JP6808281B2 - 置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法 - Google Patents

置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6808281B2
JP6808281B2 JP2016239566A JP2016239566A JP6808281B2 JP 6808281 B2 JP6808281 B2 JP 6808281B2 JP 2016239566 A JP2016239566 A JP 2016239566A JP 2016239566 A JP2016239566 A JP 2016239566A JP 6808281 B2 JP6808281 B2 JP 6808281B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cobalt
group
thin film
diene
sccm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016239566A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018065777A (ja
Inventor
尚之 小礒
尚之 小礒
有紀 山本
有紀 山本
浩幸 尾池
浩幸 尾池
哲平 早川
哲平 早川
泰志 古川
泰志 古川
賢一 多田
賢一 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Tosoh Corp
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI), Tosoh Corp filed Critical Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Publication of JP2018065777A publication Critical patent/JP2018065777A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6808281B2 publication Critical patent/JP6808281B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
    • C07F15/06Cobalt compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F17/00Metallocenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F17/00Metallocenes
    • C07F17/02Metallocenes of metals of Groups 8, 9 or 10 of the Periodic System
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F19/00Metal compounds according to more than one of main groups C07F1/00 - C07F17/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/18Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28097Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being a metallic silicide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28518Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H01L21/28562Selective deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76889Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances by forming silicides of refractory metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204Conductive materials
    • H01L23/53209Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H01L23/53238Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/456Ohmic electrodes on silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4966Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a composite material, e.g. organic material, TiN, MoSi2
    • H01L29/4975Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a composite material, e.g. organic material, TiN, MoSi2 being a silicide layer, e.g. TiSi2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

本発明は、半導体素子の製造用原料として有用なコバルト錯体及びその製造方法、該コバルト錯体を材料として用いることにより作製したコバルト含有薄膜及びその作製方法に関する。
コバルトは、高い導電性を示すこと、仕事関数が大きいこと、導電性シリサイドを形成出来ること、銅との格子整合性に優れることなどの特長を持つため、トランジスタなどの半導体素子のゲート電極、ソース・ドレイン部の拡散層上のコンタクト、銅配線シード層/ライナー層などの材料として注目を集めている。次世代の半導体素子では、記憶容量や応答性をさらに向上させる目的のため、高度に細密化及び三次元化されたデザインが採用されている。したがって次世代の半導体素子を構成する材料としてコバルトを使用するためには、三次元化された基板上に数ナノ〜数十ナノメートル程度の厚みのコバルト含有薄膜を均一に形成する技術の確立が必要とされている。三次元化された基板上に金属薄膜を作製するための技術としては、原子層堆積法(ALD法)や化学気相蒸着法(CVD法)など、化学反応に基づく気相蒸着法の活用が有力視されている。次世代半導体素子のゲート電極、ソース・ドレイン部の拡散層上のコンタクトとして、コバルト膜を成膜した後にシリサイド化したCoSiが検討されている。一方、銅配線シード層/ライナー層としてコバルトが使用される場合、下地にはバリアメタルとして窒化チタンや窒化タンタルなどが採用される見込みである。コバルト含有薄膜を作製する際にシリコンやバリアメタルが酸化されると、抵抗値の上昇に起因するトランジスタとの導通不良などの問題が生じる。これらの問題を回避するため、分解ガスとして酸素やオゾンなどの酸化性ガスを用いない条件下でコバルト含有薄膜の作製を可能とする材料が求められている。
非特許文献1及び2には、η−シリルオキシシクロペンタジエニル配位子を持つ点で本発明のコバルト錯体(1)に類似の構造を持つ化合物として、ジカルボニル[η−(1−ジエチルメチルシリルオキシ−2,3,4,5−テトラフェニル)シクロペンタジエニル]コバルト及びジカルボニル[η−(1−ジメチル(フェニル)シリルオキシ−3,4−ジフェニル−2,5−ジメチル(フェニル)シリル)シクロペンタジエニル]コバルトがそれぞれ記載されているものの、これらはフェニル基を持つ点で本発明のコバルト錯体とは異なる。また該文献にはこれらの錯体をコバルト含有薄膜の作製用材料として用いることに関する記述は一切ない。
Journal of Organometallic Chemistry,第586巻,48ページ(1999年)。
Organometallics,第33巻,5622ページ,Supporting Information(2014年)。
本発明は、酸化性ガスを用いない条件下でコバルト含有薄膜の作製を可能とする材料として有用なコバルト錯体を提供することを課題とする。
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、一般式(1)で示されるコバルト錯体が酸化性ガスを用いない条件下、特に還元性ガスを用いる条件下でコバルト含有薄膜を作製するための材料として有用なことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
一般式(1)
(式中、Rは一般式(2)
(式中、R、R及びRは、各々独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。)で表されるシリルオキシ基を表す。Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は一般式(2)で表されるシリルオキシ基を表す。R、R及びRは、各々独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Lは炭素数4〜10のジエンを表す。)で示されるコバルト錯体に関する。また本発明は、一般式(3)
(式中、R、R10及びR11は各々独立にフェニル基、トリル基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)で示されるトリスホスフィン錯体と、一般式(4)
(式中、R、R、R、R及びRは一般式(1)のR1、、R、R及びRと同義を表す。)で示されるリチウムシクロペンタジエニドとを反応させ、次いで炭素数4〜10のジエンを反応させる、一般式(1)で示されるコバルト錯体の製造方法に関する。
また本発明は、一般式(1)で示されるコバルト錯体を化学反応に基づく気相蒸着法の原料に用いることを特徴とする、コバルト含有薄膜の作製方法に関する。
また本発明は、一般式(1)で示されるコバルト錯体を化学反応に基づく気相蒸着法の原料に用いることにより作製されるコバルト含有薄膜に関する。
さらに本発明は、一般式(1)で示されるコバルト錯体を化学反応に基づく気相蒸着法の原料に用いることにより作製されるコバルト含有薄膜を、トランジスタのゲート電極、ソース・ドレイン部の拡散層上のコンタクト及び銅配線シード層/ライナー層の少なくともいずれか一つに使用する半導体素子に関する。
以下、本発明を更に詳細に説明する。まず、一般式(1)、(2)中のR、R、R、R、R、R、R及びRの定義について説明する。
は一般式(2)で示されるシリルオキシ基であり、Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は一般式(2)で示されるシリルオキシ基のいずれでも良い。R、R及びRは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基のいずれでも良い。
一般式(2)のR、R及びRで表される炭素数1〜6のアルキル基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1−シクロブチルエチル基、2−シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のコバルト錯体(1)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R、R及びRは炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基又はtert−ブチル基が更に好ましい。
一般式(2)で示されるシリルオキシ基の更に具体的な例としては、
などを挙げることができる。なお本明細書中では、Me、Et、Pr、Pr、Bu、Bu、Bu及びBuは、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基を表す。
で表されるシリルオキシ基は、(2−1)、(2−2)、(2−5)又は(2−11)が好ましく、(2−1)が更に好ましい。
で表される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1−シクロブチルエチル基、2−シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。
本発明のコバルト錯体(1)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、Rは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、又は(2−1)、(2−2)、(2−5)若しくは(2−11)で表されるシリルオキシ基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、又は(2−1)、(2−2)若しくは(2−11)が更に好ましく、水素原子、メチル基又は(2−1)が殊更好ましい。
、R及びRで表される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状アルキル基のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1−シクロブチルエチル基、2−シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。
本発明のコバルト錯体(1)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R、R及びRは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基又はtert−ブチル基が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基又はtert−ブチル基が更に好ましく、水素原子又はメチル基が殊更好ましい。
次にLで表される炭素数4〜10のジエンについて説明する。Lで表されるジエンは、鎖状ジエン又は環状ジエンのいずれであっても良い。
Lで表される炭素数4〜10のジエンのうち鎖状ジエンとしてはコバルトにs−cis型ηの結合様式で配位できるものであれば良く、例えばブタ−1,3−ジエン(ブタジエン)、2−メチルブタ−1,3−ジエン(イソプレン)、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン、2−メチルペンタ−1,3−ジエン、2,3−ジメチルペンタ−1,3−ジエン、ペンタ−1,3−ジエン、ヘキサ−2,4−ジエン、3−メチルペンタ−1,3−ジエン、3−メチレンペンタ−1−エン、ヘキサ−1,3−ジエン、ヘプタ−1,3−ジエン、オクタ−1,3−ジエン、ノナ−1,3−ジエン、デカ−1,3−ジエン、4−メチル−3−メチレンペンタ−1−エン、2−シクロヘキシル−1,3−ブタジエンなどを挙げることが出来る。
Lで表される炭素数4〜10のジエンのうち環状ジエンとしてはコバルトにs−cis型η又はη:ηの結合様式で配位できるものであれば良く、例えばシクロヘキサ−1,3−ジエン、メチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、エチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、プロピルシクロヘキサ−1,3−ジエン、イソプロピルシクロヘキサ−1,3−ジエン、ブチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、イソブチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、sec−ブチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、tert−ブチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、ペンチルシクロヘキサ−1,3−ジエン、ヘキシルシクロヘキサ−1,3−ジエン、シクロヘキシルシクロヘキサ−1,3−ジエン、α−フェランドレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ノルボルナジエン、1,5−シクロオクタジエン、ジメチル−1,5−シクロオクタジエンなどを挙げることが出来る。
本発明のコバルト錯体(1)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、Lで表されるジエンは炭素数4〜8のジエンが好ましく、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン、2−メチルペンタ−1,3−ジエン、シクロヘキサ−1,3−ジエン、ノルボルナジエン、1,5−シクロオクタジエンが更に好ましい。
本発明のコバルト錯体(1)の具体例としては、
などを挙げることが出来る。CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−9)、(1−17)、(1−18)、(1−19)、(1−20)、(1−21)、(1−27)、(1−35)、(1−36)、(1−37)、(1−38)、(1−39)、(1−45)、(1−53)、(1−54)、(1−55)、(1−56)、(1−57)、(1−63)、(1−71)、(1−72)、(1−73)、(1−74)、(1−75)、(1−81)、(1−90)、(1−91)、(1−92)、(1−93)、(1−94)、(1−100)、(1−108)、(1−109)、(1−110)、(1−111)、(1−112)、(1−118)、(1−126)、(1−127)、(1−128)、(1−129)、(1−130)、(1−136)、(1−144)、(1−145)が好ましく、(1−1)、(1−3)、(1−19)、(1−21)、(1−37)、(1−39)、(1−55)、(1−57)、(1−73)、(1−75)、(1−92)、(1−94)、(1−110)、(1−112)、(1−128)、(1−130)が更に好ましい。
次に、本発明のコバルト錯体(1)の製造方法について説明する。製造方法1は、一般式(3)で示されるトリスホスフィン錯体と、一般式(4)で示されるリチウムシクロペンタジエニドとを反応させ、次いで炭素数4〜10のジエンを反応させ、コバルト錯体(1)を製造する方法である。
製造方法1
(式中、R、R、R、R及びRは一般式(1)と同義である。R、R10及びR11は各々独立にフェニル基、トリル基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)
一般式(3)のR、R10、R11及びXの定義について説明する。R、R10及びR11で表される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1−シクロブチルエチル基、2−シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。
、R10及びR11で表される炭素数1〜6のアルキルオキシ基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、シクロブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、1−エチルプロピルオキシ基、1−メチルブチルオキシ基、2−メチルブチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロブチルメチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、1−メチルペンチルオキシ基、2−メチルペンチルオキシ基、3−メチルペンチルオキシ基、4−メチルペンチル基オキシ、1,1−ジメチルブチルオキシ基、1,2−ジメチルブチルオキシ基、1,3−ジメチルブチルオキシ基、2,2−ジメチルブチルオキシ基、2,3−ジメチルブチルオキシ基、3,3−ジメチルブチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロペンチルメチルオキシ基、1−シクロブチルエチルオキシ基、2−シクロブチルエチルオキシ基などを例示することが出来る。
、R10及びR11で表されるトリル基としては、オルトトリル基(2−メチルフェニル基)、メタトリル基(3−メチルフェニル基)及びパラトリル基(4−メチルフェニル基)を例示することが出来る。
、R10及びR11は、コバルト錯体(1)の収率が良い点で、フェニル基、炭素数1〜4のアルキル基又はイソプロピルオキシ基が好ましく、フェニル基、メチル基、エチル基又はイソプロピルオキシ基が更に好ましく、フェニル基が殊更好ましい。
Xで表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子を例示することが出来る。収率が良い点で、塩素原子が好ましい。
製造方法1で用いることができるトリスホスフィン錯体(3)の例としては、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリス(3−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリス(3−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリス(3−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリス(4−メチルフェニル)ホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリス(メチルジフェニルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリス(メチルジフェニルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリス(メチルジフェニルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリス(ジメチルフェニルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリス(ジメチルフェニルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリス(ジメチルフェニルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリメチルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリメチルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリメチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリエチルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリエチルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリエチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリプロピルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリプロピルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリプロピルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリイソプロピルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリイソプロピルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリイソプロピルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリブチルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリブチルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリブチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリイソブチルホスフィン)コバルト、ブロモトリス(トリイソブチルホスフィン)コバルト、ヨードトリス(トリイソブチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリメチルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリメチルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリメチルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリエチルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリエチルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリエチルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリプロピルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリプロピルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリプロピルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリイソプロピルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリイソプロピルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリイソプロピルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリブチルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリブチルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリブチルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリイソブチルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリイソブチルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリイソブチルホスファイト)コバルト、クロロトリス(トリsec−ブチルホスファイト)コバルト、ブロモトリス(トリsec−ブチルホスファイト)コバルト、ヨードトリス(トリsec−ブチルホスファイト)コバルトなどを例示することが出来る。安価である点で、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリメチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリエチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリプロピルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリブチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリイソプロピルホスファイト)コバルトが好ましく、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリメチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリエチルホスフィン)コバルト、クロロトリス(トリイソプロピルホスファイト)コバルトが更に好ましく、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルトが殊更好ましい。
製造方法1で用いることが出来るトリスホスフィン錯体(3)は、Chemische Berichte、第108巻、944ページ(1975年)、Inorganic Syntheses、第26巻、190ページ(1989年)、Journal of the American Chemical Society、第99巻、739ページ(1977年)などに記載の方法に準じて入手することが出来る。
製造方法1で用いることが出来るリチウムシクロペンタジエニド(4)の例としては、
などを例示することが出来る。CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つコバルト錯体(1)が得られる点で、(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−4)、(4−5)、(4−6)、(4−7)、(4−8)、(4−9)、(4−10)、(4−11)、(4−12)、(4−13)、(4−14)、(4−15)、(4−16)、(4−17)、(4−18)、(4−28)、(4−29)、(4−30)、(4−31)、(4−32)、(4−33)、(4−34)、(4−35)、(4−36)、(4−93)、(4−94)、(4−95)、(4−96)、(4−97)、(4−98)が好ましく、(4−1)、(4−2)、(4−3)、(4−4)、(4−5)、(4−6)、(4−7)、(4−8)、(4−9)、(4−93)、(4−94)、(4−95)、(4−96)、(4−97)、(4−98)が更に好ましく、(4−1)、(4−3)、(4−93)、(4−94)が殊更好ましい。
製造方法1で用いることが出来るリチウムシクロペンタジエニド(4)は、置換シクロペンタジエン(5)とリチオ化剤を反応させてリチオ化することによって得ることが出来る。
置換シクロペンタジエン(5)は、一般式(5)で示される構造を持つものだけでなく、一般式(5a)、(5b)、(5c)又は(5d)で示される異性体も含み、(5)及び(5a)〜(5d)のいずれか複数の混合物であってもよい。
(式中、R、R、R、R及びRは一般式(1)のR、R、R、R及びRと同義を表す。)
なお、本明細書中では簡略のため(5)及び(5a)〜(5d)の全てを包括して一般式(5)で示すこととする。
置換シクロペンタジエン(5)は、本明細書の参考例1〜3に記載の方法や、Organometallics、第16巻、5950ページ(1997年)、Acta Chemica Scandinavica、第43巻、188ページ(1989年)、Chemical Communication、2123ページ(1996年)、Journal of Organometallic Chemistry、第544巻、133ページ(1997年)、Journal of Organometallic Chemistry、第558巻、231ページ(1998年)などに記載の方法によって入手することが出来る。
置換シクロペンタジエン(5)の例としては、
などを例示することが出来る。CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つコバルト錯体(1)が得られる点で、(5−1)、(5−2)、(5−3)、(5−4)、(5−5)、(5−6)、(5−7)、(5−8)、(5−9)、(5−10)、(5−11)、(5−12)、(5−13)、(5−14)、(5−15)、(5−16)、(5−17)、(5−18)、(5−28)、(5−29)、(5−30)、(5−31)、(5−32)、(5−33)、(5−34)、(5−35)、(5−36)、(5−93)、(5−94)、(5−95)、(5−96)、(5−97)、(5−98)が好ましく、(5−1)、(5−2)、(5−3)、(5−4)、(5−5)、(5−6)、(5−7)、(5−8)、(5−9)、(5−93)、(5−94)、(5−95)、(5−96)、(5−97)、(5−98)が更に好ましく、(5−1)、(5−3)、(5−93)、(5−94)が殊更好ましい。
用いることが出来るリチオ化剤としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウムなどのアルキルリチウム、フェニルリチウムやトリルリチウムなどのアリールリチウム、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジイソプロピルアミドなどのリチウムジアルキルアミドなどを例示することが出来る。収率が良い点で、ブチルリチウム、リチウムジエチルアミド及びリチウムジイソプロピルアミドが好ましく、リチウムジイソプロピルアミドが更に好ましい。
置換シクロペンタジエン(5)とリチオ化剤の反応は、リチウムシクロペンタジエニド(4)の収率が良い点で有機溶媒中において実施するのが好ましい。用いることが出来る有機溶媒は、反応を阻害しないものであれば制限は無く、具体的にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、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、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、シクロペンチルエチルエーテル(CPEE)、tert−ブチルメチルエーテル(MTBE)、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテルなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。
置換シクロペンタジエン(5)とリチオ化剤の反応は、リチウムシクロペンタジエニド(4)の収率が良い点で、不活性ガス雰囲気中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを例示することが出来、窒素又はアルゴンが更に好ましい。反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が有機リチウム化合物を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、−80℃から120℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってリチウムシクロペンタジエニド(4)を収率良く得ることが出来る。
置換シクロペンタジエン(5)とリチオ化剤の反応によって得られたリチウムシクロペンタジエニド(4)は、精製して、又は精製せずに製造方法1の原料として用いることが出来る。リチウムシクロペンタジエニド(4)を精製する場合、当業者が有機リチウム化合物を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
製造方法1は、コバルト錯体(1)の収率が良い点で、不活性ガス雰囲気中で実施する
のが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来る。安価な点で、窒素ガス又はアルゴンが好ましい。
製造方法1は、コバルト錯体(1)の収率が良い点で、有機溶媒中で実施することが好ましい。使用可能な有機溶媒の種類には、反応を阻害しない限り特に制限は無い。使用可能な溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、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、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン(メシチレン)などの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、シクロペンチルエチルエーテル(CPEE)、tert−ブチルメチルエーテル(MTBE)、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテルを挙げることが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。コバルト錯体(1)の収率が良い点で、有機溶媒としてはヘキサン、ヘプタン、トルエン又はエーテルが好ましく、CPME、MTBE、ジエチルエーテル又はTHFが更に好ましい。
製造方法1では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が有機金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、−80℃から120℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってコバルト錯体(1)を収率良く製造することが出来る。
製造方法1を実施するときのトリスホスフィン錯体(3)、リチウムシクロペンタジエニド(4)及びジエンのモル比には特に制限は無く、トリスホスフィン錯体(3)1モル当量に対してリチウムシクロペンタジエニド(4)を0.9〜1.5モル当量、及びジエンを1.0〜10.0モル当量用いるのが本発明のコバルト錯体(1)の収率が良い点で好ましく、トリスホスフィン錯体(3)1モル当量に対してリチウムシクロペンタジエニド(4)を1.0〜1.2モル当量、及びジエンを2.0〜5.0モル当量用いるのが更に好ましい。
製造方法1によって製造したコバルト錯体(1)は、当業者が有機金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、蒸留、昇華、結晶化、カラムクロマトグラフィーなどを挙げることが出来る。
製造方法1の精製時には、副生するホスフィン化合物を除去する目的で、ハロゲン化アルキルを加えても良い。用いることが出来るハロゲン化アルキルとしては反応を阻害しないものであれば特に制限は無く、例えば塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化イソプロピル、塩化ブチル、塩化イソブチル、塩化tert−ブチル、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、臭化イソプロピル、臭化ブチル、臭化イソブチル、臭化tert−ブチル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化イソプロピル、ヨウ化ブチル、ヨウ化イソブチル、ヨウ化tert−ブチルなどを例示することができる。安価である点で、ヨウ化メチル、またはヨウ化エチルが好ましい。ハロゲン化アルキルの使用量には特に制限は無く、好ましくはトリスホスフィン錯体(3)1モル当量に対して1.0〜20.0モル当量、更に好ましくは1.0〜5.0モル当量のハロゲン化アルキルを用いることによって本発明のコバルト錯体(1)を収率良く得ることが出来る。
次に、本発明のコバルト錯体(1)を化学反応に基づく気相蒸着法の原料に用いることを特徴とする、コバルト含有薄膜の作製方法について詳細に説明する。本明細書では、化学反応に基づく気相蒸着法とは、気化させたコバルト錯体(1)を基板上で分解することによりコバルト含有薄膜を作製する方法を意味する。具体的には、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法などのCVD法や、ALD法などを例示することが出来る。CVD法は成膜速度が良好な点でとりわけ好ましく、またALD法は段差被覆性が良好な点でとりわけ好ましい。例えばCVD法又はALD法によりコバルト含有薄膜を作製する場合、コバルト錯体(1)を気化させて反応チャンバーに供給し、反応チャンバー内に備え付けた基板上でコバルト錯体(1)を分解することにより、該基板上にコバルト含有薄膜を作製することが出来る。コバルト錯体(1)を分解する方法としては、当業者が金属含有薄膜を作製するのに用いる通常の技術手段を挙げることが出来る。具体的にはコバルト錯体(1)と反応ガスとを反応させる方法や、コバルト錯体(1)に熱、プラズマ、光などを作用させる方法などを例示することが出来る。
反応ガスを用いる場合、用いることが出来る反応ガスとしては、還元性ガスや酸化性ガスを例示することが出来る。該反応ガスとしては、金属や金属窒化物などの酸化されやすい材料からなる基板に成膜する場合に基板の劣化を防止できる点で、還元性ガスが好ましい。還元性ガスの具体例としては、アンモニア、水素、モノシラン、ヒドラジン、ギ酸や、ボラン−ジメチルアミン錯体、ボラン−トリメチルアミン錯体などのボラン−アミン錯体、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、4−メチル−2−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、3−メチル−2−ペンテン、2−エチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−2−ブテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、イソプレン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、3−メチル−1,4−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンなどの炭素数4〜7の鎖状不飽和炭化水素、1,3−シクロヘキサジエン、1,4−シクロヘキサジエン、1−メチル−1,3−シクロヘキサジエン、2−メチル−1,3−シクロヘキサジエン、5−メチル−1,3−シクロヘキサジエン、3−メチル−1,4−シクロヘキサジエン、α−フェランドレン、β−フェランドレン、α−テルピネン、β−テルピネン、γ−テルピネン、リモネンなどの炭素数6〜10の環状不飽和炭化水素などを例示することが出来る。成膜装置の仕様による制約が少なく取扱いが容易である点で、還元性ガスとしてはアンモニア、水素、ギ酸、1,3−シクロヘキサジエン、1,4−シクロヘキサジエン、α−テルピネン、β−テルピネン、γ−テルピネン、リモネンが好ましい。酸化性ガスを用いる場合、その具体例としては、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、笑気ガス、塩化水素、硝酸ガス、酢酸などを挙げることが出来、酸素、オゾン又は水蒸気が好ましい。反応ガスの流量は材料の反応性と反応チャンバーの容量に応じて適宜調節される。例えば反応チャンバーの容量が1〜10Lの場合、反応ガスの流量は特に制限は無く、経済的な理由から1〜10000sccmが好ましい。なお、本明細書中においてsccmとは気体の流量を表す単位であり、1sccmは理想気体に換算すると2.68mmol/hの速度で気体が移動していることを表す。
CVD法又はALD法によりコバルト含有薄膜を作製する場合、これらの分解方法を適宜選択して用いることにより、コバルト含有薄膜を作製することが出来る。複数の分解方法を組み合わせて用いることも出来る。反応チャンバーへのコバルト錯体(1)の供給方法としては、例えばバブリング、液体気化供給システムなど当業者が通常用いる方法が挙げられ、特に限定されるものではない。
CVD法又はALD法によりコバルト含有薄膜を作製する際のキャリアガス及び希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガス又は窒素ガスが好ましく、経済的な理由から窒素ガス又はアルゴンが更に好ましい。キャリアガス及び希釈ガスの流量は反応チャンバーの容量などに応じて適宜調節される。例えば反応チャンバーの容量が1〜10Lの場合、キャリアガスの流量は特に制限は無く、経済的な理由から1〜10000sccmが好ましい。
CVD法又はALD法によりコバルト含有薄膜を作製するときの基板温度は、熱、プラズマ、光などの使用の有無、反応ガスの種類などにより適宜選択される。例えば光やプラズマを併用することなく反応ガスとしてアンモニアや環状不飽和炭化水素を用いる場合には、基板温度に特に制限は無く、経済的な理由から200℃〜1000℃が好ましい。成膜速度が良好な点で250℃〜800℃が好ましく、300℃〜800℃が殊更好ましい。また、光やプラズマ、オゾン、過酸化水素などを適宜使用することにより200℃以下の温度域でコバルト含有薄膜を作製することが出来る。
本発明のコバルト含有薄膜の作製方法により得られるコバルト含有薄膜としては、例えば金属コバルト薄膜、酸化コバルト薄膜、窒化コバルト薄膜、酸窒化コバルト薄膜などが得られる。また金属コバルト薄膜を作製後、任意の温度で基板を加熱処理することによりコバルト含有複合膜を得ることができる。例えば、シリコン基板上に金属コバルト薄膜を作製後、300℃〜900℃の加熱処理によりCoSi、CoSi、CoSiなどのコバルトシリサイド薄膜を得ることができる。また他の金属材料と組み合わせて用いた場合にもコバルト含有複合薄膜を得ることができる。例えば、本発明のコバルト錯体(1)とケイ素材料と組み合わせて用いることによりコバルトシリサイド薄膜が得られる。該ケイ素材料としては、モノシラン、ジシラン、トリシラン、テトラエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ビス(tert−ブチルアミノ)シラン、ビス(ジエチルアミノ)シラン、トリス(ジメチルアミノ)シランなどを例示することができる。さらにアルミニウムやゲルマニウムなどの典型金属、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、タングステンなどの遷移金属、ランタンやネオジムなどの希土類金属を含有する金属材料と本発明のコバルト錯体(1)を組み合わせて用いることにより、これらの金属元素を含むコバルト含有複合膜を得ることも出来る。また、CVD法又はALD法によりコバルト含有複合薄膜を作製する場合、本発明のコバルト錯体(1)と他の金属材料とを別々に反応チャンバー内に供給しても、混合してから供給しても良い。
本発明のコバルト含有薄膜を構成部材として用いることにより、信頼性や応答性を向上させた高性能な半導体デバイスを製造することが出来る。半導体デバイスの例としてはDRAM、FeRAM、PRAM、MRAM、ReRAM、フラッシュメモリーなどの半導体記憶装置や電界効果トランジスタなどを挙げることが出来る。これらの構成部材としてはトランジスタのゲート電極、ソース・ドレイン部の拡散層上のコンタクトや、銅配線シード層/ライナー層などを例示することが出来る。
本発明のコバルト錯体(1)を材料として用いることにより、反応ガスとして還元性ガスを用いる条件下でコバルト含有薄膜を作製することが出来る。
実施例8、9及び、16から33、並びに比較例1で用いたCVD装置を示す図である。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。参考例1〜6、実施例1〜7,10〜15に記載の化合物の製造は全てアルゴン雰囲気下で実施した。用いたTHF、ジエチルエーテル、ジクロロメタン及びヘキサンは関東化学社製の脱水品である。
参考例1
3−メチル−2−シクロペンテノン8.18g(85.1mmol)及びトリエチルアミン9.47g(93.6mmol)をヘキサン100mLに溶かし、トリフルオロメタンスルホキシ(トリメチル)シラン18.91g(85.1mmol)を氷冷条件下で滴下した。その後、25℃で2時間撹拌した。生成した不溶物をセライトを用いてろ別した後、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた粗生成物を減圧蒸留(留出温度59−60℃、背圧1.1×10Pa)することにより、1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン10.97gを無色液体として得た。収率77%。
H NMR(500MHz,C,δ/ppm):6.06(m,1H),5.09(m,1H),2.64(m,2H),1.79(s,3H),0.21(s,9H).
参考例2
2−ヒドロキシ−3−メチル−2−シクロペンテノン6.3g(56.2mmol)及びトリエチルアミン11.8g(117.7mmol)をヘキサン100mLとTHF50mLの混合溶媒に溶かし、トリフルオロメタンスルホキシ(トリメチル)シラン25.1g(112.9mmol)を氷冷条件下で滴下した。その後、25℃で2時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。得られた生成物を減圧蒸留(留出温度90℃、背圧2.4×10Pa)することにより、1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)−1,3−シクロペンタジエン8.98gを無色液体として得た。収率62%。
H NMR(400MHz,CDCl,δ/ppm):4.85(t,J=2.1Hz,1H),2.47(d,J=2.1Hz,2H),1.70(s,3H),0.13(s,9H),0.08(s,9H).
参考例3
ジイソプロピルアミン17.2g(170mmol)をTHF40mLに溶かし、−70℃においてブチルリチウムのヘキサン溶液(2.65M、60.0mL)を加えた後、25℃で15分間撹拌することによりリチウムジイソプロピルアミド(LDA)溶液を調製した。別の容器に2,3,4,5−テトラメチル−2−シクロペンテノン21.3g(154mmol)及びTHF50mLを加えて−70℃に冷却し、該リチウムジイソプロピルアミド溶液を加えた。25℃で6時間撹拌した後、減圧濃縮した。残渣にTHF50mL及びヘキサン50mLを加えて−70℃に冷却後、クロロ(tert−ブチル)ジメチルシラン26.4g(175mmol)のヘキサン(20mL)溶液を加え、25℃で2時間撹拌した。生成した不溶物をセライトを用いてろ別した後、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた粘性液体を減圧蒸留(留出温度72℃、背圧6.0×10Pa)することにより、1,3,4,5−テトラメチル−2−tert−ブチルジメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン30.4gを無色液体として得た。収率78%。
H NMR(500MHz,C,δ/ppm):2.39(q,J=7.3Hz,1H),1.81(s,3H),1.80(s,3H),1.74(s,3H),1.06(s,9H),0.98(d,J=7.3Hz,3H),0.15(s,6H).
実施例1
参考例1で調製した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン8.10g(47.9mmol)にTHF30mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液32mL(1.5mol/L,48.0mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト42.2g(47.7mmol)にトルエン200mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を2時間撹拌した後、2−メチルブタ−1,3−ジエン9.70g(142mmol)を加え、この混合物を25℃で13時間撹拌した後、ヨードメタン36.3g(256mmol)を加えた。25℃で2時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン200mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度120℃、背圧14Pa)することにより、(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルト5.70gを赤色液体として得た(収率40%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.91(m,1H),4.68(br,1H),4.56(br,1H),4.17(br,1H),2.08(br,3H),1.59(s,3H),1.51(brs,2H),0.15(s,9H),0.01(br,2H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):93.4,87.4,79.1,74.4,72.2,70.4,38.0,35.8,30.5,22.9,14.2,0.16.
実施例2
参考例1で調製した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン1.33g(7.90mmol)にTHF10mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液5.3mL(1.5mol/L,7.95mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト6.98g(7.92mmol)にトルエン50mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を3時間撹拌した後、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン2.20g(26.8mmol)を加え、この混合物を25℃で2時間撹拌した後、ヨードメタン4.60g(32.4mmol)を加えた。25℃で15時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン100mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度133℃、背圧41Pa)することにより、(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン)コバルト1.35gを赤色液体として得た(収率56%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.46(br,1H),4.43(br,1H),4.08(br,1H),2.08(s,3H),2.05(s,3H)1.61(br,2H),1.57(s,3H),0.16(s,9H),−0.10(br,1H),−0.15(br,1H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):90.4,90.3,86.6,74.7,72.5,70.2,39.4,38.2,30.5,19.8,19.7,13.8,0.2.
実施例3
参考例1で調製した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン9.06g(53.8mmol)にTHF30mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液36.0mL(1.5mol/L,54.0mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト47.5g(53.9mmol)にトルエン200mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を1時間撹拌した後、2−メチルペンタ−1,3−ジエン10.6g(129mmol)を加え、この混合物を25℃で17時間撹拌した後、ヨードメタン29.7g(209mmol)を加えた。25℃で3時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン200mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度110℃、背圧19Pa)することにより、(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルペンタ−1,3−ジエン)コバルト6.12gを赤色液体として得た(収率37%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.44(br,1H),4.34(br,1H),4.03(br,1H),3.43(br,1H),1.83(s,3H),1.37(br,3H),1.25(br,1H),0.94(br,3H),0.15(br,1H),−0.05(s,9H),−0.33(br,1H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):90.8,86.8,83.0,77.2,73.7,72.4,67.3,46.8,38.3,23.1,19.0,14.2,0.10.
実施例4
参考例1で調製した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン1.61g(9.57mmol)にTHF20mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液6.4mL(1.5mol/L,9.60mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト8.49g(9.63mmol)にトルエン100mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を2時間撹拌した後、1,5−シクロオクタジエン3.90g(36.1mmol)を加え、この混合物を25℃で1時間撹拌した後、ヨードメタン6.52g(45.9mmol)を加えた。25℃で15時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン200mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度140℃、背圧5Pa)することにより、(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−1,5−シクロオクタジエン)コバルト1.20gを赤色液体として得た(収率38%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.87(br,1H),4.60(br,1H),3.92(br,1H),3.30(m,2H),3.20(m,2H),2.57(m,4H),1.85(m,4H),1.24(s,3H),0.11(s,9H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):88.2,78.4,76.0,74.4,67.9,67.1,32.9,32.3,12.4,0.20.
実施例5
参考例1で調製した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン2.47g(14.7mmol)にTHF20mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液9.8mL(1.5mol/L,14.7mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト12.9g(14.6mmol)にトルエン100mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を24時間撹拌した後、2,5−ノルボルナジエン4.90g(53.2mmol)を加え、この混合物を25℃で16時間撹拌した後、ヨードメタン11.9g(83.8mmol)を加えた。25℃で24時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン200mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度100℃、背圧3Pa)することにより、(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2,5−ノルボルナジエン)コバルト1.53gを赤色液体として得た(収率31%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)5.15(br,1H),4.57(br,1H),4.33(br,1H),3.30(br,2H),2.64(s,4H)1.18(s,3H),0.95(br,2H),0.10(s,9H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):85.8,75.8,74.8,72.1,55.0,44.3,28.9,28.5,12.4,0.2.
実施例6
参考例2で調製した1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)−1,3−シクロペンタジエン2.17g(8.46mmol)にTHF10mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液5.6mL(1.5mol/L,8.40mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト7.45g(8.45mmol)にトルエン100mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を1時間撹拌した後、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン2.90g(35.3mmol)を加え、この混合物を25℃で1時間撹拌した後、ヨードエタン6.23g(39.9mmol)を加えた。25℃で14時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン100mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過することにより、(η−1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)シクロペンタジエニル)(η−2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン)コバルト2.12gを赤色液体として得た(収率64%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.60(br,1H),3.82(br,1H),2.08(s,3H),2.04(s,3H),1.71(br,1H),1.62(s,3H),1.59(br,1H),0.25(s,9H),0.23(s,9H),−0.17(br,1H),−0.26(br,1H).
13C−NMR(100MHz,C,δ/ppm):116.5,113.0,90.3,89.7,77.6,65.6,62.2,40.0,36.1,18.6,17.9,10.0,0.99,0.50.
実施例7
参考例3で調製した1,3,4,5−テトラメチル−2−tert−ブチルジメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン2.10g(8.32mmol)にTHF10mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液5.5mL(1.5mol/L,8.25mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト7.33g(8.32mmol)にトルエン100mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を1時間撹拌した後、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン2.90g(35.3mmol)を加え、この混合物を25℃で1時間撹拌した後、ヨードメタン6.52g(45.9mmol)を加えた。25℃で14時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン100mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過することにより、(η−1,3,4,5−テトラメチル−2−tert−ブチルジメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン)コバルト2.77gを赤色液体として得た(収率85%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)1.92(s,6H),1.81(s,6H),1.79(s,6H),1.22(br,2H),1.01(s,9H),0.05(s,6H),−0.33(br,2H).
実施例8
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:120sccm、希釈ガス流量:60sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度250℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性
X線が検出された。
実施例9
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:120sccm、希釈ガス流量:60sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度200℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
比較例1
ビス(エチルシクロペンタジエニル)コバルト(Co(η−CCHCH)を材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:120sccm、希釈ガス流量:60sccm、基板:Si、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:48℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.020sccm、基板温度250℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線は検出されなかった。
実施例8、実施例9及び比較例1の結果から本発明のコバルト錯体(1)は、酸化性ガスを用いなくても、光やプラズマを併用することなく、250℃以下の低温でコバルト含有膜を作製可能な材料であり、薄膜形成用材料として適用範囲が広い有用な材料であることが分かる。
参考例4
2−シクロペンテノン4.55g(55.4mmol)及びトリエチルアミン6.13g(60.6mmol)をヘキサン30mLに溶かし、トリフルオロメタンスルホキシ(トリメチル)シラン12.9g(58.1mmol)を氷冷条件下で滴下した。その後、25℃で30分間撹拌した。生成した不溶物をセライトを用いてろ別した後、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた粗生成物を減圧蒸留(留出温度45℃、背圧1.8×10Pa)することにより、2−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン4.11gを無色液体として得た。収率48%。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm):6.39−6.42(m,1H),6.20−6.22(m,1H),5.22−5.24(m,1H),2.74(m,2H),0.19(s,9H).
参考例5
2−メチル−2−シクロペンテノン6.07g(63.1mmol)及びトリエチルアミン7.30g(72.1mmol)をヘキサン50mLに溶かし、トリフルオロメタンスルホキシ(トリメチル)シラン14.1g(63.6mmol)を氷冷条件下で滴下した。その後、25℃で18時間撹拌した。生成した不溶物をセライトを用いてろ別した後、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた粗生成物を減圧蒸留(留出温度51℃、背圧1.8×10Pa)することにより、2−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン4.37gを無色液体として得た。収率41%。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm):5.95(m,1H),5.20(m,1H),2.72(m,2H),1.96(brs,3H),0.20(s,9H).
参考例6
2,3,4,5−テトラメチル−2−シクロペンテノン23.3g(169mmol)にTHF50mLを加えた溶液に、−70℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液115mL(1.5mol/L,173mmol)を加えた。25℃で4時間撹拌した後、減圧濃縮した。残渣にTHF50mL及びヘキサン50mLを加えて−70℃に冷却後、クロロトリメチルシラン18.9g(174mmol)のヘキサン(20mL)溶液を加え、25℃で15時間撹拌した。生成した不溶物をセライトを用いてろ別した後、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた粘性液体を減圧蒸留(留出温度78℃、背圧1.8×10Pa)することにより、1,2,4,5−テトラメチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン26.5gを黄色液体として得た。収率75%。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm):2.40(q,J=7.2Hz,1H),1.81(s,3H),1.79(s,3H),1.74(s,3H),0.98(d,J=7.2Hz,3H),0.20(s,9H).
実施例10
参考例4で合成した2−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン745mg(4.82mmol)にTHF10mLを加えた溶液に、0℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液3.2mL(1.5mol/L,4.80mmol)を加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、25℃下でクロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト3.78g(4.28mmol)とトルエン30mLを混合することにより調製した懸濁液に加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン1.09g(13.3mmol)を加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、ヨードメタン1.89g(13.3mmol)を加え、25℃で17時間撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液を減圧下で濃縮した。残った液体を減圧蒸留(留出温度72℃、背圧15Pa)することにより、(η−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2,3−ジメチルブタ−1,3−ジエン)コバルト209mgを赤色液体として得た(収率17%)。
H−NMR(400MHz,C,δ):4.48(m,2H),4.16(m,2H),2.09(s,6H),1.80(brs,2H),0.14(s,9H),−0.21(brs,2H).
13C−NMR(100MHz,C,δ):126.8,91.3,74.0,71.4,37.1,20.0,0.13.
実施例11
参考例4で合成した2−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン10.9g(71.0mmol)にTHF40mLを加えた溶液に、0℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液48.0mL(1.5mol/L,72.0mmol)を加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、25℃下でクロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト63.2g(71.7mmol)とトルエン500mLを混合することにより調製した懸濁液に加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、2−メチルブタ−1,3−ジエン17.3g(253mmol)を加えた。この混合物を25℃で18時間撹拌した後、ヨードメタン30.8g(217mmol)を加え、25℃で1時間撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液を減圧下で濃縮した。残った液体を減圧蒸留(留出温度72℃、背圧62Pa)することにより、(η−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルト5.11gを赤色液体として得た(収率26%)。
H−NMR(400MHz,C,δ):4.97(m,1H),4.73(m,1H),4.52(m,1H),4.17(m,1H),4.05(m,1H),2.08(s,3H),1.83(br,1H),1.72(br,1H),0.14(s,9H),−0.07(br,1H),−0.17(br,1H).
13C−NMR(100MHz,C,δ):127.3,94.1,78.9,73.6,73.0,71.1,70.5,36.5,33.0,23.1,0.09.
実施例12
参考例5で合成した2−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン4.30g(25.6mmol)にTHF40mLを加えた溶液に、0℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液17.0mL(1.5mol/L,25.5mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、25℃下でクロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト22.5g(25.5mmol)とトルエン200mLを混合することにより調製した懸濁液に加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、2−メチルブタ−1,3−ジエン5.45g(80.0mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、ヨードメタン11.4g(80.3mmol)を加え、25℃で16時間撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液を減圧下で濃縮した。残った液体を減圧蒸留(留出温度69℃、背圧41Pa)することにより、(η−1−メチル−2−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルト2.17gを赤色液体として得た(収率29%)。
H−NMR(400MHz,C,δ):4.56−4.89(m,2H),4.00−4.24(m,2H),2.02(s,3H),1.79(br,1H),1.72(brs,4H),0.15(s,9H),−0.11(br,1H),−0.18(br,1H).
実施例13
参考例6で合成した1,2,4,5−テトラメチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン26.5g(126mmol)にTHF150mLを加えた溶液に、0℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液85.0mL(1.5mol/L,128mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、25℃下でクロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト111g(126mmol)とトルエン500mLを混合することにより調製した懸濁液に加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、2−メチルブタ−1,3−ジエン34.0g(500mmol)を加えた。この混合物を25℃で16時間撹拌した後、ヨードメタン53.6g(377mmol)を加え、25℃で5時間撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液を減圧下で濃縮した。残った液体を減圧蒸留(留出温度82℃、背圧42Pa)することにより、(η−1,2,3,4−テトラメチル−5−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルト4.75gを赤色液体として得た(収率11%)。
H−NMR(400MHz,C,δ):4.33(m,1H),1.93(s,3H),1.90(s,3H),1.87(s,3H),1.73(s,3H),1.66(s,3H),1.41(m,1H),1.24(br,1H),0.14(brs,9H),−0.16(m,1H),−0.23(br,1H).
実施例14
参考例2で合成した1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)−1,3−シクロペンタジエン19.6g(76.4mmol)にTHF200mLを加えた溶液に、0℃下でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液55.0mL(1.5mol/L,82.5mmol)を加えた。この混合物を25℃で1時間撹拌した後、25℃下でクロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト67.0g(76.0mmol)とトルエン500mLを混合することにより調製した懸濁液に加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、2−メチルブタ−1,3−ジエン17.0g(250mmol)を加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、ヨードメタン34.2g(241mmol)を加え、25℃で17時間撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液を減圧下で濃縮した。残った液体を減圧蒸留(留出温度96℃、背圧26Pa)することにより、[η−1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)シクロペンタジエニル](η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルト15.4gを赤色液体として得た(収率53%)。
H−NMR(400MHz,C,δ):4.68(br,1H),4.57(br,1H),3.55(br,1H),2.11(brs,3H),1.79(br,1H),1.74(br,1H),1.70(brs,3H),0.25(brs,18H),0.00(br,1H),−0.14(br,1H).
実施例15
参考例1で合成した1−メチル−3−トリメチルシリルオキシ−1,3−シクロペンタジエン17.2g(102mmol)にTHF100mLを加えた溶液に、0℃でリチウムジイソプロピルアミドのTHF溶液70mL(1.5mol/L,105mmol)を加えた。この混合物を25℃で2時間撹拌した後、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)コバルト91.8g(104mmol)にトルエン250mLを加えた懸濁液に加えた。この混合物を2時間撹拌した後、シクロヘキサ−1,3−ジエン10.7g(133mmol)を加え、この混合物を25℃で20時間撹拌した後、ヨードメタン45.6g(321mmol)を加えた。25℃で2時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残ったオイル状生成物にヘキサン250mLを加えて25℃で激しく撹拌した。得られた懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去し残った液体を減圧蒸留(留出温度92℃、背圧24Pa)することにより、(η−1−メチル−3−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−シクロヘキサ−1,3−ジエン)コバルト8.55gを赤色液体として得た(収率27%)。
H−NMR(400MHz,C,δ/ppm)4.97(m,1H),4.88(m,1H),4.80(m,1H),4.36(m,1H),4.02(m,1H),2.89(m,1H),2.71(m,1H),1.73(s,3H),1.68−1.78(m,2H),1.60−1.95(m,2H),0.15(s,9H).
実施例16
実施例11で合成した(η−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:120sccm、希釈ガス流量:60sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:51℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度250℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例17
実施例11で合成した(η−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:120sccm、希釈ガス流量:60sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:51℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度250℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例18
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:5sccm、希釈ガス流量:25sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例19
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:5sccm、希釈ガス流量:25sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例20
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、α−テルピネン流量:2sccm、希釈ガス流量:28sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例21
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、α−テルピネン流量:2sccm、希釈ガス流量:28sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例22
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、リモネン流量:3sccm、希釈ガス流量:27sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度325℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例23
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、リモネン流量:3sccm、希釈ガス流量:27sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度325℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例24
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:5sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:5sccm、希釈ガス流量:20sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例25
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:5sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:5sccm、希釈ガス流量:20sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例26
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:10sccm、α−テルピネン流量:2sccm、希釈ガス流量:18sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例27
実施例1で合成した(η−3−メチル−1−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:10sccm、α−テルピネン流量:2sccm、希釈ガス流量:18sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:63℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例28
実施例14で合成した[η−1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)シクロペンタジエニル](η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:7.5sccm、希釈ガス流量:30sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:84℃、材料の蒸気圧:54.8Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、材料供給速度:0.17sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例29
実施例14で合成した[η−1−メチル−2,3−ビス(トリメチルシリルオキシ)シクロペンタジエニル](η−2−メチルブタ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:7.5sccm、希釈ガス流量:30sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:84℃、材料の蒸気圧:54.8Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、材料供給速度:0.17sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例30
実施例15で合成した(η−1−メチル−3−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−シクロヘキサ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:7.5sccm、希釈ガス流量:30sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:80℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例31
実施例15で合成した(η−1−メチル−3−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−シクロヘキサ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:7.5sccm、希釈ガス流量:30sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:80℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例32
実施例15で合成した(η−1−メチル−3−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−シクロヘキサ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:5sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:6sccm、希釈ガス流量:25sccm、基板:Ru、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:80℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例33
実施例15で合成した(η−1−メチル−3−トリメチルシリルオキシシクロペンタジエニル)(η−シクロヘキサ−1,3−ジエン)コバルトを材料に用いてコバルト含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。薄膜作製条件は以下の通りである。
キャリアガス流量:20sccm、アンモニア流量:5sccm、1,3−シクロヘキサジエン流量:6sccm、希釈ガス流量:25sccm、基板:Ir、成膜時間:1時間、反応チャンバー全圧:1.3kPa、材料容器温度:80℃、材料の蒸気圧:13.3Pa、材料容器内全圧:13.3kPa、材料供給速度:0.02sccm、基板温度300℃。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところコバルトに基づく特性X線が検出された。
実施例16から33の結果から本発明のコバルト錯体(1)は、酸化性ガスを用いなくても、光やプラズマを併用することなく、コバルト含有膜を作製可能な材料であることが分かる。
1 材料容器
2 恒温槽
3 反応チャンバー
4 基板
5 反応ガス導入口
6 希釈ガス導入口
7 キャリアガス導入口
8 マスフローコントローラー
9 マスフローコントローラー
10 マスフローコントローラー
11 油回転式ポンプ
12 排気

Claims (9)

  1. 一般式(1)
    (式中、Rは一般式(2)
    (式中、R、R及びRは、各々独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。)で表されるシリルオキシ基を表す。Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は一般式(2)で表されるシリルオキシ基を表す。R、R及びRは、各々独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Lは炭素数4〜10のジエンを表す。)で示されるコバルト錯体。
  2. 、R及びRが各々独立に水素原子又はメチル基である請求項1に記載のコバルト錯体。
  3. 、R及びRが各々独立に炭素数1〜4のアルキル基である請求項1又は2に記載のコバルト錯体。
  4. 一般式(3)
    (式中、R、R10及びR11は各々独立にフェニル基、トリル基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基を表す。Xはハロゲン原子を表す。)で示されるトリスホスフィン錯体と、一般式(4)
    (式中、R、R、R、R及びRは一般式(1)のR1、、R、R及びRと同義を表す。)で示されるリチウムシクロペンタジエニドとを反応させ、次いで炭素数4〜10のジエンを反応させる、請求項1〜3のいずれかに記載のコバルト錯体の製造方法。
  5. 一般式(1)
    (式中、Rは一般式(2)
    (式中、R、R及びRは、各々独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。)で表されるシリルオキシ基を表す。Rは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は一般式(2)で表されるシリルオキシ基を表す。R、R及びRは、各々独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Lは炭素数4〜10のジエンを表す。)で示されるコバルト錯体を化学反応に基づく気相蒸着法の原料に用いることを特徴とする、コバルト含有薄膜の作製方法。
  6. 化学反応に基づく気相蒸着法が化学気相蒸着法である、請求項5に記載のコバルト含有薄膜の作製方法。
  7. 化学反応に基づく気相蒸着法において分解ガスを用いることを特徴とする、請求項5又は6に記載のコバルト含有薄膜の作製方法。
  8. 分解ガスとして還元性ガスを用いる、請求項7に記載のコバルト含有薄膜の作製方法。
  9. コバルト含有薄膜が金属コバルト薄膜である請求項5〜8のいずれかに記載のコバルト含有薄膜の作製方法。
JP2016239566A 2015-12-16 2016-12-09 置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法 Active JP6808281B2 (ja)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015245678 2015-12-16
JP2015245678 2015-12-16
JP2016129885 2016-06-30
JP2016129885 2016-06-30
JP2016204107 2016-10-18
JP2016204107 2016-10-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018065777A JP2018065777A (ja) 2018-04-26
JP6808281B2 true JP6808281B2 (ja) 2021-01-06

Family

ID=59056629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016239566A Active JP6808281B2 (ja) 2015-12-16 2016-12-09 置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10336782B2 (ja)
EP (1) EP3392259B1 (ja)
JP (1) JP6808281B2 (ja)
KR (1) KR20180093940A (ja)
CN (1) CN108473521B (ja)
IL (1) IL260056B (ja)
TW (1) TWI701254B (ja)
WO (1) WO2017104619A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7378267B2 (ja) * 2018-11-12 2023-11-13 東ソー株式会社 コバルト錯体、その製造方法、及びコバルト含有薄膜の製造方法
KR102123331B1 (ko) * 2018-12-19 2020-06-17 주식회사 한솔케미칼 코발트 전구체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 박막의 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245064A (en) * 1992-08-14 1993-09-14 Gassman Paul G 1,2,3,4-tetraalkyl-5-perfluoroalkyl-cyclopentadiene, di-(perfluoroalkyl)-trialkylcyclopentadiene and transition metal complexes thereof
JP3384228B2 (ja) * 1996-03-01 2003-03-10 三菱マテリアル株式会社 金属錯体及び金属薄膜形成方法
WO2001053362A1 (en) * 2000-01-19 2001-07-26 Borealis Technology Oy Metallocene catalysts comprising monocyclic siloxy substituted cyclopentadienyl group(s) for the polymerisation of olefins
EP1156055A1 (en) * 2000-05-16 2001-11-21 Firmenich Sa Process for the preparation of ruthenium compounds
CN101578390A (zh) * 2007-03-12 2009-11-11 昭和电工株式会社 形成含钴膜的材料以及使用该材料的硅化钴膜的制造方法
WO2008142653A2 (en) * 2007-05-21 2008-11-27 L'air Liquide-Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude New cobalt precursors for semiconductor applications
CN102675374A (zh) * 2011-03-10 2012-09-19 东营石大宏益化工有限公司 双环戊二烯合钴的制备方法
JP2016540753A (ja) * 2013-11-19 2016-12-28 モメンティブ パフォーマンス マテリアルズ インコーポレイテッド コバルト触媒並びにヒドロシリル化及び脱水素シリル化のためのそれらの使用
US9997362B2 (en) * 2014-04-07 2018-06-12 Entegris, Inc. Cobalt CVD
WO2015190420A1 (ja) 2014-06-09 2015-12-17 東ソー株式会社 コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
JP6824189B2 (ja) * 2014-12-19 2021-02-03 ダウ シリコーンズ コーポレーション 配位子成分、関連する反応生成物、活性化反応生成物、ヒドロシリル化触媒、及び配位子成分を含むヒドロシリル化硬化性組成物、及びそれを調製するための関連する方法
JP6501544B2 (ja) * 2015-02-10 2019-04-17 東ソー株式会社 第4族金属錯体、その製造方法、第4族金属含有薄膜の作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018065777A (ja) 2018-04-26
KR20180093940A (ko) 2018-08-22
EP3392259A1 (en) 2018-10-24
US20180362568A1 (en) 2018-12-20
CN108473521B (zh) 2021-03-12
CN108473521A (zh) 2018-08-31
EP3392259B1 (en) 2023-06-07
WO2017104619A1 (ja) 2017-06-22
US10336782B2 (en) 2019-07-02
TWI701254B (zh) 2020-08-11
TW201728597A (zh) 2017-08-16
IL260056B (en) 2022-03-01
IL260056A (en) 2018-07-31
EP3392259A4 (en) 2019-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8357614B2 (en) Ruthenium-containing precursors for CVD and ALD
JP5275243B2 (ja) 新規なv族金属含有前駆体および金属含有膜の堆積のためのその使用
JP5461390B2 (ja) 半導体用途のための新規金属前駆体
JP6808281B2 (ja) 置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
WO2020100765A1 (ja) コバルト錯体、その製造方法、及びコバルト含有薄膜の製造方法
JP6855122B2 (ja) コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその製造方法
US10011903B2 (en) Manganese-containing film forming compositions, their synthesis, and use in film deposition
JP2013530304A (ja) Cvd及びald用のルテニウム含有前駆体
WO2015190420A1 (ja) コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
JP7363688B2 (ja) チタン錯体、その製造方法、及びチタン含有薄膜の製造方法
JP2016147819A (ja) 第4族金属錯体、その製造方法、第4族金属含有薄膜の作製方法
JP6537365B2 (ja) 置換シクロペンタジエニルコバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
JP2021161086A (ja) チタン錯体、その製造方法、及びチタン含有薄膜の製造方法
JP6584150B2 (ja) コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
JP6436826B2 (ja) コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
JP2016222547A (ja) コバルト錯体及びその製造方法、コバルト含有薄膜及びその作製方法
US9738971B2 (en) Vapor deposition methods to form group 8-containing films
JP2020158861A (ja) 金属含有薄膜の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20161212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170907

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6808281

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150