JP3106898B2 - ビスマス含有膜の形成方法 - Google Patents
ビスマス含有膜の形成方法Info
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Description
法に係り、特に、超伝導材料、強誘電体材料、半導体薄
膜材料等として有用な特定組成を有するビスマス又はビ
スマス酸化物薄膜を有機金属化学蒸着法(Metalorganic
ChemicalVapor Deposition:以下「MOCVD法」と称
す。)により形成する方法に関する。
体薄膜材料等の各種ビスマス又はビスマス酸化物薄膜を
MOCVD法により形成するに際して用いられるビスマ
ス蒸着原料としては、下記構造式(A)で表されるトリ
フェニルビスマス又は下記構造式(B)で表されるトリ
−o−メチルフェニルビスマスからなる有機ビスマス化
合物が知られている。
によりビスマス薄膜を形成するには、例えば、図1の概
略説明図に示す如く、反応炉8内に設けたヒーター7上
に基板6を置き、一方、この反応炉8と連接して設けた
加熱炉3内で、気化容器2内の上記有機ビスマス化合物
からなる蒸着原料1を気化させ、得られた蒸気を配管4
から導入されるAr,N2等のキャリアガスで反応炉8
内に送給して拡散させ、加熱基板6上にビスマスを析出
させる。この際に反応ガスとしてO2,N2O,オゾン
等の酸化性ガスを、配管5から反応炉8に導入すること
によりビスマス酸化物を析出させることもできる。な
お、図中、9は真空引配管、Pは圧力計である。この方
法は熱分解型MOCVD法と称される。
型MOCVD法の蒸着原料として従来用いられている有
機ビスマス化合物のうち、前記構造式(A)で示される
有機ビスマス化合物は、気化の際の加熱温度に対して不
安定で、気化における加熱の際に、図1中の気化容器2
内にて、気化の他に有機ビスマス化合物が熱分解反応を
起こすなど、化合物の熱安定性の面で問題がある。ま
た、前記構造式(B)で示される有機ビスマス化合物
は、構造式(A)で示される有機ビスマス化合物に比べ
て熱安定性に優れるものの、昇華温度、即ち蒸発温度と
分解温度に顕著な差がなく、結果として成膜の際のコン
トロールが困難で、再現性良く均一でかつ安定した成膜
速度が得られないという欠点がある。また、前記構造式
(A),(B)の化合物を用いてビスマス及びビスマス
酸化物を析出させるためには、基板を550℃以上の高
温に加熱することが必要とされる。
解型MOCVD法等のMOCVD法によるビスマス及び
ビスマス酸化物薄膜の形成に際し、気化安定性に優れ、
450〜550℃という比較的低温で均一かつ安定した
成膜速度を再現性良く得ることができる有機ビスマス化
合物を用いてビスマス及びビスマス酸化物薄膜を形成す
る方法を提供することを目的とする。
の形成方法は、下記一般式(I)で表される有機ビスマ
ス化合物を用いて有機金属化学蒸着法により、特定組成
を有するビスマス含有膜を形成することを特徴とする。
2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐状のアルキル基、炭
素数1〜4の直鎖又は分岐状のフッ化アルキル基、水素
原子又はフッ素原子を示し、R1とR2とは互いに異な
っていても良く、同一であっても良い。)
有機ビスマス化合物が下記構造式で表されるビス[ジ
−p−エチルフェニル]ジビスマス(以下「(D−p−
EtPh)DBi」と略記する。)であることを特徴と
する。
有機ビスマス化合物が下記構造式で表されるビス[ジ
−m−フルオロフェニル]ジビスマス(以下「(D−m
−FPh)DBi」と略記する。)であることを特徴と
する。
有機ビスマス化合物が下記構造式で表されるビス[ジ
−p−メチル−m−フルオロフェニル]ジビスマス(以
下「(D−p−Me−m−FPh)DBi」と略記す
る。)であることを特徴とする。
解型MOCVD法を含め、その他のMOCVD法により
ビスマス及びビスマス酸化物薄膜を作製するに際して、
気化速度が均一で、かつ気化の際の安定性に優れた高純
度なビスマス及びビスマス酸化物薄膜形成用蒸着原料を
見出すべく研究を行った結果、上記一般式(I)で表さ
れる有機ジビスマス化合物を蒸着原料として用いると、
一般の既存化合物として知られている前記構造式
(A),(B)で表される従来のフェニルモノビスマス
化合物に比べて、優れた揮発性を示し、安定した気化速
度を得ることが可能になると共に、450〜550℃と
いう低温でビスマス及びビスマス酸化物の成膜が可能と
いう知見を得、本発明を完成させた。
記一般式(I)において、R1としては、好ましくは水
素、メチル基、エチル基等が挙げられる。また、R2と
しては、好ましくは水素又はフッ素等が挙げられ、R1
とR2のいずれか一方が水素である場合、他方は水素以
外の置換基であることが好ましい。
としては、前記構造式で示される(D−p−EtP
h)DBi,前記構造式で示される(D−m−FP
h)DBi,又は、前記構造式で示される(D−p−
Me−m−FPh)DBiが挙げられる。
実施例に示されるように、三塩化ビスマスと、対応する
置換基R1,R2を有するフェニルマグネシウムブロミ
ドとを反応させることにより合成することができる。
物を蒸着原料として用いて、従来の有機ビスマス化合物
と同様の操作で熱分解型MOCVD法等のMOCVD法
により、ビスマス及びビスマス酸化物薄膜を形成するこ
とができる。
ェニル基を導入した、嵩高く、気化安定性の良いテトラ
フェニルジビスマス化合物であるため、前記構造式
(A),(B)で表される従来の有機ビスマス化合物よ
りも安定した気化速度で気化し、低温でのビスマス及び
ビスマス酸化物の成膜が可能となる。
説明する。
気を行った乾燥ジエチルエーテル200mlを注ぎ、サ
スペンジョン溶液とし、この溶液に、p−エチルフェニ
ルマグネシウムブロミド150ml(0.15Mジエチ
ルエーテル溶液)を撹拌しながら添加した。更に、水1
50mlを1滴づつ滴下し、反応系を30分間撹拌した
後、希塩酸150mlを添加した。有機層を分離後、濃
縮して、白色粉末6.2gを得た。精製は、昇華により
行い(90℃/2torr)、前記構造式で示される
(D−p−EtPh)DBiの白色粉末3.0gを得た
(融点140℃付近)。得られた有機ビスマス化合物の
同定は、NMR、MS及びIRにより行った。1 H-NMR(CDCl3);δ(CH2)2.31,δ(CH3)0.52,δ(o-C6
H4)6.05, δ(m-C6H4)6.65 MS(m/z):836 IR(cm−1):3050-2850,2000-1660,1210-1190,1125,105
0,810
ロミドの代りに、m−フルオロフェニルマグネシウムブ
ロミドを用いたこと以外は同一の条件で、前記構造式
で示される(D−m−FPh)DBiの微黄色粉末を得
た(融点62℃付近)。1 H-NMR(CDCl3);δ(p-C6H4)6.52, δ(o-C6H4)6.9
9, δ(m-C6H4)6.92 MS(m/z):797 IR(cm−1):1210,1580,1470,840,780,680
ロミドの代りに、p−メチル−m−フルオロフェニルマ
グネシウムブロミドを用いたこと以外は同一の条件で、
前記構造式で示される(D−p−Me−m−FPh)
DBiの白色粉末を得た(融点110℃付近)。1 H-NMR(CDCl3);δ(CH3)2.10,δ(o-C6H3)6.95, δ
(m-C6H3)6.69 MS(m/z):853 IR(cm−1):3200-2830,1560,1480-1460,1390,1220,990,
860,810
ニルマグネシウムブロミドの代りに、ブロモベンゼン及
びo−ブロモトルエンを用いたこと以外は同一の条件
で、前記構造式(A)及び(B)で示される従来の有機
ビスマス化合物をそれぞれ合成した。
来有機ビスマス化合物(A)(トリ−o−メチルフェニ
ルビスマス)の気化特性を評価する目的で熱重量曲線
(昇温速度10℃/min,乾燥アルゴン雰囲気)を図
2〜5に示した。
を各々用いて、図1に示す装置により、熱分解型MOC
VD法に従って、下記条件にて酸化ビスマス薄膜の作製
を行い、10分毎の膜厚を測定した。膜厚は、膜の断面
SEM像から測定した。この測定結果を表1,2に示し
た。
即ち、本発明有機ビスマス化合物は室温から約340℃
までの温度で完全に気化させることが可能であるが、一
方、従来有機ビスマス化合物は気化終了の際、約10%
程の残留物が生成している。このことから、本発明有機
ビスマス化合物は、気化安定性に優れることが明らかで
ある。
ある。即ち、本発明有機ビスマス化合物は、成膜時間に
対しほぼ一定の割合で膜厚が増加し、かつ、その成膜速
度も従来有機ビスマス化合物に比べて速いのに対し、従
来有機ビスマス化合物の場合は、基板温度450℃の低
温では成膜不可能であり、また、基板温度550℃で
は、成膜時間において40分を超えた頃から成膜量の減
少傾向が顕著になる。
場合は、図1に示す装置の気化容器内には分解ビスマス
の生成が見られなかったのに対し、従来有機ビスマス化
合物の場合には分解ビスマスの生成が認められた。これ
より、本発明有機ビスマス化合物は、気化容器内で分解
することなしに成膜時間に対し一定の速度で気化し、ま
た、従来有機ビスマス化合物より450〜550℃とい
う低温で成膜可能な有機ビスマス化合物であることを示
している。
ビスマス化合物は、高蒸気圧で気化安定性に優れ、安定
な気化速度を有しており、従って、本発明によればMO
CVD法により450〜550℃という低温で均一かつ
緻密なビスマス及びビスマス酸化物薄膜を成膜すること
ができ、超伝導材料、強誘電体材料、半導体薄膜材料等
として有用な特定組成のビスマス含有薄膜の製造にも有
効に利用することができる。
面図である。
h)DBiの熱重量曲線を示すグラフである。
DBiの熱重量曲線を示すグラフである。
−FPh)DBiの熱重量曲線を示すグラフである。
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記一般式(I)で表される蒸気圧の高
い有機ビスマス化合物を用いて有機金属化学蒸着によ
り、特定組成を有するビスマス含有膜を形成することを
特徴とするビスマス含有膜の形成方法。 【化1】 (ただし、上記(I)式中、R1,R2は、炭素数1〜
4の直鎖又は分岐状のアルキル基、炭素数1〜4の直鎖
又は分岐状のフッ化アルキル基、水素原子又はフッ素原
子を示し、R1とR2とは互いに異なっていても良く、
同一であっても良い。) - 【請求項2】 有機ビスマス化合物が、下記構造式で
表されるビス[ジ−p−エチルフェニル]ジビスマスで
あることを特徴とする請求項1に記載のビスマス含有膜
の形成方法。 【化2】 - 【請求項3】 有機ビスマス化合物が、下記構造式で
表されるビス[ジ−m−フルオロフェニル]ジビスマス
であることを特徴とする請求項1に記載のビスマス含有
膜の形成方法。 【化3】 - 【請求項4】 有機ビスマス化合物が、下記構造式で
表されるビス[ジ−p−メチル−m−フルオロフェニ
ル]ジビスマスであることを特徴とする請求項1に記載
のビスマス含有膜の形成方法。 【化4】
Priority Applications (1)
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JP07075361A JP3106898B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | ビスマス含有膜の形成方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08269717A JPH08269717A (ja) | 1996-10-15 |
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---|---|---|---|---|
GB0302655D0 (en) * | 2003-02-05 | 2003-03-12 | Univ Cambridge Tech | Deposition of layers on substrates |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP07075361A patent/JP3106898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Title |
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Chem.Soc.42[6]p.695−698 |
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