JP4096480B2 - イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＺＴの強誘電体薄膜は不揮発性メモリーとして使われているが、この電極としてＩｒやＩｒＯ２を使うと、疲労特性が大きく改善される。メモリー高集積化のためにＰＺＴ膜をＣＶＤ法で成膜するようになると、このＩｒやＩｒＯ２電極もＣＶＤ法で成膜することが必要である。
そのＩｒ含有薄膜のＣＶＤ法による成膜としては、Ｊ．Ｂ．Ｈｏｋｅ，Ｅ．Ｗ．Ｓｔｅｒｎ ａｎｄ Ｈ．Ｈ．Ｍｕｒｒａｙ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ．１，５５２（１９９１）は、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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ５）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下ＩｒＣｐ（ｃｏｄ）と表示する］やメチル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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ４ＣＨ３）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下Ｉｒ（ＭｅＣｐ）（ｃｏｄ）と表示する］を原料として使い、酸素分圧１．３Ｔｏｒｒ、２７０℃で純なＩｒ膜を得ている。しかしその膜の粗さや比抵抗値は記されていなかった。
【０００３】
本発明者は、室温で液体の新化合物であるエチル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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）と表示する］を用いて酸素雰囲気中でＣＶＤを行い、Ｉｒ膜が得られたことを第４６回応用物理学関連連合講演会講演予稿集ｐ５６８（１９９９．３）で発表しているが、膜は均一性に欠け、表面モフォロジーが悪く、比抵抗値は大きく、実用に耐えるものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、平滑性が高く光沢のあるＩｒ含有薄膜を有機Ｉｒ化合物のＣＶＤ法で製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、加熱された基板を水素雰囲気に暴露させた後、有機Ｉｒ化合物と酸素を該基板上に導入し熱分解堆積を起こさせると、平滑な光沢のあるＩｒ含有薄膜が得られることを見い出した。水素雰囲気に暴露させる工程では、有機Ｉｒ化合物を共存させてもよいし、させなくてもよい。有機イリジウム化合物は、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）である。Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）は室温で液体（融点１４℃）で、供給や取り扱いが容易である利点がある。基板はＳｉＯ ２ 被覆基板である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）原料の供給方法としては、通常のバブリングの他に、有機溶媒に溶解し、溶液フラッシュする方法が使える。
【０００７】
次に実際にＩｒ系薄膜のＣＶＤ装置の概略を図１に示す。
１，２はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）、３は有機Ｉｒ原料、４は石英管、５は基板、６は加熱用の赤外線ランプ、７は減圧用ロータリー真空ポンプ（ＲＰ）である。斜線の配管部は加熱保温した。
【０００８】
【図１】
【０００９】
Ｉｒ系薄膜の成長条件は以下のとおりである。
成長温度（基板温度） ２５０〜４００℃
Ｉｒ原料温度１００℃でキャリヤーガス（Ａｒ）流量 １００〜２００ｓｃｃｍＯ２ガス流量 ４０〜４００ｓｃｃｍ
反応圧力 １〜８Ｔｏｒｒ
基板 ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）
温度が３００℃と低く、Ｏ２ガス流量が少ない場合は、Ｉｒ金属膜が得られる。一方、温度が４００℃と高く、Ｏ２ガス流量が多い場合は、粗いＩｒＯ２もしくは（ＩｒＯ２＋Ｉｒ）膜が得られる。
上記条件で作成した膜は、粗く表面モフォロジーが悪いので実用には耐えない。
【００１０】
そこで基板を室温〜４００℃で水素雰囲気に暴露した後、上記のＩｒ膜を成膜すると平坦な光沢のある鏡面となる。
水素暴露の時間は５分から１時間である。暴露の後に、温度を室温に下げ大気中に曝してから成膜してもよい。
水素暴露の際にＩｒ原料の蒸気を共存させても良い。この時Ｉｒの膜や島状の結晶核が基板に形成されているかをＳＥＭやＡＦＭで調べたが、そのようなものは観測されなかった。
ＳｉＯ２／Ｓｉの基板を水素暴露した後、Ｉｒ膜の成膜をすると、その膜がなぜ平坦になるかは現在のところ明らかでない。
【００１１】
【実施例１】
平坦なＩｒ膜の成膜
ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）の基板を４００℃に保ち、圧力１Ｔｏｒｒで、Ｈ２流量２０ｓｃｃｍに１５分暴露した。次いで基板温度４００℃で、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）温度１００℃、キャリヤーガス（Ａｒ）流量１００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量２００ｓｃｃｍとし、反応圧力１Ｔｏｒｒで１５分成膜した。この条件でできた膜は目視では光沢があった。
その表面のＳＥＭ像写真を図２に示す。
図から明らかなように、細かい結晶が面状に成長していることがわかる。その表面をＡＦＭで調べた結果、自乗平均面粗さは１．３ｎｍであった。
【００１２】
【図２】
【００１３】
【比較例１】
Ｉｒ膜の成膜
実施例１において水素暴露をしなかった他は、実施例１と同じ条件でＩｒ膜を作った。
その表面のＳＥＭ像写真を図３に示す。
図３から粗い島状の結晶となっていることがわかる。
【００１４】
【図３】
【００１５】
【比較例２】
Ｉｒ膜の成膜
ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基板を温度３００℃に保ち、反応圧力８Ｔｏｒｒ、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）温度１００℃、キャリヤーガス（Ａｒ）流量２００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量４０ｓｃｃｍで、膜厚１００ｎｍに成膜した。
その膜をＸＲＤで分析した結果、図４に示すとおり、Ｉｒ金属膜であった。
【００１６】
【図４】
【００１７】
その膜の断面のＳＥＭ像写真を図５に示す。
【図５】
【００１８】
また表面のＳＥＭ像写真を図６に示す。
【図６】
【００１９】
この膜の自乗平均面粗さは４．９ｎｍと粗かった。そのため抵抗率は２３０μΩ．ｃｍであり、スパッタ膜の１７μΩ．ｃｍに比べ１オーダー大きかった。
【００２０】
【発明の効果】
ＣＶＤ法で平坦なＩｒ膜を成膜できるので、強誘電体薄膜用電極として工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】本発明による平坦なＩｒ膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【図３】比較例１の粗いＩｒ膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【図４】比較例２の膜のＸＲＤによる測定結果を示す図である。
【図５】比較例２の膜の断面のＳＥＭ像写真である。
【図６】比較例２の膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【符号の説明】
１、２、 マスフローコントローラー
３、 有機Ｉｒ原料
４、 石英管
５、 基板
６、 加熱用の赤外線ランプ
７、 減圧用ロータリー真空ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＺＴの強誘電体薄膜は不揮発性メモリーとして使われているが、この電極としてＩｒやＩｒＯ２を使うと、疲労特性が大きく改善される。メモリー高集積化のためにＰＺＴ膜をＣＶＤ法で成膜するようになると、このＩｒやＩｒＯ２電極もＣＶＤ法で成膜することが必要である。
そのＩｒ含有薄膜のＣＶＤ法による成膜としては、Ｊ．Ｂ．Ｈｏｋｅ，Ｅ．Ｗ．Ｓｔｅｒｎ ａｎｄ Ｈ．Ｈ．Ｍｕｒｒａｙ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ．１，５５２（１９９１）は、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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ５）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下ＩｒＣｐ（ｃｏｄ）と表示する］やメチル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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ４ＣＨ３）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下Ｉｒ（ＭｅＣｐ）（ｃｏｄ）と表示する］を原料として使い、酸素分圧１．３Ｔｏｒｒ、２７０℃で純なＩｒ膜を得ている。しかしその膜の粗さや比抵抗値は記されていなかった。
【０００３】
本発明者は、室温で液体の新化合物であるエチル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Ｉｒ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（１，５−Ｃ８Ｈ１２）［以下Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）と表示する］を用いて酸素雰囲気中でＣＶＤを行い、Ｉｒ膜が得られたことを第４６回応用物理学関連連合講演会講演予稿集ｐ５６８（１９９９．３）で発表しているが、膜は均一性に欠け、表面モフォロジーが悪く、比抵抗値は大きく、実用に耐えるものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、平滑性が高く光沢のあるＩｒ含有薄膜を有機Ｉｒ化合物のＣＶＤ法で製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、加熱された基板を水素雰囲気に暴露させた後、有機Ｉｒ化合物と酸素を該基板上に導入し熱分解堆積を起こさせると、平滑な光沢のあるＩｒ含有薄膜が得られることを見い出した。水素雰囲気に暴露させる工程では、有機Ｉｒ化合物を共存させてもよいし、させなくてもよい。有機イリジウム化合物は、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）である。Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）は室温で液体（融点１４℃）で、供給や取り扱いが容易である利点がある。基板はＳｉＯ ２ 被覆基板である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）原料の供給方法としては、通常のバブリングの他に、有機溶媒に溶解し、溶液フラッシュする方法が使える。
【０００７】
次に実際にＩｒ系薄膜のＣＶＤ装置の概略を図１に示す。
１，２はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）、３は有機Ｉｒ原料、４は石英管、５は基板、６は加熱用の赤外線ランプ、７は減圧用ロータリー真空ポンプ（ＲＰ）である。斜線の配管部は加熱保温した。
【０００８】
【図１】
【０００９】
Ｉｒ系薄膜の成長条件は以下のとおりである。
成長温度（基板温度） ２５０〜４００℃
Ｉｒ原料温度１００℃でキャリヤーガス（Ａｒ）流量 １００〜２００ｓｃｃｍＯ２ガス流量 ４０〜４００ｓｃｃｍ
反応圧力 １〜８Ｔｏｒｒ
基板 ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）
温度が３００℃と低く、Ｏ２ガス流量が少ない場合は、Ｉｒ金属膜が得られる。一方、温度が４００℃と高く、Ｏ２ガス流量が多い場合は、粗いＩｒＯ２もしくは（ＩｒＯ２＋Ｉｒ）膜が得られる。
上記条件で作成した膜は、粗く表面モフォロジーが悪いので実用には耐えない。
【００１０】
そこで基板を室温〜４００℃で水素雰囲気に暴露した後、上記のＩｒ膜を成膜すると平坦な光沢のある鏡面となる。
水素暴露の時間は５分から１時間である。暴露の後に、温度を室温に下げ大気中に曝してから成膜してもよい。
水素暴露の際にＩｒ原料の蒸気を共存させても良い。この時Ｉｒの膜や島状の結晶核が基板に形成されているかをＳＥＭやＡＦＭで調べたが、そのようなものは観測されなかった。
ＳｉＯ２／Ｓｉの基板を水素暴露した後、Ｉｒ膜の成膜をすると、その膜がなぜ平坦になるかは現在のところ明らかでない。
【００１１】
【実施例１】
平坦なＩｒ膜の成膜
ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）の基板を４００℃に保ち、圧力１Ｔｏｒｒで、Ｈ２流量２０ｓｃｃｍに１５分暴露した。次いで基板温度４００℃で、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）温度１００℃、キャリヤーガス（Ａｒ）流量１００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量２００ｓｃｃｍとし、反応圧力１Ｔｏｒｒで１５分成膜した。この条件でできた膜は目視では光沢があった。
その表面のＳＥＭ像写真を図２に示す。
図から明らかなように、細かい結晶が面状に成長していることがわかる。その表面をＡＦＭで調べた結果、自乗平均面粗さは１．３ｎｍであった。
【００１２】
【図２】
【００１３】
【比較例１】
Ｉｒ膜の成膜
実施例１において水素暴露をしなかった他は、実施例１と同じ条件でＩｒ膜を作った。
その表面のＳＥＭ像写真を図３に示す。
図３から粗い島状の結晶となっていることがわかる。
【００１４】
【図３】
【００１５】
【比較例２】
Ｉｒ膜の成膜
ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基板を温度３００℃に保ち、反応圧力８Ｔｏｒｒ、Ｉｒ（ＥｔＣｐ）（ｃｏｄ）温度１００℃、キャリヤーガス（Ａｒ）流量２００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量４０ｓｃｃｍで、膜厚１００ｎｍに成膜した。
その膜をＸＲＤで分析した結果、図４に示すとおり、Ｉｒ金属膜であった。
【００１６】
【図４】
【００１７】
その膜の断面のＳＥＭ像写真を図５に示す。
【図５】
【００１８】
また表面のＳＥＭ像写真を図６に示す。
【図６】
【００１９】
この膜の自乗平均面粗さは４．９ｎｍと粗かった。そのため抵抗率は２３０μΩ．ｃｍであり、スパッタ膜の１７μΩ．ｃｍに比べ１オーダー大きかった。
【００２０】
【発明の効果】
ＣＶＤ法で平坦なＩｒ膜を成膜できるので、強誘電体薄膜用電極として工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】本発明による平坦なＩｒ膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【図３】比較例１の粗いＩｒ膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【図４】比較例２の膜のＸＲＤによる測定結果を示す図である。
【図５】比較例２の膜の断面のＳＥＭ像写真である。
【図６】比較例２の膜の表面のＳＥＭ像写真である。
【符号の説明】
１、２、 マスフローコントローラー
３、 有機Ｉｒ原料
４、 石英管
５、 基板
６、 加熱用の赤外線ランプ
７、 減圧用ロータリー真空ポンプ
Claims (1)
- イリジウム含有薄膜を有機イリジウム化合物の化学気相成長法により製造する方法において、室温〜４００℃に加熱されたＳｉＯ２被覆基板を水素の雰囲気に５分から１時間暴露させた後、有機イリジウム化合物としてエチルシクロペンタジエニル（１，５−シクロオクタジエン）イリジウムと酸素を該ＳｉＯ２被覆基板上に導入し、熱分解堆積を行うことを特徴とするイリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP37710999A JP4096480B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37710999A JP4096480B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001181841A JP2001181841A (ja) | 2001-07-03 |
| JP4096480B2 true JP4096480B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=18508266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37710999A Expired - Fee Related JP4096480B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | イリジウム含有薄膜の化学気相成長法による製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4096480B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CN1309860C (zh) * | 2003-03-06 | 2007-04-11 | 田中贵金属工业株式会社 | 低压化学气相沉积装置及薄膜制造方法 |
| JP4696454B2 (ja) * | 2003-04-24 | 2011-06-08 | 東ソー株式会社 | 新規有機イリジウム化合物、その製造方法、及び膜の製造方法 |
| US8309174B2 (en) | 2008-04-15 | 2012-11-13 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Heteroleptic iridium precursors to be used for the deposition of iridium-containing films |
| JP6321252B1 (ja) | 2017-03-24 | 2018-05-09 | 田中貴金属工業株式会社 | イリジウム錯体からなる化学蒸着用原料及び該化学蒸着用原料を用いた化学蒸着法 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP37710999A patent/JP4096480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001181841A (ja) | 2001-07-03 |
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