JP3383330B2 - Method for producing metal composite oxide film - Google Patents

Method for producing metal composite oxide film

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JP3383330B2
JP3383330B2 JP25324092A JP25324092A JP3383330B2 JP 3383330 B2 JP3383330 B2 JP 3383330B2 JP 25324092 A JP25324092 A JP 25324092A JP 25324092 A JP25324092 A JP 25324092A JP 3383330 B2 JP3383330 B2 JP 3383330B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物系超電導体や誘
電体などの金属複合酸化物膜を、化学気相析出法(以
下、CVD法と略記する)によって形成する方法に関
し、さらに詳しくは、該金属複合酸化物膜を形成する金
属種の原料のすべてに、該金属の高純度β−ジケトネー
ト金属錯体のみを用いる金属複合酸化物膜の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal composite oxide film such as an oxide-based superconductor or a dielectric by a chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as a CVD method), and more specifically. Relates to a method for producing a metal composite oxide film, in which only a high-purity β-diketonate metal complex of the metal is used as a raw material of all metal species forming the metal composite oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、酸化物系のセラミックス薄膜ある
いは層状セラミックス等の製造方法としてCVD法が有
力な手段として用いられるようになり、その研究も盛ん
に行われている。例えば、YBa2 Cu3 x などの酸
化物系超電導体やPbLaZrTiOy (PLZT)な
どの強誘電体の薄膜の製造、あるいはLSI、光IC等
の集積回路の製造工程においてもCVD法が採用されて
いる。そしてその気相源としては、金属酸化物を構成す
る金属元素のアルキル化合物(例えばPb(C
2H5 4 )やアルコキシド化合物(例えばZr(i−O
3 7 4 )、あるいは、β−ジケトン(R1 −CO
−CH2 −CO−R2 )の金属錯体などが用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, the CVD method has come to be used as a promising means for producing oxide-based ceramic thin films or layered ceramics, and its research has been actively conducted. For example, the CVD method is also used in the production of oxide-based superconductors such as YBa 2 Cu 3 O x and ferroelectric thin films such as PbLaZrTiO y (PLZT), or in the production process of integrated circuits such as LSI and optical ICs. ing. As the vapor phase source, an alkyl compound of a metal element (for example, Pb (C
2 H 5 ) 4 ) and alkoxide compounds (for example, Zr (iO)
C 3 H 7 ) 4 ) or β-diketone (R 1 -CO
A metal complex such as —CH 2 —CO—R 2 ) is used.

【0003】β−ジケトンの金属錯体は、揮発性が良
く、その結合が配位結合で弱いため反応性にも優れてい
て、CVD法の気相源として好適である。このようなβ
−ジケトネート金属錯体のCVD法用の原料としての有
用性については、オザワ(T.OZAWA)(サーモキミカ
アクタ(Thermochimica Acta),174巻(1991
年)が詳しく解析している。
The metal complex of β-diketone has good volatility, and its bond is weak due to a coordinate bond, so that it is also excellent in reactivity and is suitable as a vapor phase source for the CVD method. Such β
-For the usefulness of the diketonate metal complex as a raw material for the CVD method, see T.OZAWA (Thermokimika
Actor (Thermochimica Acta), Volume 174 (1991)
Year) has analyzed in detail.

【0004】しかしながら、β−ジケトン類の金属錯体
は、一般に空気中の水分や炭酸ガスの影響を受けて劣化
し、変質し易く、純度の高いものが得られ難いという問
題がある。例えば、ジピバロイルメタン((CH3 3
CCOCH2 COC(CH3 3、以下DPMと略記す
る)は代表的なβ−ジケトンであるが、その金属錯体で
あるBa(DPM)2 やSr(DPM)2 は、その純度
が、製法によって、さらには、合成時の製造条件あるい
は環境によってきわめて敏感に左右される。例えば、こ
れらの代表的な製法としては、BaやSrの塩化物水溶
液中で、アンモニアや水酸化ナトリウムなどの塩基性反
応促進剤を滴下しつつβ−ジケトンと反応させる方法が
知られている。しかしながらこの方法では、水溶液を経
由するため工程中で脱水することが困難であり、水分の
影響で純度の高い錯体が得られない。また、錯体中に残
った水分が、保存中に錯体を変質あるいは劣化させる原
因ともなる。このことは、図1に示すように熱重量分析
にも表われる。図1の曲線のように、低温領域で不純
物蒸発気化による重量減(不純物気化量)が認められた
り、キレート気化の後に蒸発残量が認められる。また、
キレート蒸発曲線も、曲線のような段階状を示し、単
一物質でないことが認められる場合もある。
However, metal complexes of β-diketones are generally deteriorated under the influence of moisture and carbon dioxide gas in the air, are easily deteriorated, and it is difficult to obtain a highly pure product. For example, dipivaloyl methane ((CH 3 ) 3
CCOCH 2 COC (CH 3 ) 3 , hereinafter abbreviated as DPM) is a typical β-diketone, but its metal complex Ba (DPM) 2 and Sr (DPM) 2 have different purities depending on the production method. Furthermore, it is extremely sensitive to the manufacturing conditions or environment during synthesis. For example, as a typical production method thereof, a method is known in which a basic reaction promoter such as ammonia or sodium hydroxide is added dropwise to a β-diketone in an aqueous chloride solution of Ba or Sr. However, in this method, it is difficult to dehydrate in the process because it passes through an aqueous solution, and a complex of high purity cannot be obtained due to the influence of water. In addition, the water remaining in the complex may cause deterioration or deterioration of the complex during storage. This is also shown in thermogravimetric analysis as shown in FIG. As shown by the curve in FIG. 1, weight reduction (impurity vaporization amount) due to vaporization of impurities in the low temperature region is observed, or residual vaporization amount is recognized after chelate vaporization. Also,
The chelate evaporation curve also shows a step like a curve, and it may be recognized that it is not a single substance.

【0005】純度の高いβ−ジケトネート金属錯体を得
るには、水分のない環境で合成する必要がある。本発明
者らによって既に提案されている特願平4−55693
号によれば、無水有機溶媒中でアルカリ土類金属とβ−
ジケトンとを、直接反応させることによって(無水直接
合成法)、アルカリ土類金属の高純度β−ジケトネート
錯体が得られる。この方法によれば図1の曲線に示す
ように、不純物気化量も蒸発残量も認められず、キレー
ト蒸発も一段の曲線となり、実質的に純度が100%の
錯体が得られる。従来、酸化物系超電導体(YBa2
3 x )を、β−ジケトネート金属錯体を原料として
CVD法によって作成するのが困難であったが、このよ
うな無水直接合成法によって得られた錯体を用いること
によって可能となった。
In order to obtain a highly pure β-diketonate metal complex, it is necessary to synthesize it in a water-free environment. Japanese Patent Application No. 4-55693 already proposed by the present inventors.
According to the publication, alkaline earth metals and β- in anhydrous organic solvents
By directly reacting with a diketone (anhydrous direct synthesis method), a highly pure β-diketonate complex of an alkaline earth metal can be obtained. According to this method, as shown by the curve in FIG. 1, neither the amount of vaporized impurities nor the residual amount of evaporation is recognized, and the chelate evaporation becomes a one-step curve, so that a complex having substantially 100% purity can be obtained. Conventionally, oxide-based superconductors (YBa 2 C
It was difficult to prepare u 3 O x ) by the CVD method using the β-diketonate metal complex as a raw material, but it became possible by using the complex obtained by such an anhydrous direct synthesis method.

【0006】ところで、CVD法はまた、強誘電体薄膜
の形成法としても最近盛んに研究されている。鉛含有ペ
ロブスカイト系のPbTiO3 、Pb(Zr,Ti)O
3 (以下、PZTと略記する)、(Pb,La)(Z
r,Ti)O3 (以下、PLZTと略記する)などの金
属複合酸化物膜は、集積回路のDRAMのキャパシタ材
料、不揮発性メモリ、赤外センサなどへの応用が期待さ
れている。そして、これらの薄膜作製法としてCVD法
が採用されている。(株)サイエンスフォーラム発行
「強誘電体薄膜集積化技術」(塩嵜忠 監修)第3章
(115頁)には最近の研究状況が詳しく記載されてい
る。それによれば、気相源として、Pb(DPM)2
ようなβ−ジケトネート金属錯体の他に、Pb(C2
5 4 のようなアルキル化合物やTi(i−O−C3
7 )のようなアルコキシド化合物なども使われている。
By the way, the CVD method has also been actively studied recently as a method for forming a ferroelectric thin film. Lead-containing perovskite-based PbTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O
3 (hereinafter abbreviated as PZT), (Pb, La) (Z
A metal composite oxide film such as r, Ti) O 3 (hereinafter abbreviated as PLZT) is expected to be applied to a capacitor material of a DRAM of an integrated circuit, a non-volatile memory, an infrared sensor and the like. Then, the CVD method is adopted as a method for producing these thin films. The recent research status is described in detail in Chapter 3 (p.115) of "Ferroelectric thin film integration technology" published by Science Forum Co., Ltd. (supervised by Tadashi Shiozaki). According to it, as a gas phase source, in addition to a β-diketonate metal complex such as Pb (DPM) 2 , Pb (C 2 H 2
5) alkyl compounds, such as 4 or Ti (i-O-C 3 H
Alkoxide compounds such as 7 ) are also used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
原料の成膜性に対する評価については、多くの場合には
DPMのようなβ−ジケトネート錯体の評価が高いが、
必ずしも明確な結論は得られていない。その主な原因
は、これら鉛含有ペロブスカイト系薄膜を構成する金属
のβ−ジケトネート錯体の高純度なものが、現状では容
易に得られなためであろう。CVD法による金属複合酸
化物薄膜の成膜においては、原料の純度が成膜性へ大き
く寄与する。したがって、同一金属であっても有機金属
の有機基の違いが成膜性へ及ぼす影響の評価は、原料の
高純度化の今後の研究成果にもかかっているものと考え
られる。
However, regarding the evaluation of the film-forming property of these raw materials, in most cases, β-diketonate complexes such as DPM are highly evaluated.
No clear conclusion has been reached. The main reason for this is probably that high-purity metal β-diketonate complexes constituting these lead-containing perovskite thin films cannot be easily obtained at present. In the film formation of a metal composite oxide thin film by the CVD method, the purity of raw materials greatly contributes to the film forming property. Therefore, it is considered that the evaluation of the influence of the difference in the organic group of the organic metal on the film-forming property even for the same metal depends on the future research results of the high-purity raw material.

【0008】β−ジケトネート錯体系の良好な揮発性と
反応性に加えて、アルキル鉛の毒性なども考慮すると、
鉛に関しては、Pb(DPM)2 を気相源として用いる
のが好ましい。そして、基板の大面積化により膜の均一
性を考慮すると、反応速度や拡散速度が同程度の原料を
用いることが望ましい。このことから、鉛含有ペロブス
カイト系強誘電体の成膜には、Pb(DPM)2 に合わ
せて、他のTi,Zr,Laも、β−ジケトネート錯体
系の原料を使うことが望まれていた。しかしながら現状
では、それらの錯体の高純度なものを得るのが必ずしも
容易ではないことから、PZTあるいはPZLTのCV
D法による成膜においては、これまでに構成元素すべて
をβ−ジケトン系の原料を使用した例がなかった。
In addition to the good volatility and reactivity of the β-diketonate complex system, the toxicity of alkyl lead is taken into consideration.
With regard to lead, it is preferable to use Pb (DPM) 2 as the gas phase source. Considering the uniformity of the film due to the increase in the area of the substrate, it is desirable to use raw materials having the same reaction rate and diffusion rate. From this, it has been desired to use the β-diketonate complex-based raw materials for other Ti, Zr, and La in addition to Pb (DPM) 2 in the film formation of the lead-containing perovskite-based ferroelectric. . However, under the present circumstances, it is not always easy to obtain a high-purity complex thereof, so that CV of PZT or PZLT is not easily obtained.
In the film formation by the D method, there has been no example of using β-diketone-based raw materials for all the constituent elements so far.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明はCVD法によっ
て金属複合酸化物膜を形成する方法において、気相源と
して、純度が99.0%以上のβ−ジケトネート金属錯
体を用いること特徴とするもので、それぞれ純度が9
9.0%以上のPb(DPM) 、Zr(DPM)
およびTi(DPM) (O−i−C を気
相源として用い、Pb(Zr Ti 1−X )O 膜を形
成することを特徴とする金属複合酸化物膜の製造方法、
およびそれぞれ純度が99.0%以上のPb(DPM)
、Zr(DPM) 、Ti(DPM) (O−i−C
、およびLa(DPM) を気相源として
用い、Pb 1−X La (Zr 1−Y Ti )O 膜を
形成することを特徴とする金属複合酸化物膜の製造方法
を提供する。
The present invention is characterized by using a β-diketonate metal complex having a purity of 99.0% or more as a vapor phase source in a method for forming a metal composite oxide film by a CVD method. Each with a purity of 9
9.0% or more of Pb (DPM) 2 , Zr (DPM) 4 ,
Gas and Ti a (DPM) 2 (O-i -C 3 H 7) 2
Used as Aiminamoto, Pb (Zr X Ti 1- X) O 3 film form
A method for producing a metal complex oxide film,
And Pb (DPM) each having a purity of 99.0% or more
2 , Zr (DPM) 4 , Ti (DPM) 2 (O-i-C)
3 H 7 ) 2 and La (DPM) 3 as a gas phase source
Using a Pb 1-X La X (Zr 1-Y Ti Y ) O 3 film.
Method of producing metal composite oxide film characterized by forming
I will provide a.

【0010】[0010]

【実施例】以下、β−ジケトンの代表例として、ジピバ
ロイルメタンを挙げ、また金属複合酸化膜の例としてP
ZT膜およびPLZT膜を挙げて、本発明を詳しく説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, dipivaloylmethane will be mentioned as a typical example of β-diketone, and P will be mentioned as an example of a metal composite oxide film.
The present invention will be described in detail with reference to ZT films and PLZT films.

【0011】本発明において気相源として用いられる純
度が99.0%以上のβ−ジケトネート金属錯体原料
は、本発明者らによってすでに提案されている以下の方
法により合成することができる。Pbについては、特願
平4−67440号によれば、高純度のジピバロイルメ
タン(DPM)の錯体:Pb(DPM)2 が得られる。
すなわち、脱水された有機溶媒中で、塩基性反応促進剤
の存在下、酢酸鉛とβ−ジケトンとを反応させ、得られ
た生成物を、有機溶媒中で再結晶法により精製すること
によって、純度99.5%以上の錯体が得られる。β−
ジケトンにジピバロイルメタン(DPM)を用いると、
実質的に純度100%のPb(DPM)2 が得られる。
The β-diketonate metal complex raw material having a purity of 99.0% or more used as a gas phase source in the present invention can be synthesized by the following method already proposed by the present inventors. Regarding Pb, according to Japanese Patent Application No. 4-67440, a highly pure dipivaloylmethane (DPM) complex: Pb (DPM) 2 can be obtained.
That is, in a dehydrated organic solvent, in the presence of a basic reaction accelerator, lead acetate is reacted with β-diketone, and the obtained product is purified by a recrystallization method in an organic solvent, A complex having a purity of 99.5% or more is obtained. β-
When dipivaloyl methane (DPM) is used as a diketone,
Pb (DPM) 2 of substantially 100% purity is obtained.

【0012】Zrについては、特願平4−1008号に
よれば、Zrの塩化物とβ−ジケトンとを、不活性ガス
雰囲気下、有機溶媒中で反応させることによって、高純
度のZrの錯体が得られる。β−ジケトンにジピバロイ
ルメタン(DPM)を用いると、実質的に純度100%
のZr(DPM)4 が得られる。
Regarding Zr, according to Japanese Patent Application No. 4-1008, a high-purity Zr complex is prepared by reacting a chloride of Zr with a β-diketone in an organic solvent under an inert gas atmosphere. Is obtained. When dipivaloylmethane (DPM) is used for β-diketone, the purity is substantially 100%.
Zr (DPM) 4 of is obtained.

【0013】Tiについては、特願平4−67441号
によれば、高純度のジピバロイルメタン(DPM)の錯
体;Ti(DPM)2 (O−i−C3 7 2 が得られ
る。すなわち、脱水された有機溶媒中で、テトラアルコ
キシチタンとβ−ジケトンとを直接反応させることによ
って、実質的に純度100%のTi(DPM)2 (O−
i−C3 7 2 が得られる。
Regarding Ti, according to Japanese Patent Application No. 4-67441, a high-purity dipivaloylmethane (DPM) complex; Ti (DPM) 2 (Oi-C 3 H 7 ) 2 is obtained. To be That is, by directly reacting tetraalkoxy titanium and β-diketone in a dehydrated organic solvent, Ti (DPM) 2 (O- having a purity of substantially 100% is obtained.
i-C 3 H 7) 2 is obtained.

【0014】Laについては、特願平4−227581
号によれば、Laの無水塩とβ−ジケトンとを、無水有
機溶媒中で、塩基性反応促進剤を用いて反応させ、純水
で洗浄後、真空乾燥することによって、純度99.0%
以上のLaの錯体が得られる。β−ジケトンにジピバロ
イルメタンを用いると、実質的に純度100%のLa
(DPM)3 が得られる。
Regarding La, Japanese Patent Application No. 4-227581
According to the publication, an anhydrous salt of La and a β-diketone are reacted in an anhydrous organic solvent with a basic reaction accelerator, washed with pure water, and vacuum dried to obtain a purity of 99.0%.
The above La complex is obtained. When dipivaloylmethane was used as the β-diketone, La with substantially 100% purity was obtained.
(DPM) 3 is obtained.

【0015】また本発明において、CVD法による成膜
は通常のCVD装置を用いて行うことができる。図3は
CVD装置の例を示したものである。図中符号1は恒温
槽、2は流量コントローラー、3は原料容器、4はヒー
ター、5はR.Fコイル、6はチャンバ、7はフィルタ
ー、8はポンプ、9は吸着式ガス処理装置、10は基板
をそれぞれ示す。この例の装置において、気相源となる
β−ジケトネート金属錯体は、それぞれ原料容器3,3
…に封入される。そして原料容器3,3…はそれぞれ所
定の温度に加熱され、内部のβ−ジケトネート金属錯体
が気化される。気化されたβ−ジケトネート金属錯体の
蒸気は、流量コントローラー2,2…を介して導入され
たArキャリアガスに同伴されて、それぞれチャンバ6
に供給される。一方、酸素ガスがチャンバ6直前でβ−
ジケトネート金属錯体蒸気の配管に導入され、これらの
蒸気とともにチャンバ6内に供給される。また、β−ジ
ケトネート金属錯体の蒸気が凝縮するのを防ぐために、
配管部分は恒温槽1によって、またチャンバ6前部はヒ
ーター4によって、それぞれ保温されている。チャンバ
6内には基板10が配置され、この基板10はR.Fコ
イル5によって加熱されるようになっている。またチャ
ンバ6内は、フィルター7を介してポンプ8,8によっ
て排気され、所定の圧力に保たれるようになっている。
さらにポンプ8,8の後には吸着式ガス処理装置9が設
けられている。そして、基板10が所定の温度に加熱さ
れ、チャンバ6内に原料ガスおよび酸素が導入されるこ
とによって、基板10上に金属複合酸化物膜が形成され
る。
Further, in the present invention, the film formation by the CVD method can be carried out by using an ordinary CVD apparatus. FIG. 3 shows an example of a CVD apparatus. In the figure, reference numeral 1 is a thermostat, 2 is a flow controller, 3 is a raw material container, 4 is a heater, and 5 is an R.I. F-coil, 6 is a chamber, 7 is a filter, 8 is a pump, 9 is an adsorption gas processing apparatus, and 10 is a substrate. In the apparatus of this example, the β-diketonate metal complex serving as the gas phase source is used as the raw material containers 3 and 3, respectively.
Enclosed in ... The raw material containers 3, 3, ... Are heated to a predetermined temperature, and the .beta.-diketonate metal complex inside is vaporized. The vaporized vapor of the β-diketonate metal complex is entrained in the Ar carrier gas introduced through the flow rate controllers 2, 2 ...
Is supplied to. On the other hand, oxygen gas is β-
The diketonate metal complex vapor is introduced into the pipe and is supplied into the chamber 6 together with these vapors. Further, in order to prevent the vapor of the β-diketonate metal complex from condensing,
The piping part is kept warm by the constant temperature bath 1, and the front part of the chamber 6 is kept warm by the heater 4. A substrate 10 is arranged in the chamber 6, and the substrate 10 is an R.V. It is adapted to be heated by the F coil 5. Further, the inside of the chamber 6 is exhausted by the pumps 8 and 8 through the filter 7 and is kept at a predetermined pressure.
Further, an adsorption type gas treatment device 9 is provided after the pumps 8, 8. Then, the substrate 10 is heated to a predetermined temperature, and the source gas and oxygen are introduced into the chamber 6, so that the metal complex oxide film is formed on the substrate 10.

【0016】以下原料合成例としてβ−ジケトネート金
属錯体の合成例について述べる。 (原料合成例1) Pb(DPM)2 の合成;無水メタノール680ml
に、DPM136gおよびNaOH29.5gを溶解し
た。一方、無水メタノールに酢酸鉛3水和物140gを
溶解した。次いで、これらの溶液を室温で混合して、白
色の沈殿を得た。この沈殿物をろ別して、無水メタノー
ル中で再結晶し、60℃で1時間、真空乾燥した。得ら
れたPb(DPM)2 の熱重量分析の結果を図2(a)
に示す。キレート蒸発量は100.0%であり、実質的
に純度100%のPb(DPM)2 であった。
As a raw material synthesis example, a synthesis example of a β-diketonate metal complex will be described below. (Raw material synthesis example 1) Synthesis of Pb (DPM) 2 ; anhydrous methanol 680 ml
Into, was dissolved 136 g of DPM and 29.5 g of NaOH. On the other hand, 140 g of lead acetate trihydrate was dissolved in anhydrous methanol. These solutions were then mixed at room temperature to give a white precipitate. The precipitate was filtered off, recrystallized in anhydrous methanol, and vacuum dried at 60 ° C. for 1 hour. The result of thermogravimetric analysis of the obtained Pb (DPM) 2 is shown in FIG.
Shown in. The amount of evaporated chelate was 100.0%, and it was substantially 100% pure Pb (DPM) 2 .

【0017】(原料合成例2) Zr(DPM)4 の合成;窒素ガスで置換した三ツ口フ
ラスコに無水メタノール500mlを入れ、ここにDP
M136gを溶解した。一方、塩化ジルコニウム(Zr
Cl4 )60gを無水メタノール500mlに溶解し、
窒素ガスで置換した滴下ロートに注入した。窒素雰囲気
中で、三ツ口フラスコ中のDPMのメタノール溶液を攪
拌しながら、これにZrCl4 溶液を上記ロートから徐
々に滴下した。滴下終了後、1時間攪拌を続けた。生成
した沈殿を濾過して回収し、メタノールで洗浄後、真空
乾燥した。得られたZr(DPM)4 の熱重量分析の結
果を図2(b)に示す。キレート蒸発量は、100.0
%であり、実質的に純度100%のZr(DPM)4
あった。
(Synthesis Example 2 of raw material) Synthesis of Zr (DPM) 4 ; 500 ml of anhydrous methanol was placed in a three-necked flask substituted with nitrogen gas, and DP was added thereto.
M136g was dissolved. On the other hand, zirconium chloride (Zr
Cl 4 ) 60 g is dissolved in anhydrous methanol 500 ml,
It was injected into a dropping funnel which was replaced with nitrogen gas. In a nitrogen atmosphere, while stirring the methanol solution of DPM in the three-necked flask, the ZrCl 4 solution was gradually added dropwise thereto from the funnel. After completion of dropping, stirring was continued for 1 hour. The generated precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and dried in vacuum. The result of thermogravimetric analysis of the obtained Zr (DPM) 4 is shown in FIG. 2 (b). Chelate evaporation is 100.0
%, And it was substantially 100% pure Zr (DPM) 4 .

【0018】(原料合成例3) Ti(DPM)2 (O−i−C3 7 2 の合成;チタ
ンテトライソプロポキシド(Ti(O−i−C3 7
4 )25gを、n−ヘキサン300gに溶解した。一
方、DPM32gを、n−ヘキサン300gに溶解し
た。このDPM溶液を25℃に保ち攪拌した。ここにT
i(O−i−C3 7 4 溶液を滴下して、1時間後に
昇温を開始し、69℃にした。この状態で5時間保持
し、その後ロータリーエバポレータを用いて濃縮し、イ
ソプロピルアルコールを蒸発除去した。ついで得られた
濃縮液を−20℃の冷凍庫中に置いて結晶化させた後、
生成物をろ過し、40℃で10時間真空乾燥した。得ら
れたTi(DPM)2 (O−i−C3 7 2 の熱重量
分析の結果を図2(c)に示す。キレート蒸発量は、1
00.0%であり、実質的に純度100%のTi(DP
M)2 (O−i−C3 7 2 であった。
(Raw material synthesis example 3) Synthesis of Ti (DPM) 2 (Oi-C 3 H 7 ) 2 ; titanium tetraisopropoxide (Ti (Oi-C 3 H 7 ))
4 ) 25 g was dissolved in 300 g of n-hexane. On the other hand, 32 g of DPM was dissolved in 300 g of n-hexane. This DPM solution was kept at 25 ° C. and stirred. T here
i (O-i-C 3 H 7) 4 solution was added dropwise, the temperature rise started after 1 hour, was 69 ° C.. This state was maintained for 5 hours, after which it was concentrated using a rotary evaporator to remove isopropyl alcohol by evaporation. Then, the obtained concentrate was placed in a freezer at −20 ° C. for crystallization,
The product was filtered and vacuum dried at 40 ° C. for 10 hours. The results of the obtained Ti (DPM) 2 (O- i-C 3 H 7) 2 thermogravimetric analysis shown in Figure 2 (c). Chelate evaporation is 1
00.0% and substantially 100% pure Ti (DP
M) 2 (O-i- C 3 H 7) was 2.

【0019】(原料合成例4) La(DPM)3 の合成;無水メタノール150ml
に、水酸化ナトリウム5.87gと、DPM27.05
gとを入れ、完全に溶解させた。一方、塩化ランタン
(LaCl3 )12.0gを無水メタノール50mlに
溶解させた。両液をよく混合し、約25℃に保持して、
約3時間攪拌し沈殿反応を完結させた。純水1000m
lを加えて約3時間攪拌を続けることによって、沈殿を
純水で洗浄して水溶性塩分を溶解させた。次いでろ別し
て得られた固形物を、100℃、10時間真空乾燥し
て、La(DPM)3 を得た。得られたLa(DPM)
3 の熱重量分析の結果を図2(d)に示す。キレート蒸
発量は、100.0%であり、実質的に純度100%の
La(DPM)3 であった。図2(a)〜(d)の結果
からもわかるように、このようにして得られた4種の錯
体は、揮発特性が類似しており、その蒸発温度も接近し
ていて、同時に取り扱い易いことが認められた。
(Raw material synthesis example 4) Synthesis of La (DPM) 3 ; 150 ml of anhydrous methanol
With 5.87 g of sodium hydroxide and 27.05 of DPM.
and g were added and completely dissolved. On the other hand, 12.0 g of lanthanum chloride (LaCl 3 ) was dissolved in 50 ml of anhydrous methanol. Mix both solutions well and keep at about 25 ℃,
The mixture was stirred for about 3 hours to complete the precipitation reaction. Pure water 1000m
1 was added and stirring was continued for about 3 hours to wash the precipitate with pure water to dissolve the water-soluble salt. Then, the solid matter obtained by filtration was vacuum dried at 100 ° C. for 10 hours to obtain La (DPM) 3 . The obtained La (DPM)
The result of thermogravimetric analysis of 3 is shown in FIG. The amount of evaporated chelate was 100.0%, which was substantially 100% pure La (DPM) 3 . As can be seen from the results of FIGS. 2A to 2D, the four kinds of complexes thus obtained have similar volatilization characteristics, and their evaporation temperatures are close to each other, and at the same time, they are easy to handle. Was confirmed.

【0020】以下本発明の実施例として、金属複合酸化
物膜の成膜の例を示す。 (実施例1)上記の原料合成例1〜3で得られたPb
(DPM)2 、Zr(DPM)4 、およびTi(DP
M)2 (O−i−C3 7 2 を気相源として用い、図
3に示したCVD装置を用いて、PZT(Pb(Zrx
Ti1-x )O3 )を成膜した。三つの原料容器3,3,
3に上記3種類の原料をそれぞれ充填し、下記表1に示
す成膜条件で、MgO単結晶(100面)基板10上に
膜厚2000ÅのPb(Zrx Ti1-x )O3 を成膜し
た。
As an embodiment of the present invention, an example of forming a metal composite oxide film will be shown below. (Example 1) Pb obtained in the above raw material synthesis examples 1 to 3
(DPM) 2 , Zr (DPM) 4 , and Ti (DP
M) 2 (Oi-C 3 H 7 ) 2 as a vapor phase source, and using the CVD apparatus shown in FIG. 3, PZT (Pb (Zr x
A film of Ti 1-x ) O 3 ) was formed. Three raw material containers 3,3
3 was filled with each of the above three kinds of raw materials, and Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 having a film thickness of 2000 Å was formed on the MgO single crystal (100 face) substrate 10 under the film forming conditions shown in Table 1 below. Filmed

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】またMgO基板温度は、500、550、
600℃と変えて成膜した。得られたPZT膜のX線回
折結果を図4に示す。その結果、基板温度550℃で、
Pb(Zrx Ti1-x )O3 ペロブスカイト単一相膜が
得られ、さらに600℃ではC軸配向性の強い結晶膜が
得られた。基板温度600℃、成膜速度150Å/mi
nで得られた膜厚2000ÅのPZT膜の電気特性を調
べた結果、比誘電率は350、1.5V印加時のリーク
電流値は10-7A/cm2 のオーダーであり、高性能な
電子デバイスへの適用が期待されるものであった。
The MgO substrate temperature is 500, 550,
The film was formed by changing the temperature to 600 ° C. The X-ray diffraction result of the obtained PZT film is shown in FIG. As a result, at a substrate temperature of 550 ° C,
A Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 perovskite single-phase film was obtained, and at 600 ° C., a crystal film having a strong C-axis orientation was obtained. Substrate temperature 600 ° C, film formation rate 150Å / mi
As a result of examining the electrical characteristics of the PZT film having a film thickness of 2000 Å obtained with n, the relative dielectric constant is 350, and the leak current value at the time of applying 1.5 V is on the order of 10 −7 A / cm 2 , which is high performance. It was expected to be applied to electronic devices.

【0023】(実施例2)実施例1において、MgO単
結晶基板10の温度を600℃とし、四つめの原料容器
3に上記原料合成例4で得られたLa(DPM)3 を充
填し、その四つめの原料容器温度を180℃にした以外
は実施例1と同じ条件で膜厚2000ÅのPLZT(P
1-X LaX (Zr1-Y TiY )O3 )を成膜した。得
られたPLZT膜の比誘電率は実施例1のPZT薄膜と
同程度であり、リーク電流に関しては1桁低く、10-8
A/cm2 のオーダーであった。したがって、本発明の
方法により、高性能な電子デバイスへの適用が可能なP
1-X LaX(Zr1-Y TiY )O3 薄膜が成膜でき
た。
Example 2 In Example 1, the temperature of the MgO single crystal substrate 10 was set to 600 ° C., the fourth raw material container 3 was filled with La (DPM) 3 obtained in the above raw material synthesis example 4, PLZT (P) with a film thickness of 2000 Å under the same conditions as in Example 1 except that the temperature of the fourth raw material container was set to 180 ° C.
b 1-X La X (Zr 1-Y Ti Y ) O 3 ) was deposited. The relative permittivity of the obtained PLZT film is about the same as that of the PZT thin film of Example 1, and the leakage current is one digit lower, and 10 −8
It was on the order of A / cm 2 . Therefore, the method of the present invention can be applied to high performance electronic devices.
A b 1 -X La X (Zr 1 -Y Ti Y ) O 3 thin film could be formed.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、CVD法
によって金属複合酸化物膜を形成する方法において、気
相源として、純度が99.0%以上のβ−ジケトネート
金属錯体を用いるものである。したがって均質で高機能
な薄膜を形成することができる。またβ−ジケトン系の
金属錯体は、配位結合のため反応性に優れ、揮発性もよ
く、またすべての原料の性質が類似しているので、2種
以上の原料を用いて金属複合酸化物膜を成膜する際に
も、反応の制御が容易で均質な膜が得られる。
As described above, the present invention uses a β-diketonate metal complex having a purity of 99.0% or more as a vapor phase source in a method of forming a metal composite oxide film by a CVD method. is there. Therefore, a homogeneous and highly functional thin film can be formed. Further, the β-diketone-based metal complex is excellent in reactivity due to the coordination bond, has good volatility, and has the similar properties of all raw materials. Therefore, two or more kinds of raw materials are used for the metal complex oxide. Even when the film is formed, the reaction can be easily controlled and a homogeneous film can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 Ba(DPM)2 の熱重量曲線の例を示すグ
ラフである。
FIG. 1 is a graph showing an example of a thermogravimetric curve of Ba (DPM) 2 .

【図2】 本発明の実施例に用いたDPM金属錯体の熱
重量特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing thermogravimetric properties of DPM metal complexes used in Examples of the present invention.

【図3】 本発明の実施例に用いたCVD装置の概略構
成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a CVD apparatus used in an example of the present invention.

【図4】 本発明の実施例で得られたPZT薄膜のX線
回折図である。
FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of a PZT thin film obtained in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 原料容器 10 基板 3 raw material containers 10 substrates

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津山 朝子 茨城県つくば市大久保10番地 日本酸素 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−141118(JP,A) 特開 平2−57686(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 C30B 29/32 CA(STN)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Asako Tsuyama, 10 Okubo, Tsukuba City, Ibaraki Japan Oxygen Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-141118 (JP, A) JP-A-2-57686 (JP , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/56 C30B 29/32 CA (STN)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 化学気相析出法によって金属複合酸化物
膜を形成する方法において、それぞれ純度が99.0%
以上のPb(DPM) 、Zr(DPM) 、およびT
i(DPM) (O−i−C を気相源とし
て用い、Pb(Zr Ti 1−X )O 膜を形成する
とを特徴とする金属複合酸化物膜の製造方法。
1. A method for forming a metal composite oxide film by a chemical vapor deposition method, wherein the purity of each is 99.0%.
The above Pb (DPM) 2 , Zr (DPM) 4 , and T
i (DPM) 2 (O-i-C 3 H 7 ) 2 as a gas phase source
Te used, Pb (Zr X Ti 1- X) O 3 film manufacturing method for a metal composite oxide film, wherein the this <br/> be formed.
【請求項2】 化学気相析出法によって金属複合酸化物
膜を形成する方法において、それぞれ純度が99.0%
以上のPb(DPM) 、Zr(DPM) 、Ti(D
PM) (O−i−C 、およびLa(DP
M) を気相源として用い、Pb 1−X La (Zr
1−Y Ti )O 膜を形成することを特徴とする金属
複合酸化物膜の製造方法。
2. A metal composite oxide by a chemical vapor deposition method.
In the method for forming the film, the purity is 99.0%.
The above Pb (DPM) 2 , Zr (DPM) 4 , Ti (D
PM) 2 (Oi-C 3 H 7 ) 2 and La (DP
M) 3 as a gas phase source and Pb 1-X La X (Zr
1-Y Ti Y ) O 3 film forming metal
Method for manufacturing complex oxide film.
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