JP6065840B2 - トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物及び当該アルミニウム化合物を用いるアルミニウム含有薄膜の製造方法 - Google Patents

トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物及び当該アルミニウム化合物を用いるアルミニウム含有薄膜の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は新規なトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物、及び当該アルミニウム化合物を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する)により、成膜対象物上にアルミニウム含有薄膜を製造する方法に関する。
従来、アルミニウム含有薄膜製造用のアルミニウム化合物としては、例えば、アルキルアルミニウム、水素化アルミニウム、アルミニウムアミド、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムジケトナート等の様々な種類のアルミニウム化合物が検討されている(例えば、特許文献1〜3参照)。その中でも、トリメチルアルミニウムや水素化アルミニウム、その類縁化合物が主に使用されている。
特表2006−526705号公報 特許第4716193号公報 特開2007−138296号公報
しかしながら、従来のアルミニウム化合物は、蒸気圧、熱安定性、反応性等の物性がアルミニウム含有薄膜の製造において必ずしも最適ではなく、アルミニウム含有薄膜を製造するための十分なアルミニウム化合物とは言い難かった。また、最も採用されているトリメチルアルミニウムは自然発火性であるため非常に危険であり、取扱いが難しいという問題もある。そのため、蒸気圧、熱安定性、反応性、安全性等のいずれも満足させるアルミニウム化合物が求められていた。
本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、成膜対象物上にアルミニウム含有薄膜を製造することができる、工業的に好適なアルミニウム化合物、及び当該アルミニウム化合物を用いるアルミニウム含有薄膜の製造方法を提供するものである。
本発明は以下の事項に関する。
1. 一般式(1)
Figure 0006065840
(式中、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状のアルキル基を示し、R、R及びRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、水素原子、又は炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示すか、または、R、R及びRは互いに結合して環を形成している。但し、R、R及びRのうち2つ以上が水素原子である場合を除く。なお、3つのジアルキルアミド配位子は同一でも異なっていてもよい。)
で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物。
2. 一般式(2)
Figure 0006065840
(式中、Xはハロゲン原子を示す。)
で示されるトリハロゲノアルミニウムと、一般式(3)
Figure 0006065840
(式中、Aはアルカリ金属原子を示し、R、R、R及びRは前記と同義である。)
で示されるアルカリ金属(ジアルキルアミド)とを反応させることを特徴とする、上記一般式(1)で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の製造方法。
3. 上記一般式(1)で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物をアルミニウム供給源として用いた化学気相蒸着法(CVD法)によるアルミニウム含有薄膜の製造方法。
本発明により、CVD法による成膜に適した新規なトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を提供することができるとともに、当該アルミニウム化合物を用いたアルミニウム含有薄膜の製造方法を提供することができる。
実施例において使用した、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を用いてアルミニウム含有薄膜を製造する蒸着装置の構成を示す図である。
<本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物>
本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、前記の一般式(1)で示される。
その一般式(1)において、Rはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の炭素原子数1〜6の直鎖状のアルキル基を示す。Rとしては、炭素原子数1〜4の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜2の直鎖状のアルキル基(メチル基、エチル基)がより好ましい。
、R及びRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等の炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。また、R、R及びRは互いに結合して環を形成していても良く、形成される環としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましく、シクロプロピル基、シクロペンチル基が特に好ましい。但し、R、R及びRのうち2つ以上が同時に水素原子である場合を除く。R、R及びRとしては、水素原子、又は炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、水素原子、又は炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基がより好ましく、水素原子、又は炭素原子数1〜2のアルキル基(メチル基、エチル基)がより好ましく、水素原子、又はメチル基が特に好ましい。但し、R、R及びRのうち少なくとも2つはアルキル基である。
なお、3つのジアルキルアミド配位子
Figure 0006065840
の一部又は全部がそれぞれ異なっていても良い。
本発明の好ましい態様としては、Rが炭素原子数1〜4の直鎖状のアルキル基、より好ましくは炭素原子数1〜2の直鎖状のアルキル基であり、R、R及びRが水素原子、又は炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基、より好ましくは水素原子、又は炭素原子数1〜2のアルキル基、特に好ましくは水素原子、又はメチル基である(但し、R、R及びRのうち2つ以上が同時に水素原子である場合を除く。)。
本発明のアルミニウム化合物としては、例えば、以下の式(6)〜(37)で示される化合物が挙げられる。
Figure 0006065840
Figure 0006065840
<本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の製造方法>
本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の合成は、以下の(A)又は(B)で示す方法(以下、本発明の反応と称することもある。)によって行うことができる。
Figure 0006065840
(式中、R、R、R及びRは前記と同義であり、Xはハロゲン原子、Aはアルカリ金属原子を示す。R、R及びRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、水素原子、又は炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。[A]はアルカリ金属またはアルカリ金属化合物を示す。)
[方法(A)]
本発明の方法(A)は、ジアルキルアミンと、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物とからアルカリ金属(ジアルキルアミド)(以下、ジアルキルアミド化合物と称することもある。)を合成し、このアルカリ金属(ジアルキルアミド)と、トリハロゲノアルミニウムとを反応させて、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を合成する方法である。
本発明の反応(A)において使用するジアルキルアミンは、前記の一般式(4)で示される。その一般式(4)において、R、R、R及びRは、それぞれ、式(1)中のR、R、R及びRに対応し、前記と同義である。
本発明の反応(A)において使用するジアルキルアミンとしては、好ましくはメチルイソプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、n−プロピルイソプロピルアミン、n−ブチルイソプロピルアミン、メチル−t−ブチルアミン、エチル−t−ブチルアミン、n−プロピル−t−ブチルアミン、n−ブチル−t−ブチルアミン、メチル−s−ブチルアミン、エチル−s−ブチルアミン、n−プロピル−s−ブチルアミン、n−ブチル−s−ブチルアミン、メチル−t−アミルアミン、エチル−t−アミルアミン、n−プロピル−t−アミルアミン、n−ブチル−t−アミルアミン等が用いられ、更に好適にはメチルイソプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、n−プロピルイソプロピルアミン、メチル−t−ブチルアミン、エチル−t−ブチルアミン、n−プロピル−t−ブチルアミン、メチル−s−ブチルアミン、エチル−s−ブチルアミン、n−プロピル−s−ブチルアミンが用いられる。
本発明の反応(A)において合成するアルカリ金属(ジアルキルアミド)は、前記の一般式(3)で示される。その一般式(3)において、Aはリチウム原子、ナトリウム原子等のアルカリ金属原子を示す。
本発明の反応(A)において使用するアルカリ金属またはアルカリ金属化合物としては、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、金属ナトリウム、水素化ナトリウム等が挙げられるが、好ましくはn−ブチルリチウムが使用される。
なお、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物の代わりに、マグネシウムのようなアルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物、例えば、ジエチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウム、ジブチルマグネシウムなどを使用することもできる。
前記アルカリ金属またはアルカリ金属化合物の使用量は、ジアルキルアミン1モルに対して、好ましくは0.4〜1.4モル、更に好ましくは0.6〜1.2モルである。
本発明の反応(A)では、ジアルキルアミンと、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物とから前記の一般式(3)で示されるジアルキルアミド化合物を合成し、合成したジアルキルアミド化合物と、トリハロゲノアルミニウムとを反応させて、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を合成する。
なお、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物の代わりに、マグネシウムのようなアルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物を使用してジアルキルアミド化合物(2つのジアルキルアミドが結合したアルカリ土類金属)を合成して反応させても良い。
本発明の反応(A)において使用するトリハロゲノアルミニウムは、前記の一般式(2)で示される。その一般式(2)において、Xはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示すが、好ましくは塩素原子である。即ち、使用するトリハロゲノアルミニウムとしては、塩化アルミニウムが好ましい。
前記トリハロゲノアルミニウムの使用量は、ジアルキルアミド化合物1モルに対して、好ましくは0.1〜0.6モル、更に好ましくは0.1〜0.4モルである。
本発明の反応(A)は、有機溶媒中で行うことが望ましい。使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、4−メチルテトラヒドロピラン等のエーテル類;ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記有機溶媒の使用量は、トリハロゲノアルミニウム1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは5〜50gである。
本発明の反応(A)は、例えば、ジアルキルアミン、アルカリ金属またはアルカリ金属化合物、及び有機溶媒を混合し、攪拌しながら反応させてジアルキルアミド化合物を合成し、次いでトリハロゲノアルミニウムを加えて、更に攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−100〜100℃、更に好ましくは−80〜40℃であり、反応圧力は特に制限されない。なお、ジアルキルアミド化合物は、トリハロゲノアルミニウムとの反応前に、一旦単離しても、上記のように単離せず、反応液をそのまま使用しても良く、又、適宜有機溶媒を変更、除去および/または追加しても良い。
[方法(B)]
方法(B)は、ジアルキルアミンと、水素化アルミニウム化合物またはアルキルアルミニウム化合物とを反応させて、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を合成する方法である。
本発明の反応(B)において使用する水素化アルミニウム化合物またはアルキルアルミニウム化合物は、前記の一般式(5)で示される。その一般式(5)において、R、R及びRは水素原子、又は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基、n−デシル基等の炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。R、R及びRは同一又は異なっていても良い。
本発明の反応(B)において使用する水素化アルミニウム化合物やアルキルアルミニウム化合物としては、市販品を使用することができ、又、公知の方法により金属アルミニウムから製造することができる。本発明の反応(B)においては、好適には水素化アルミニウム、水素化リチウムアルミニウム、水素化アルミニウムナトリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等が用いられる。
本発明の反応(B)において使用するジアルキルアミンは、前記の一般式(4)で示される。その一般式(4)において、R、R、R及びRは、それぞれ、式(1)中のR、R、R及びRに対応し、前記と同義である。
本発明の反応(B)において使用するジアルキルアミンとしては、好ましくはメチルイソプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、n−プロピルイソプロピルアミン、n−ブチルイソプロピルアミン、メチル−t−ブチルアミン、エチル−t−ブチルアミン、n−プロピル−t−ブチルアミン、n−ブチル−t−ブチルアミン、メチル−s−ブチルアミン、エチル−s−ブチルアミン、n−プロピル−s−ブチルアミン、n−ブチル−s−ブチルアミン、メチル−t−アミルアミン、エチル−t−アミルアミン、n−プロピル−t−アミルアミン、n−ブチル−t−アミルアミン等が用いられ、更に好適にはメチルイソプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、n−プロピルイソプロピルアミン、メチル−t−ブチルアミン、エチル−t−ブチルアミン、n−プロピル−t−ブチルアミン、メチル−s−ブチルアミン、エチル−s−ブチルアミン、n−プロピル−s−ブチルアミンが用いられる。
前記ジアルキルアミンの使用量は、水素化アルミニウム化合物またはアルキルアルミニウム化合物1モルに対して、好ましくは2.0〜10.0モル、更に好ましくは2.5〜6.0モルである。
本発明の反応(B)は、有機溶媒中で行うことが望ましい。使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類;ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記有機溶媒の使用量は、水素化アルミニウム化合物またはアルキルアルミニウム化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜50gである。
本発明の反応(B)は、例えば、ジアルキルアミン、水素化アルミニウム化合物またはアルキルアルミニウム化合物、及び有機溶媒を混合し、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−100〜100℃、更に好ましくは−80〜40℃であり、反応圧力は特に制限されない。
本発明の反応(A)又は(B)により目的物であるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物が得られる。反応終了後、合成したトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、抽出、濾過、濃縮、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の公知の方法によって単離・精製される。
なお、本発明の目的物であるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物、及びその製造原料であるアルミニウム化合物は、大気中の水分や酸素に対して不安定な場合が多いため、無水条件下や不活性ガス条件下にて、反応操作や反応液の後処理等を行うことが望ましい。
<本発明の配位子であるジアルキルアミン化合物の製造方法>
本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の配位子となる、一般式(4)
Figure 0006065840
(式中、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状のアルキル基を示し、R、R及びRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、水素原子、又は炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示すか、または、R、R及びRは互いに結合して環を形成している。但し、R、R及びRのうち2つ以上が水素原子である場合を除く。)
で示される非対称ジアルキルアミン化合物は、例えば、以下の2つの工程
(A)一般式(4−1)
Figure 0006065840
(式中、Arはアリール基を示し、R1、R2及びR3は前記と同義である。)
で示されるアリールメチリデンアミン化合物と有機溶媒とを混合した後、混合液を75〜110℃に維持しながら、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して、好ましくは0.90〜1.20モルのアルキル化剤を加えて反応させ、上記一般式(4)で示される非対称ジアルキルアミン化合物を含む反応液を製造する工程;及び
(B)前記反応液に水を加えて混合した後に水層を分離し、次いで、得られた水層と塩基性水溶液とを混合した後に有機層を分離して、当該有機層から上記一般式(4)で示される非対称ジアルキルアミン化合物を取得する工程
を含む製造方法によって得ることができる。
[(A)非対称ジアルキルアミン化合物を含む反応液を製造する工程(以下、工程Aと称することもある)]
本発明の工程Aにおいて使用するアリールメチリデンアミン化合物は、前記の一般式(4−1)で示される。その一般式(4−1)において、Arは置換基を有していてもよいアリール基を示す。Arとしては、例えば、フェニル基、トリル基、メトキシフェニル基、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、メシチル基、ナフチル基、アントリル基などの炭素原子数6〜14のアリール基が挙げられ、好ましくはフェニル基、トリル基である。
、R及びRは、それぞれ、式(1)中のR、R及びRに対応し、水素原子、又は炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示すか、または、R、R及びRは互いに結合して環を形成している。但し、R、R及びRのうち2つ以上が同時に水素原子である場合を除く。
本発明の工程Aにおいて使用する有機溶媒としては、脂肪族炭化水素(脂環式炭化水素も含む)、ハロゲン化脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素及びハロゲン化芳香族炭化水素からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機溶媒であることが好ましく、具体的には、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの脂肪族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素が挙げられる。
前記有機溶媒の使用量は、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して、好ましくは0.10〜0.80モル、更に好ましくは0.20〜0.50モルである。この範囲とすることで、高い反応速度を維持しながら、反応液の固化を防ぐことができる。
本発明の工程Aにおいて使用するアルキル化剤としては、具体的には、例えば、硫酸ジメチル、硫酸ジエチルなどの硫酸ジアルキル;ヨウ化メチルなどのハロゲン化アルキル;ジアゾメタンなどのジアゾアルカン;炭酸アルキル、シュウ酸ジアルキルなどのアルキルエステルが挙げられるが、好ましくは硫酸ジアルキルが使用される。なお、硫酸ジアルキルなどのアルキル化剤に含まれるアルキル基が前記の一般式(4)で示される非対称ジアルキルアミン化合物のR(炭素原子数1〜6の直鎖状のアルキル基)となる。
前記アルキル化剤の使用量は、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して、好ましくは0.90〜1.20モル、更に好ましくは0.95〜1.05モルである。この範囲とすることで、高い反応速度を維持しながら、反応後における反応液からの未反応アルキル化剤や副生成物の処理を容易にすることができる。
本発明の工程Aでは、アリールメチリデンアミン化合物と有機溶媒とを混合した後、混合液を75〜110℃に維持しながら、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して好ましくは0.90〜1.20モルのアルキル化剤を加えて同温度(75〜110℃)で反応させる。なお、その際の反応圧力は特に制限されない。
工程Aで得られた反応液は、上記一般式(4)で示される非対称ジアルキルアミン化合物を含むものであるが、特に処理を施すことなく、そのまま次の工程に使用できる。
なお、本発明の工程Aにおいて使用する上記一般式(4−1)で示されるアリールメチリデンアミン化合物は、一般式(4−2)
Figure 0006065840
(式中、R、R及びRは前記と同義である。)
で示されるモノアルキルアミンと、一般式(4−3)
Figure 0006065840
(式中、Arは前記と同義である。)
で示されるアリールアルデヒドとを反応させて得ることができる(後述の参考例L−1参照)。
[(B)非対称ジアルキルアミン化合物を取得する工程(以下、工程Bと称することもある)]
本発明の工程Bは、工程Aで得られた反応液から、反応液中に存在する非対称ジアルキルアミン化合物を、副反応や逐次反応により損なうことなく、かつ副生成物を同伴させずに取得(単離)する工程である。工程Bは、下記式で示されるフローに従って行われる。
Figure 0006065840
本発明の工程Bでは、まず反応液に水を加えて混合した後に、水層を分離する。その際に使用する水の量は、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して、好ましくは1〜20モル、更に好ましくは2〜10モルである。この範囲の水の量とすることで、工程Aで得られた反応液中のアルキル化剤に起因する副生成物(例えば、アルキル化剤が硫酸ジメチルの場合には、硫酸メチルの塩)の分解がすみやかに進行する上に、有機層との分離操作が容易となる。なお、水層は目的物に関与しない塩を含んでいても良い。
目的物である非対称ジアルキルアミン化合物を含む水層と有機層の分離操作は通常の方法、例えば、分液漏斗などを用いて行うことができる。得られた水層は、必要に応じて、疎水性溶媒で洗浄しても良い。当該疎水性溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの脂肪族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素が使用できる。
次いで、分離して得られた水層と塩基性水溶液とを混合する。その際に使用する塩基性水溶液の塩基の使用量は、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対して、好ましくは1.00〜5.00モル、更に好ましくは1.85〜2.20モルである。この範囲の塩基の量とすることで、アルキル化剤に起因する副生成物(例えば、アルキル化剤が硫酸ジメチルの場合には、硫酸メチルの塩)の分解がすみやかに進行する上に、目的物の非対称ジアルキルアミン化合物の水層への移動、即ち損失を防ぐことができる。更に、副反応や逐次反応の原因となるアルキル化剤の残渣を含む水層との分離操作が容易となることで、当該反応による非対称ジアルキルアミン化合物の損失を防ぐことができる。
また、塩基性水溶液の濃度は、好ましくは15〜48質量%、更に好ましくは25〜40質量%である。この範囲の濃度とすることで、アルキル化剤に起因する副生成物(例えば、アルキル化剤が硫酸ジメチルの場合には、硫酸メチルの塩)を水層に除去することができる上に、目的物の非対称ジアルキルアミン化合物の水層への損失を防ぐことができる。更に、副反応や逐次反応の原因となるアルキル化剤の残渣を含む水層との分離操作が容易となることで、当該反応による非対称ジアルキルアミン化合物の損失を防ぐことができる。
本発明の工程Bにおいて使用する塩基性水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液を使用することができる。
次いで、目的物である非対称ジアルキルアミン化合物を含む有機層を分離する。分離操作は通常の方法、例えば、分液漏斗などを用いて行うことができる。
当該有機層は目的物である非対称ジアルキルアミン化合物を主成分とするものであるが、副生成物を除去して目的物の純度を上げるために、精製を行うことが望ましい。
精製方法は、目的物の融点や沸点などにより適宜選択することができるが、例えば、常圧下、減圧下、又は加圧下にて蒸留することにより、3級アミンや水などの副生成物を低減することができる。蒸留条件は特に制限されないが、副反応や逐次反応を起こす化合物(例えば、アルキル化剤やその残渣)が混入している場合には、例えば、蒸留温度を25〜90℃にするなど、よりマイルドな条件にて短時間で蒸留を行うことが望ましい。
以上の工程Bによって、上記一般式(4)で示される非対称ジアルキルアミン化合物を得ることができる。この方法により、煩雑な操作をすることなく、高い収率で非対称ジアルキルアミン化合物を得ることができ、例えば、副生成物であるトリアルキルアミンを5%未満しか含まず、原料の分解物であるモノアルキルアミンを3%未満しか含まず、アルキル化剤の副生成物であるアルキルアルコールを3%未満しか含まない、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の製造原料として好適な原料組成物を得ることができる。
<本発明のアルミニウム含有薄膜の製造方法>
本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を用いて、例えばCVD法により、良好な成膜特性で、アルミニウム含有薄膜を成膜することができる。
成膜対象物上へのアルミニウム含有薄膜の蒸着方法としては、公知のCVD法や原子層堆積法(ALD法)で行うことが出来、例えば、常圧又は減圧下にて、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物蒸気を反応性ガス(例えば、酸素、オゾン等の酸化性ガス;水;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール等のアルコール類;アンモニア、ヒドラジン等の窒素含有ガス;水素)と共に加熱した成膜対象物上に送り込んでアルミニウム含有薄膜を蒸着させる方法が使用出来る。なお、これらのガス(気化した液体も含む)は不活性ガス等で希釈されていても良い。又、同様な原料供給により、プラズマCVD法でアルミニウム含有薄膜を蒸着させることも出来る。
CVD法においては、薄膜形成のためにトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を気化させる必要があるが、本発明で使用するトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を気化させる方法としては、例えば、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物自体を気化室に充填又は搬送して気化させる方法だけでなく、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を適当な溶媒(例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素類;グライム、ジグライム、トリグライム、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられる。)に希釈した溶液を液体搬送用ポンプで気化室に導入して気化させる方法(溶液法)も使用出来る。
本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を用いてアルミニウム含有薄膜を蒸着させる場合、その蒸着条件としては、例えば、反応系内の圧力は、好ましくは1Pa〜200kPa、更に好ましくは10Pa〜110kPa、成膜対象物温度は、好ましくは50〜900℃、更に好ましくは100〜600℃、トリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を気化させる温度は、好ましくは30〜250℃、更に好ましくは60〜200℃である。
なお、アルミニウム含有薄膜を蒸着させる際の全ガス量に対する酸素源(例えば、酸化性ガス、水蒸気又はアルコール蒸気、もしくはこれらの混合ガス)又は還元性ガス(例えば、水素ガス又はアンモニアガス、もしくはこれらの混合ガス)の含有割合としては、好ましくは3〜99容量%、更に好ましくは5〜98容量%である。
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
参考例1(方法(A);トリス(メチルイソプロピルアミド)アルミニウム(化合物(6))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液30.1g(70.5mmol)を加えて冷却した。ここにメチルイソプロピルアミン6.8g(93.4mmol)を内温が0〜6℃になるようにゆるやかに滴下して30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル35mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム3.0g(22.4mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(170℃、51Pa)して、粘性のある淡黄色液体のトリス(メチルイソプロピルアミド)アルミニウム4.1gを得た(単離収率;70.5%)。
なお、トリス(メチルイソプロピルアミド)アルミニウムは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(C,δ(ppm));1.06〜1.12(12H,m)、1.22〜1.27(24H,m)、2.33〜2.78(18H,m)、3.27〜3.90(6H,s)
なお、蒸留温度及び蒸留速度から推測される蒸気圧は約160℃で1torrであった。
実施例2(方法(A);トリス(エチルイソプロピルアミド)アルミニウム(化合物(7))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液30.6g(71.6mmol)を加えて冷却した。ここにエチルイソプロピルアミン7.8g(89.5mmol)を内温が−3〜2℃になるようにゆるやかに滴下して30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル35mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム3.0g(22.1mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(110℃、45Pa)して、淡黄色液体のトリス(エチルイソプロピルアミド)アルミニウム1.7gを得た(単離収率;26.6%)。
なお、トリス(エチルイソプロピルアミド)アルミニウムは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(C,δ(ppm));1.16〜1.21(27H,m)、2.91(6H,q)、3.30〜3.39(3H,m)
粘度;7.93cP(24℃)
自然発火性(温度25℃、湿度60%の空気中);自然発火なし
蒸気圧(70℃);1.1torr
実施例3(方法(A);トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液35.7g(83.6mmol)およびトルエン(30ml)を加えて冷却した。ここにメチル−t−ブチルアミン7.4g(84.3mmol)を内温が−20〜−15℃になるようにゆるやかに滴下して、室温で1時間攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル30mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム3.6g(27.0mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(100℃、40Pa)して、白色固体のトリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム6.7gを得た(単離収率;87.4%)。
なお、トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウムは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(C,δ(ppm));1.22(27H,s)、2.58(9H,s)
融点;45〜50℃
自然発火性(温度22℃、湿度50%の空気中);自然発火なし
蒸気圧(80℃);1.1torr
実施例3−1(方法(A);トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積3Lのフラスコに、15.65%ブチルリチウム/へキサン溶液1694.4g(4.14mol)を加えて冷却した。ここにメチル−t−ブチルアミン382.6g(4.39mol)を内温が3〜5℃になるようにゆるやかに滴下した。続けて、シクロペンチルメチルエーテル250mlを加えて、室温で30分攪拌した後、濃縮をした。ここにシクロペンチルメチルエーテル550mlを加え、次いで、シクロペンチルメチルエーテル800mlに溶解した無水塩化アルミニウム180.2g(1.35mol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で30分反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(120℃、35Pa)して、白色固体のトリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム369.3gを得た(単離収率;95.7%)。
実施例3−2(方法(A);トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積1Lのフラスコに、15.65%ブチルリチウム/へキサン溶液406.2g(0.99mol)を加えて冷却した。ここにメチル−t−ブチルアミン91.1g(1.05mol)を内温が4〜7℃になるようにゆるやかに滴下した。続けて、シクロペンチルメチルエーテル50mlを加えて、室温で30分攪拌した後、濃縮をした。ここにシクロペンチルメチルエーテル140mlを加え、次いで、シクロペンチルメチルエーテル190mlに溶解した無水塩化アルミニウム43.1g(0.32mol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で30分反応させた。反応終了後に濃縮し、ヘキサン350mlを加えて加圧ろ過を行った。ろ過残物をヘキサンで洗浄して、全てのろ液を濃縮した。濃縮物を減圧蒸留(110℃、14Pa)して、白色固体のトリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム85.1gを得た(単離収率;92.3%)。
参考例4(方法(A);トリス(エチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(15))の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液30.1g(70.5mmol)を加えて冷却した。ここにエチル−t−ブチルアミン8.4g(82.9mmol)を内温が−10〜−5℃になるようにゆるやかに滴下して、20℃で30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル30mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム2.9g(21.5mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(140℃、40Pa)して、淡黄色液体のトリス(エチル−t−ブチルアミド)アルミニウム3.5gを得た(単離収率;50.1%)。
なお、トリス(エチル−t−ブチルアミド)アルミニウムは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(C,δ(ppm));1.26(36H,m)、2.98(6H,q)
なお、蒸留温度及び蒸留速度から推測される蒸気圧は約130℃で1torrであった。
比較例1(方法(A);トリス(ジメチルアミド)アルミニウム(R=−CH、R=H、R=H、R=Hの一般式(1)で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積300mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液107.9g(252.6mmol)を加えて冷却した。ここにジメチルアミン19.3g(427.0mmol)を内温が0〜6℃になるようにゆるやかに滴下して30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル150mlを加え、次いで、ジエチルエーテル60mlに溶解した無水塩化アルミニウム10.7g(80.5mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で2時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(110℃、37Pa)して、白色個体のトリス(ジメチルアミド)アルミニウム10.3gを得た(単離収率;80.2%)。
H−NMR(C,δ(ppm));2.33(6H,s)、2.69(12H,s)
融点;82〜84℃
蒸気圧(70℃);0.1torr
蒸気圧(105℃);1.1torr
なお、この化合物は、実施例2の化合物よりも蒸気圧が低かった。
比較例2(方法(A);トリス(メチルイソブチルアミド)アルミニウム(R=−CH、R=−CH(CH、R=H、R=Hの一般式(1)で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液37.1g(86.8mmol)およびトルエン(30ml)を加えて冷却した。ここにメチルイソブチルアミン8.5g(97.5mmol)を内温が−20〜−10℃になるようにゆるやかに滴下して、室温で30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル30mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム3.7g(27.7mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(180℃、37Pa)して、黄色高粘性液体のトリス(メチルイソブチルアミド)アルミニウム5.3gを得た(単離収率;67.6%)。
なお、トリス(メチルイソブチルアミド)アルミニウムの物性値は、以下の通りであった。
H−NMR(C,δ(ppm));0.9〜1.1(18H,m)、1.8〜2.3(3H,m)、2.4〜3.2(15H,m)
なお、蒸留温度及び蒸留速度から推測される蒸気圧は約180℃で1torrであり、参考例1や参考例4の化合物よりも蒸気圧は低かった。
比較例3(方法(A);トリス(ジエチルアミド)アルミニウム(R=−C、R=−CH、R=H、R=Hの一般式(1)で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、15%ブチルリチウム/へキサン溶液31.8g(74.4mmol)を加えて冷却した。ここにジエチルアミン6.8g(93.0mmol)を内温が−2〜2℃になるようにゆるやかに滴下して30分攪拌した後、濃縮をした。ここにジエチルエーテル35mlを加え、次いで、ジエチルエーテル30mlに溶解した無水塩化アルミニウム3.1g(23.0mmol)を水冷下でゆるやかに滴下して室温で1時間反応させた。反応終了後に濃縮し、濃縮物を減圧蒸留(150℃、45Pa)して、黄色粘性液体のトリス(ジエチルアミド)アルミニウム4.7gを得た(単離収率;84.4%)。
H−NMR(C,δ(ppm));1.02〜1.28(18H,m)、2.88〜3.32(12H,m)
なお、蒸留温度及び蒸留速度から推測される蒸気圧は約150℃で1torrであった。
実施例2、3、参考例1、4、及び比較例1〜3で得られたアルミニウム化合物の蒸留条件と蒸気圧を表Aに示す。
Figure 0006065840
以上の結果から、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、融点が低いため配管の閉塞のおそれがなく、又、蒸気圧が高いため、CVD法により、容易に成膜対象物上にアルミニウム含有薄膜を製造可能な化合物であると考えられる。
実施例5(蒸着実験;アルミニウム含有薄膜の製造)
実施例3で得られたアルミニウム化合物(14)を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。
評価試験には、図1に示す装置を使用した。気化器3(ガラス製アンプル)にあるアルミニウム化合物20は、ヒーター10Bで加熱されて気化し、マスフローコントローラー1Aを経て予熱器10Aで予熱後導入されたヘリウムガスに同伴し気化器3を出る。気化器3を出たガスは、マスフローコントローラー1B、ストップバルブ2を経て導入されたアンモニアガスもしくは水素ガス、酸素ガスとともに反応器4に導入される。反応系内圧力は真空ポンプ手前のバルブ6の開閉により、所定圧力にコントロールされ、圧力計5によってモニターされる。反応器の中央部はヒーター10Cで加熱可能な構造となっている。反応器に導入されたアルミニウム化合物は、反応器内中央部にセットされ、ヒーター10Cで所定の温度に加熱された被蒸着基板21の表面上で還元もしくは酸化熱分解し、基板21上にアルミニウム含有薄膜が析出する。反応器4を出たガスは、トラップ7、真空ポンプを経て、大気中に排気される構造となっている。
蒸着条件及び蒸着結果(膜特性)を以下に示す。なお、被蒸着基板としては、6mm×20mmサイズの矩形のものを使用した。
(蒸着条件)
アルミニウム原料;トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))
原料供給条件;アルミニウム原料とアンモニアを交互に供給
気化温度;60℃
アルミニウム原料Heキャリアー流量;10sccm
アルミニウム原料供給時間;1分
アルミニウム原料供給圧力;0.67kPa
アンモニア流量;10sccm
アンモニア供給時間;1分
アンモニア供給圧力;0.67kPa
パージ時間;30秒
パージ圧力;0.17kPa
サイクル回数;20回
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;450℃
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定))
膜厚;600nm(1サイクル;30nm)
XPS分析;窒化アルミニウム膜
炭素含有率;検出されず
以上の結果から、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、炭素原子等の不純物を含まない高品質の窒化アルミニウム膜を製造することができることが判明した。
実施例6(蒸着実験;アルミニウム含有薄膜の製造)
実施例3で得られたトリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件)
アルミニウム原料;トリス(メチル−t−ブチルアミド)アルミニウム(化合物(14))
気化温度;60℃
Heキャリアー流量;10sccm
酸素流量;5sccm
成膜時間;10分
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;酸化アルミニウム膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
以上の結果から、本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、炭素原子等の不純物を含まない高品質の酸化アルミニウム膜を製造することができることが判明した。
参考例L−1(N−ベンジリデン−t−ブチルアミンの合成)
Figure 0006065840
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積2000mlのフラスコに、ベンズアルデヒド530.85g(5.00mol)を加えた。次いで、水浴下、液温を25℃に保ちながら、t−ブチルアミン367.50g(5.02mol)を滴下した。滴下後、攪拌しながら25℃で15時間反応させた。反応終了後、反応混合物を分液し、得られた有機層を減圧下(25℃、13.3Pa)で2時間還流させ、N−ベンジリデン−t−ブチルアミン788.91gを得た(単離収率;98%)。
実施例L−1(t−ブチル(メチル)アミンの合成)
Figure 0006065840
(工程A)
アルゴン雰囲気にて、攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積200mlのフラスコに、参考例L−1と同様な方法で得られたN−ベンジリデン−t−ブチルアミン89.18g(0.553mol)及びトルエン16.82g(0.183mol)を加えた。次いで、混合液を85〜90℃に保ちながら、硫酸ジメチル69.76g(0.553mol)をゆるやかに滴下した。滴下後、混合液を攪拌しながら85〜90℃にて2時間反応させた。
(工程B)
反応終了後、反応液を85〜90℃に保ちながら水48.34g(2.683mol)をゆるやかに滴下し、室温にて反応液を分液して水層を得た。得られた水層をトルエンで洗浄した。次いで、攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積300mlのフラスコに、36質量%水酸化ナトリウム水溶液124.25g(1.106mol)を加え、液温を10〜15℃に保ちながら、先に得られた水層をゆるやかに滴下した後、反応液を分液した。得られた有機層を常圧下で蒸留(68〜71℃)し、t−ブチル(メチル)アミン44.83gを得た(単離収率;84%)。
なお、得られたt−ブチル(メチル)アミンの組成は、目的物であるt−ブチル(メチル)アミン、t−ブチル(ジメチル)アミン(副生成物)、t−ブチルアミン(原料の分解物)、メタノール(副生成物)の含有比率が90.3:1.4:2.7:0.3であり、副生成物や残存原料の混入量が極めて少なかった。
実施例L−2〜L−3及び比較例L−1〜L−2
実施例L−1において、各種反応条件を変更したこと以外は、実施例L−1と同様に反応を行った。その反応条件(工程A及びB)を表1に、反応の結果を表2に示した。なお、各種モル比(表中の*)は、アリールメチリデンアミン化合物1モルに対してのモル比率である。
Figure 0006065840
Figure 0006065840
本発明の新規なトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物を用いて、CVD法により、良好な成膜特性で、成膜対象物上にアルミニウム含有薄膜を製造することができる。本発明のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物は、アルミニウム含有薄膜製造材料として、また、例えば、重合用触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。
3 気化器
4 反応器
10B 気化器ヒータ
10C 反応器ヒータ
20 アルミニウム化合物融液
21 基板

Claims (3)

  1. 一般式(1)
    Figure 0006065840
    (式中、Rはエチル基を示し、R 及びR はメチル基を示し、R は水素原子を示すか、または、Rはメチル基を示し、R 、R 及びR はメチル基を示す。
    で示されるトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物。
  2. 一般式(2)
    Figure 0006065840
    (式中、Xはハロゲン原子を示す。)
    で示されるトリハロゲノアルミニウムと、一般式(3)
    Figure 0006065840
    (式中、Aはアルカリ金属原子を示し、R、R、R及びRは前記と同義である。)
    で示されるアルカリ金属(ジアルキルアミド)とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
    Figure 0006065840
    (式中、R、R、R及びRは前記と同義である。)
    で示される請求項1記載のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物の製造方法。
  3. 請求項1記載のトリス(ジアルキルアミド)アルミニウム化合物をアルミニウム供給源として用いた化学気相蒸着法によるアルミニウム含有薄膜の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611544B2 (en) 2010-04-15 2017-04-04 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US8637411B2 (en) 2010-04-15 2014-01-28 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US9997357B2 (en) 2010-04-15 2018-06-12 Lam Research Corporation Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors
US9892917B2 (en) 2010-04-15 2018-02-13 Lam Research Corporation Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications
US9257274B2 (en) 2010-04-15 2016-02-09 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method
US9373500B2 (en) 2014-02-21 2016-06-21 Lam Research Corporation Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for conformal encapsulation and gapfill applications
US9685320B2 (en) 2010-09-23 2017-06-20 Lam Research Corporation Methods for depositing silicon oxide
SG2013083654A (en) 2012-11-08 2014-06-27 Novellus Systems Inc Methods for depositing films on sensitive substrates
JP2014214152A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 宇部興産株式会社 非対称ジアルキルアミン化合物の製造方法
US9214334B2 (en) * 2014-02-18 2015-12-15 Lam Research Corporation High growth rate process for conformal aluminum nitride
CN105503928B (zh) * 2014-10-10 2017-09-15 江南大学 用于薄膜沉积的铝前驱体及其制备方法
US9564312B2 (en) 2014-11-24 2017-02-07 Lam Research Corporation Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films
KR101965219B1 (ko) * 2015-02-17 2019-04-03 주식회사 유피케미칼 알루미늄 화합물 및 이를 이용한 알루미늄-함유 막의 형성 방법
US10566187B2 (en) 2015-03-20 2020-02-18 Lam Research Corporation Ultrathin atomic layer deposition film accuracy thickness control
US9502238B2 (en) 2015-04-03 2016-11-22 Lam Research Corporation Deposition of conformal films by atomic layer deposition and atomic layer etch
US9773643B1 (en) 2016-06-30 2017-09-26 Lam Research Corporation Apparatus and method for deposition and etch in gap fill
US10062563B2 (en) 2016-07-01 2018-08-28 Lam Research Corporation Selective atomic layer deposition with post-dose treatment
US10037884B2 (en) 2016-08-31 2018-07-31 Lam Research Corporation Selective atomic layer deposition for gapfill using sacrificial underlayer
KR102627458B1 (ko) 2016-09-13 2024-01-19 삼성전자주식회사 알루미늄 화합물과 이를 이용한 박막 형성 방법 및 집적회로 소자의 제조 방법
US10269559B2 (en) 2017-09-13 2019-04-23 Lam Research Corporation Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer
US10927459B2 (en) * 2017-10-16 2021-02-23 Asm Ip Holding B.V. Systems and methods for atomic layer deposition

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005392B2 (en) 2001-03-30 2006-02-28 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagent compositions for CVD formation of gate dielectric thin films using amide precursors and method of using same
US7041609B2 (en) 2002-08-28 2006-05-09 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming metal oxides using alcohols
CN1798866A (zh) * 2003-06-05 2006-07-05 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 用氨基铝前体形成含铝薄膜的方法
US7141500B2 (en) 2003-06-05 2006-11-28 American Air Liquide, Inc. Methods for forming aluminum containing films utilizing amino aluminum precursors
CN1953953B (zh) 2004-03-15 2010-12-22 宇部兴产株式会社 包含β-酮酸基配体的金属络合物
JP2007031367A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Mitsubishi Materials Corp 有機アルミニウム化合物及び該化合物を用いたアルミニウム含有膜の製造方法
KR100724084B1 (ko) 2005-11-16 2007-06-04 주식회사 유피케미칼 디알킬아미도디하이드로알루미늄 화합물을 이용한 박막증착방법
US7956168B2 (en) * 2006-07-06 2011-06-07 Praxair Technology, Inc. Organometallic compounds having sterically hindered amides
JP4318710B2 (ja) * 2006-10-12 2009-08-26 シャープ株式会社 ナノ結晶粒子蛍光体と被覆ナノ結晶粒子蛍光体、ならびに被覆ナノ結晶粒子蛍光体の製造方法

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