酸化マグネシウム膜の炭素含量よりはるかに高い
ことが観察された。
ト）マグネシウムを120℃で気化し、酸素キャリヤーガ
スで運搬して500℃に加熱されたSi（100）基質上に２時
間化学蒸着を実施した。蒸着された膜のＸ線光電子スペ
クトルにケイ素によるピークが観察されていないことか
ら酸化マグネシウム膜がケイ素基質の表面を完全に覆っ
ていることが分かった。膜表面の元素組成はマグネシウ
ム：酸素：炭素＝1.00:1.70:0.69であった。酸化マグネ
シウム膜の蒸着を酸素キャリヤーガスを用いて500℃で
行ったにも拘らず、その膜の炭素含量が実施例１ないし
６において300ないし400℃で酸素ガスを使用しないで蒸
着した酸化マグネシウム膜の炭素含量よりはるかに高い
ことが観察された。
比較例３ 実施例１ないし６と比較例１および２の酸化マグネシ
ウム膜と比べるための、標準として、市販の酸化マグネ
シウム単結晶をＸ線光電子スペクトルで測定した。購入
したままの酸化マグネシウム単結晶のＸ線光電子スペク
トルには炭素原子による大きいピークが現れた。この酸
化マグネシウム単結晶を硝酸と過酸化水素の塩酸溶液で
洗浄した場合、炭素原子によるピークが著しく小さくな
ったが、完全には消えなかった。洗浄した結晶表面の原
子組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.00:1.15:0.25で
あった。1:1:0という理論的な値の代りに、前記比率を
実質的に純粋な酸化マグネシウムの代表値として見なさ
なければならないであろう。このような基準に基づい
て、実施例１、２、４および５で製造された膜は、低い
炭素含量を有する実質的に純粋な酸化マグネシウムから
なっていると判断される。
ウム膜と比べるための、標準として、市販の酸化マグネ
シウム単結晶をＸ線光電子スペクトルで測定した。購入
したままの酸化マグネシウム単結晶のＸ線光電子スペク
トルには炭素原子による大きいピークが現れた。この酸
化マグネシウム単結晶を硝酸と過酸化水素の塩酸溶液で
洗浄した場合、炭素原子によるピークが著しく小さくな
ったが、完全には消えなかった。洗浄した結晶表面の原
子組成はマグネシウム：酸素：炭素＝1.00:1.15:0.25で
あった。1:1:0という理論的な値の代りに、前記比率を
実質的に純粋な酸化マグネシウムの代表値として見なさ
なければならないであろう。このような基準に基づい
て、実施例１、２、４および５で製造された膜は、低い
炭素含量を有する実質的に純粋な酸化マグネシウムから
なっていると判断される。
実施例および比較例の実験条件および結果を表１に示
す。
す。
前述した本発明によって、極めて低い炭素含量を有す
る結晶性酸化マグネシウム膜を従来の化学蒸着法に用い
られた温度よりさらに低温において酸素なしで製造でき
る。
る結晶性酸化マグネシウム膜を従来の化学蒸着法に用い
られた温度よりさらに低温において酸素なしで製造でき
る。
本発明を前記特定実施態様と関連させて記述したが、
添付した請求の範囲によって定義される本発明の範囲内
で、当該分野の熟練者が本発明を多様に変形および変化
させ得ることは勿論である。
添付した請求の範囲によって定義される本発明の範囲内
で、当該分野の熟練者が本発明を多様に変形および変化
させ得ることは勿論である。
フロントページの続き (72)発明者 クー スー ジン 大韓民国 タエグ 704−400 タルソ− ク ウォルソン−ドン ポスン アパー トメント 109−302 (56)参考文献 特開 平５−9007（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/40 C01F 5/06 C30B 29/06 C30B 29/42 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (9)
- 【請求項１】酸素とマグネシウムを1:1の原子比率で含
有する有機マグネシウム化合物を250℃以上に加熱され
た基質と接触させることを含む、酸化マグネシウム膜で
基質を被膜する方法。 - 【請求項２】基質が300ないし450℃範囲の温度に加熱さ
れている請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】有機マグネシウム化合物が150℃以下で昇
華可能である請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】有機マグネシウム化合物が、ＲがC1-4アル
キル基であり、Ｒ′がC2-8アルキル基である式Ｒ−Mg−
OR′の構造を有するアルキルマグネシウムアルコキシド
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】有機マグネシウム化合物が、Ｒがメチルま
たはエチルであり、Ｒ′がC2-4アルキル基である化学式
Ｒ−Mg−OR′の構造を有するアルキルマグネシウムアル
コキシドである請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】Ｒがメチルであり、Ｒ′がｔ−ブチルであ
る請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】基質がケイ素またはヒ化ガリウムの単結晶
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】請求項１の方法に従って製造された酸化マ
グネシウム膜で被膜されたケイ素単結晶。 - 【請求項９】請求項１の方法に従って製造された酸化マ
グネシウム膜で被膜されたヒ化ガリウム単結晶。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950019528A KR0139840B1 (ko) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 산소와 마그네슘이 일대일의 비로 들어 있는 마그네슘 유도체를 사용하여 산화마그네슘을 기질 위에 피막하는 방법 |
| KR1995/19528 | 1995-07-04 | ||
| PCT/KR1996/000102 WO1997002368A1 (en) | 1995-07-04 | 1996-07-03 | Process for the preparation of magnesium oxide films using organomagnesium compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10510326A JPH10510326A (ja) | 1998-10-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09505024A Expired - Fee Related JP3101880B2 (ja) | 1995-07-04 | 1996-07-03 | 有機マグネシウム化合物を用いた酸化マグネシウム膜の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5955146A (ja) |
| EP (1) | EP0836654B1 (ja) |
| JP (1) | JP3101880B2 (ja) |
| KR (1) | KR0139840B1 (ja) |
| CA (1) | CA2225620C (ja) |
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| KR100695760B1 (ko) * | 2005-08-23 | 2007-03-19 | 학교법인 인제학원 | 산화마그네슘 코팅된 티탄산바륨 입자 및 초음파를사용하는 그의 제조방법 |
| US20090008725A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | International Business Machines Corporation | Method for deposition of an ultra-thin electropositive metal-containing cap layer |
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|---|---|---|---|---|
| US4382980A (en) * | 1979-03-07 | 1983-05-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Magnesium compositions and process for forming MGO film |
| US4297150A (en) * | 1979-07-07 | 1981-10-27 | The British Petroleum Company Limited | Protective metal oxide films on metal or alloy substrate surfaces susceptible to coking, corrosion or catalytic activity |
| US5258204A (en) * | 1992-06-18 | 1993-11-02 | Eastman Kodak Company | Chemical vapor deposition of metal oxide films from reaction product precursors |
| EP0574807A1 (en) * | 1992-06-18 | 1993-12-22 | Eastman Kodak Company | Chemical vapor deposition of metal oxide films |
| DE4221659C2 (de) * | 1992-07-02 | 2001-08-09 | Michael Veith | Flüchtige, metallorganische Alkoxide und ihre Verwendung zur Herstellung von Mikrokompositen aus Keramik und Metall |
| JP2799134B2 (ja) * | 1992-09-22 | 1998-09-17 | 三菱電機株式会社 | チタン酸バリウムストロンチウム系誘電体薄膜用ｃｖｄ原料およびメモリー用キャパシタ |
| CA2113366C (en) * | 1993-01-15 | 2005-11-08 | George A. Coffinberry | Coated articles and method for the prevention of fuel thermal degradation deposits |
| US5656329A (en) * | 1995-03-13 | 1997-08-12 | Texas Instruments Incorporated | Chemical vapor deposition of metal oxide films through ester elimination reactions |
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- 1995-07-04 KR KR1019950019528A patent/KR0139840B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-03 WO PCT/KR1996/000102 patent/WO1997002368A1/en active IP Right Grant
- 1996-07-03 DE DE69617243T patent/DE69617243T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-03 CA CA002225620A patent/CA2225620C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-03 JP JP09505024A patent/JP3101880B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-03 EP EP96922272A patent/EP0836654B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-03 US US08/981,388 patent/US5955146A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH10510326A (ja) | 1998-10-06 |
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| DE69617243D1 (de) | 2002-01-03 |
| EP0836654B1 (en) | 2001-11-21 |
| WO1997002368A1 (en) | 1997-01-23 |
| KR970006168A (ko) | 1997-02-19 |
| US5955146A (en) | 1999-09-21 |
| CA2225620C (en) | 2001-03-06 |
| CA2225620A1 (en) | 1997-01-23 |
| KR0139840B1 (ko) | 1999-02-18 |
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