JPH06157191A - 薄膜の製造方法 - Google Patents

薄膜の製造方法

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JPH06157191A
JPH06157191A JP32848492A JP32848492A JPH06157191A JP H06157191 A JPH06157191 A JP H06157191A JP 32848492 A JP32848492 A JP 32848492A JP 32848492 A JP32848492 A JP 32848492A JP H06157191 A JPH06157191 A JP H06157191A
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JP
Japan
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thin film
compound
complex
organometallic complex
cyclopentadiene
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JP32848492A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Akase
真一郎 赤瀬
Yuzo Tazaki
雄三 田▲崎▼
Ryo Sakamoto
陵 坂本
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた電気的特性を有し、かつ再現性の良い
均一な薄膜を容易に成膜することができる薄膜の製造方
法の提供。 【構成】 まず、恒温槽3内にあって、シクロペンタジ
エン系有機金属錯体の付加化合物1(ビス−ペンタメチ
ルシクロペンタジエニルSr錯体のテトラヒドロフラン
付加化合物)が1g充填された原料容器2(SUS316製、
100℃の恒温に保持)に、不活性キャリアーガス4(ア
ルゴンガス)を、フローメーター5を経て流量を 200ml
/min に調節して導入し、このガス4に上記有機金属錯
体の付加化合物1を同伴、昇華させる。次いで、このガ
スを熱分解炉6内に設けられ内部に基板9を載置した石
英反応管7(ヒーター8によって 500℃に加熱保持され
ている)に導入させ、基板9上への金属薄膜の成膜を行
う(1時間)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長法によって薄
膜を製造する方法に関し、さらに詳しくは、超電導材
料、強誘電体材料、半導体薄膜材料等として有用な特定
組成を有する金属薄膜を製造することができるシクロペ
ンタジエン系有機化合物の金属錯体の付加化合物を用い
る薄膜の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】単結晶薄膜や多結晶薄膜の形成方法とし
ては、ドライプロセスとウエットプロセスといった2種
類の方法があるが、一般にウエットプロセスと比べてド
ライプロセスによって形成された薄膜のほうが品質面で
優れるため、ドライプロセスが多用さているのが現状で
ある。
【0003】上記ドライプロセスには、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法およびスパッタリング法等の物理
的成膜法と、化学的気相蒸着法(CVD法)等の化学的
成膜法とがあるが、中でもCVD法は、成膜速度の制御
が容易である上、成膜を高真空下で行う必要がなく、し
かも高速成膜が可能であることなどから量産向きである
ため広く用いられている。
【0004】このようなCVD法においては、有機金属
錯体の蒸気を分解させて金属薄膜を形成する場合、熱C
VD法、光CVD法またはプラズマCVD法などが採用
され、原料化合物としては、一般的に有機部分(配位
子)がジピバロイルメタン、ヘキサフルオロアセチルア
セトンまたは1,1,1,2,2-ペンタフルオロ-8,6- ジメチル
-3,5- ヘキサンジオン等である1,3-ジケトン系有機金属
錯体が使用されてきた。
【0005】しかしながら、上記のように1,3-ジケトン
系有機金属錯体を原料化合物とし、気相成長法(熱CV
D法など)によって薄膜の製造を行うと、満足な薄膜形
成速度を得ることができず、量産化ベースの薄膜を形成
することができないという問題点があった。また、該有
機金属錯体は、昇華性が低くしかも熱安定性が悪いた
め、成膜制御のコントロールが難しかった。そのため満
足な薄膜が形成される前に分解してしまうことがあり、
均一な薄膜を再現性良く成膜することが極めて困難であ
るという問題点があった。
【0006】一方、上記低昇華性の改善を図るため、有
機部分(配位子)の水素を弗素で置換した有機金属錯体
を原料化合物として用いた薄膜の製造方法が開発されて
いるが、有機部分(配位子)の水素を弗素で置換した有
機金属錯体を用いると、成膜中に弗化物が生成するた
め、薄膜の電気的特性が劣化してしまうという問題点が
あった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述従来の
技術の問題点を解決し、優れた電気的特性を有し、かつ
再現性の良い均一な薄膜を容易に成膜することができる
薄膜の製造方法を提供することを目的する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、ペンタメチルシク
ロペンタジエンまたはペンタエチルシクロペンタジエン
とIIA族金属との錯体に対し、テトラヒドロフランが付
加した付加化合物が、安定性に優れる上、高昇華性を有
し、しかも蒸発温度(昇華温度)と分解温度とが大きく
離れていることを見い出し、本発明を達成することがで
きた。
【0009】すなわち、本発明は、気相成長法による薄
膜の製造方法であって、化2で示されるシクロペンタジ
エン系有機化合物と、IIA族金属との錯体の付加化合
物、好ましくは、前記錯体に対して脂肪族エーテル化合
物、複素環状系エーテル化合物または複素環状窒素化合
物が付加した付加化合物を原料として用いることを特徴
とする薄膜の製造方法を提供するものである。
【0010】
【化2】 (ただし、式中Rはメチル基またはエチル基を表す。)
【0011】
【作用】本発明の薄膜の製造方法について、熱CVD法
を利用した場合を例にあげ、図1を用いて以下に説明す
る。なお、図1は熱CVD法の概略を模式的に示した図
である。
【0012】まず、恒温槽3内にあって、シクロペンタ
ジエン系有機金属錯体の付加化合物1が充填された原料
容器2(50〜 150℃の恒温に保持)に、不活性キャリア
ーガス4をフローメーター5を経て流量を 5〜 500ml/
min に調節して導入し、このガス4に有機金属錯体の付
加化合物1を同伴、昇華させ、熱分解炉6内に設けた石
英反応管7に導入させる。上記石英反応管7は、ヒータ
ー8によって所定の温度( 250〜 750℃)に加熱保持さ
れており、その内部には基板9が載置されている。
【0013】上記のようにして石英反応管7に導入され
た有機金属錯体同伴ガスは、基板9上において有機金属
錯体を熱分解し、金属薄膜を生成させる。なお、原料容
器2から熱分解炉6までの配管は、凝縮を防ぐために保
温層10または加熱保温手段により50〜 250℃に保温維
持されている。また、図中11は冷却トラップ、12は
バルブ、13はロータリーポンプであり、矢印は昇華し
た有機金属錯体が移送される方向あるいは分解ガスの排
出方向を示している。
【0014】本発明法において原料化合物として用いら
れるシクロペンタジエン系有機金属錯体の付加化合物
は、優れた安定性および高い昇華性を有し、しかも昇華
温度と分解温度とがかなり離れているため、不活性ガス
に同伴される錯体量が従来品よりも多い。そのため、不
純物混入のない均質な膜が、速い成膜速度で得られるよ
うになる。
【0015】また、上記シクロペンタジエン系有機金属
錯体の付加化合物は、従来の薄膜の製造方法において原
料化合物として用いられていた有機金属錯体のように、
弗素による置換部分を有していないため、電気的特性が
劣化することがない。
【0016】さらに、シクロペンタジエン系有機金属錯
体の付加化合物は、光劣化することがない上、通常の使
用温度において熱分解することもなく、極めて安定性に
優れている。このように原料化合物の安定性が優れてい
ると、成膜時間と成膜量との相関がとりやすくなるた
め、成膜条件がつかみやすくなる。また、分解して副生
する不純物が少なくなるため、仕込み材料を有効に利用
することができるようになる。
【0017】本発明法においては、シクロペンタジエン
系有機化合物とIIA族金属との錯体の付加化合物が原料
化合物として用いられるが、その具体例としては、ペン
タメチルシクロペンタジエン(化3)、またはペンタエ
チルシクロペンタジエン(化4)と、Ca、Sr、Ba
等のIIA族元素との錯体に対し、エチルエーテルやアミ
ルエーテル等の脂肪族エーテル化合物、テトラヒドロフ
ランやジオキサン等の複素環状系エーテル化合物、また
はフェナントロリン等の複素環状窒素化合物が付加した
付加化合物などがあげられる。
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】 なお、上記シクロペンタジエン系有機金属錯体は、上記
シクロペンタジエン系有機化合物と、IIA族金属の無機
酸塩(ハロゲン化物、硝酸塩、硫化物等)とを、例えば
エーテル系化合物等の溶媒系内で反応させることにより
得ることができる。
【0020】上述のように、本発明法は従来法にはない
格段優れた効果を示すが、この効果はシクロペンタジエ
ン系有機金属錯体の付加化合物という特定の化合物を原
料として用いることにより初めて得られるものであっ
て、すなわちシクロペンタジエン系有機金属錯体の代わ
りに弗素による置換部分を有する有機金属錯体などを用
いたのでは、優れた電気的特性を得ることができず、脂
肪族エーテル化合物、複素環状系エーテル化合物、また
は複素環状窒素化合物などを付加していないシクロペン
タジエン系有機金属錯体を用いたのでは、優れた昇華性
および安定性を得ることができないのである。
【0021】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
【0022】
【実施例1】本発明法の一実施例として、熱CVD法に
よる薄膜の製造方法を以下に示す。なお、図1は熱CV
D法の概略を模式的に示した図である。
【0023】まず、恒温槽3内にあって、シクロペンタ
ジエン系有機金属錯体の付加化合物1(ビス−ペンタメ
チルシクロペンタジエニルSr錯体のテトラヒドロフラ
ン付加化合物)が1g充填された原料容器2(SUS316
製、 150℃の恒温に保持)に、不活性キャリアーガス4
(アルゴンガス)を、フローメーター5を経て流量を 2
00ml/min に調節して導入し、このガス4に上記有機金
属錯体の付加化合物1を同伴、昇華させた。次いで、こ
のガスを、熱分解炉6内に設けられ内部に基板9を載置
した石英反応管7(ヒーター8によって 500℃に加熱保
持されている)に導入させ、基板9上への金属薄膜の成
膜を行った(図1)。
【0024】なお、反応容器内の圧力は1torrに保持し
た。また、原料容器2から熱分解炉6までの配管は、凝
縮を防ぐために保温層10または加熱保温手段により50
〜 150℃に保温維持されている。さらに、図中11は冷
却トラップ、12はバルブ、13はロータリーポンプで
あり、矢印は昇華した有機金属錯体が移送される方向あ
るいは分解ガスの排出方向を示している。
【0025】上記のようにして1時間成膜を行い、基板
9上に厚さ2000オングストロームの再現性の良い均一な
Sr薄膜を得た。
【0026】
【実施例2】ビス−ペンタメチルシクロペンタジエニル
Sr錯体のテトラヒドロフラン付加化合物に代えてビス
−ペンタメチルシクロペンタジエニルCa錯体のテトラ
ヒドロフラン付加化合物を用いたこと以外は実施例1と
同様にして薄膜の成膜を行ったところ、基板上に厚さ21
00オングストロームの再現性の良い均一なCa薄膜が得
られた。
【0027】
【実施例3】ビス−ペンタメチルシクロペンタジエニル
Sr錯体のテトラヒドロフラン付加化合物の代わりにビ
ス−ペンタメチルシクロペンタジエニルSr錯体のエチ
ルエーテル付加化合物を用いたこと以外は実施例1と同
様にして薄膜の成膜を行ったところ、基板上に厚さ1800
オングストロームの再現性の良い均一なSr薄膜が得ら
れた。
【0028】
【実施例4】本実施例では、シクロペンタジエン系有機
金属錯体の一例(Sr((CH3 5 5 2 )と、本
発明法において原料化合物として用いられるシクロペン
タジエン系有機金属錯体の付加化合物の一例(Sr
((CH3 5 5 2 ・2THF)について昇華性お
よび安定性の比較を行った。
【0029】その結果、Sr((CH3 5 5
2 は、 0.1torrにおける昇華温度が 130℃、 1.5torrに
おける昇華温度が 140℃であったのに対し、本発明法に
おいて原料化合物として用いられるSr((CH3 5
5 2 ・2THFは、 0.1torrにおける昇華温度が 1
15℃、 1.5torrにおける昇華温度が 125℃であり、高い
昇華性を有することが確認された。
【0030】一方、 115℃の下で30日間放置による安定
性は、本発明法において原料化合物として用いられるS
r((CH3 5 5 2 ・2THFの場合、微黄白色
のまま変化しなかったのに対し、Sr((CH3 5
5 2 の場合、微黄白色から黄色に変化してしまい安定
性が悪かった。
【0031】
【比較例1】ビス−ペンタメチルシクロペンタジエニル
Sr錯体のテトラヒドロフラン付加化合物の代わりに、
従来より用いられてきたビス−ジピバロイルメタナトS
r錯体を用いたこと以外は実施例1と同様にして薄膜の
成膜を行ったところ、基板上においてSr薄膜の形成は
ほとんど行われなかった。
【0032】
【比較例2】ビス−ペンタメチルシクロペンタジエニル
Sr錯体のテトラヒドロフラン付加化合物の代わりに、
ビス−ペンタメチルシクロペンタジエニルSr錯体を用
いたこと以外は実施例1と同様にして薄膜の成膜を行っ
たところ、基板上に 200オングストロームのSr薄膜が
得られた。しかしながら、この薄膜は再現性が悪く、薄
膜形成速度も遅かった。
【0033】
【発明の効果】本発明法において原料化合物として用い
られるシクロペンタジエン系有機金属錯体の付加化合物
は、高い昇華性を有する上、昇華温度と分解温度とが明
らかに離れているため、速い成膜速度で、均質かつ再現
性に優れた薄膜を得ることができる。また、シクロペン
タジエン系有機金属錯体の付加化合物は、安定性に優れ
ているため、成膜条件をつかみやすく、しかも分解して
副生する不純物が少ない。そのため、仕込み材料を有効
に利用することができる。さらに、本発明法によると、
成膜中に弗化物が生成してしまうことがないため、薄膜
の電気的特性劣化がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱CVD法の概略を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1‥‥‥有機金属錯体の付加化合物 2‥‥‥原料容器 3‥‥‥恒温槽 4‥‥‥不活性キャリヤーガス 5‥‥‥フローメーター 6‥‥‥熱分解炉 7‥‥‥石英反応管 8‥‥‥ヒーター 9‥‥‥基板 10‥‥保温層 11‥‥冷却トラップ 12‥‥バルブ 13‥‥ロータリーポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相成長法による薄膜の製造方法であっ
    て、化1で示されるシクロペンタジエン系有機化合物
    と、IIA族金属との錯体の付加化合物を原料として用い
    ることを特徴とする薄膜の製造方法。 【化1】 (ただし、式中Rはメチル基またはエチル基を表す。)
  2. 【請求項2】 前記付加化合物が、前記錯体に対して脂
    肪族エーテル化合物、複素環状系エーテル化合物または
    複素環状窒素化合物が付加したものである請求項1記載
    の薄膜の製造方法。
JP32848492A 1992-11-13 1992-11-13 薄膜の製造方法 Pending JPH06157191A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025222A (en) * 1994-03-09 2000-02-15 Fujitsu Limited Vapor phase growth of a dielectric film and a fabrication process of a semiconductor device having such a dielectric film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025222A (en) * 1994-03-09 2000-02-15 Fujitsu Limited Vapor phase growth of a dielectric film and a fabrication process of a semiconductor device having such a dielectric film

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