JPH0822863B2 - 新規薄膜形成用金属錯体 - Google Patents

新規薄膜形成用金属錯体

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JPH0822863B2
JPH0822863B2 JP10219191A JP10219191A JPH0822863B2 JP H0822863 B2 JPH0822863 B2 JP H0822863B2 JP 10219191 A JP10219191 A JP 10219191A JP 10219191 A JP10219191 A JP 10219191A JP H0822863 B2 JPH0822863 B2 JP H0822863B2
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高志 岡崎
功一 徳留
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ土類金属錯体
の付加体からなり、気相堆積法等で用いられる薄膜形成
用金属錯体に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
アルカリ土類金属のβ−ジケトン錯体(以下アルカリ土
類金属錯体という)について、Inorganic C
hemistry Vol.2 No.1,P.73,
1963にその合成法及び精製法が報告されているが、
アルカリ土類金属錯体に配位子を付加させた化合物につ
いては未だかつて報告されていない。
【0003】一方、アルカリ土類金属錯体の気化特性に
ついて、Analitical Chemistry
Vo1.42,No.14,P.1828(1970)
に、また、非常に優れた気化特性を示すバリウム錯体に
ついて1990年春季第37回応用物理学関係連合講演
会(29p−V−13)で報告されている。しかし、従
来のアルカリ土類金属錯体は、初期には優れた気化特性
を示すが、時間とともに急激に気化特性が劣化するた
め、安定して薄膜を形成することが困難であるなどの問
題を有する。
【0004】本発明者らは、鋭意検討を行った結果、ア
ルカリ土類金属錯体と配位子の付加体が薄膜形成用錯体
として有用であることを見いだし本発明を完成するに至
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、一般式
(I) (式中、Mはアルカリ土類金属であり、R,R,R
,Rは同一か又は異なる低級アルキル基および/ま
たは置換されあるいは置換されないフェニル基およびフ
リル基より選ばれた芳香族基を示す)で表わされるアル
カリ土類金属錯体とポリエーテル化合物およびキレート
剤より選ばれた配位子の付加体からなることを特徴とす
る新規薄膜形成用金属錯体。
【0006】該配位子が一般式 (RR′)O,{(RR′)O},R′′′O
{(RR′)O}R″ (但し式中R,R′,R″,R′′′は同一または異な
る炭素数1〜4のアルキル基またはアルコキシ基を示
し、n,mは夫々1〜6の整数を示す)で表されるポリ
エーテル化合物である上記の新規薄膜形成用金属錯体、
【0007】該配位子がキレート剤であり、このキレー
ト剤が下記式で表わされるオルトフェナンスロリン誘
導体またはビピリジル誘導体である所の新規薄膜形成
用金属錯体、 式中RはHまたは同一または異なる炭素数1〜4のアル
キル基またはフェニル基を示す。 式中RはHまたは同一または異なる炭素数1〜4のアル
キル基を示す。
【0008】該アルカリ土類金属がバリウム,ストロン
チウム,カルシウム,マグネシウムである請求項1〜3
までのいずれか1項記載の新規薄膜形成用金属錯体に存
する。
【0009】
【作用】以下、本発明について更に詳しく説明する。本
発明は、アルカリ土類金属錯体と配位子の付加体である
ことを最も重要な特徴とする。このように付加体として
アルカリ土類金属錯体は、薄膜形成用原料として優れて
いる。特に化学気相堆積法で使用する場合は、気化特性
に優れ長期間にわたり安定した原料供給が行える。
【0010】ここで、アルカリ土類金属錯体を例示すれ
ば、 ビス−2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタ
ンジオナトバリウム [Ba(DPM)] ビス−2,8−ジメチル−4,6−ノナンジオナトバリ
ウム [Ba(DIVM)] ビス−4,6−ノナンジオナトバリウム [Ba(DBM)] ビス−2,4−ペンタンジオナトバリウム [Ba(acac)] ビス−1−フェニル−1,3−ブタンジオナトストロン
チウム ビス−1−(2−フリル)−1,3−ブタンジオナトカ
ルシウム ビス−2,2−ジメチル−3,5−オクタンジオナトマ
グネシウム などが挙げられる。
【0011】ポリエーテル化合物を例示すれば、 ビス−(2−エトキシエチル)エーテル 1,2ビス(2−メトキシエトキシ)エタン 2,5,8,11,14−ペンタオキサペンタデカン ビス(2−ブトキシエチル)エーテル 1,4,7,10,13,16−ヘキサオキサシクロオ
クタデカン[18−crown−6] 1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザ
シクロオクタデカン[4,13−diaza−18−c
rown−6] 4,7,10,16,19,24,27−ヘプタオキサ
−1,13−ジアザ−ビシクロ[11,8,8]ノナコ
サン[クリプタンド[3,2,2]] 1,4,10,13−テトラチア−7,16−ジアザシ
クロオクタデカン 2,3,11,12−ジシクロヘキサノ−1,4,7,
10,13,16−ヘキサオキサシクロオクタデカン などが挙げられる。
【0012】キレート剤としては、 2,2′−ビフラン 2,2′−ビチオフェン 2,2′−ジピリジルメタン 2,2′−ビオキサゾール などが挙げられる。
【0013】オルトフェナンスロリン誘導体としては、 1,10−フェナンスロリン[phen]、4,7−ジ
フェニル−2,9−ジメチル−1,10−フェナンスロ
リン、4,7−ジメチル−1,10−フェナンスロリ
ン、4,7−ジフェニル−1,10−フェナンスロリン などが挙げられる。
【0014】ビピリジル誘導体としては、 ビピリジン[bpy] 2,2′−ビキノリン 2,2′−ビピリジン などが挙げられる。
【0015】アルカリ土類金属錯体と配位子のモル比
は、配位子によって異なるが、1又は2である。
【0016】気化特性は、熱天秤による熱重量減少で見
ることができる。熱重量減少とは、窒素気流化で5℃/
分の一定温度で室温より500℃に昇温した際の重量減
少の値である。 気化特性の安定性は、合成直後と6ヶ月後(室温,空気
中)の熱重量減少を比較することにより見ることができ
る。
【0017】図1(a)にBa(DPM)の合成直
後、図1(b)に6ヶ月後の熱重量減少を示す。これら
の図より、気化特性が劣化していることがわかる。
【0018】本発明の薄膜形成用金属錯体を使用して薄
膜を形成する場合、液相堆積法または気相堆積法がある
が、特に気相堆積法が好ましい。本発明の薄膜形成用金
属錯体を使用して薄膜を形成する場合、加圧下または常
圧下または減圧下のいずれも可能であるが、常圧下また
は減圧下が好ましい。
【0019】本発明の薄膜形成用金属錯体を使用して薄
膜を形成する場合、同伴ガスはヘリウム,アルゴン,窒
素などがあり、反応ガスは、酸素,水,亜酸化窒素,オ
ゾンなどがある。
【0020】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は
これらの例によって何ら限定されるものではない。 [Ba(DPM)(phen)]の製造例 1.7gの水酸化バリウム8水和物を溶解させた水溶液
中に2.2gの1,10−フェナンスロリン1水和物を
溶解させたエタノール溶液を室温で滴下し、撹拌混合し
た後DPM2.2gを室温で滴下し、約1時間で反応を
終了させた。次に、この反応溶液に水を加え晶析、濾過
して目的化合物9.2gを得た。更に、この目的化合物
をエタノールを用いて再結晶精製を行い8.5gの目的
化合物を回収した。
【0021】図2(a),(b)に合成直後と6ヶ月間
大気中室温でサンプル瓶中に保存していた[Ba(DP
M)(phen)]の熱重量減少値を示す。又、図
1(a),(b)に合成直後と6ヶ月間、大気中・室温
でサンプル瓶中に保存していたBa(DPM)の熱重
量減少値を示す。[Ba(DPM)(phen)
が92wt%から90.8wt%の変化に対し、Ba
(DPM)は、89wt%から53wt%に変化して
いる。
【0022】製造および実験例2 [Ba(DPM)(18−crown−6)]の製造
例 15gの水酸化バリウム8水和物を溶解させた水溶液と
13gの18−クラウン−6−エーテルを溶解させたメ
タノール溶液を室温で6時間撹拌混合した後、DPM2
0gを室温で滴下し約3時間で反応を終了させた。次
に、この反応溶液からメタノールを減圧除去し晶析した
後、濾過して目的化合物29gを得た。更に、この目的
化合物をメタノールを用いて再結晶精製を行い20gの
目的化合物を回収した。
【0023】[Ba(DPM)(18−crown−
6)]は、合成直後の熱重量減少値が93.5wt%
に対して、6ヶ月間、大気中室温でサンプル瓶中に保存
していたものは、92.3wt%であった。
【0024】製造および実験例3 [Ba(DIVM)(bpy)]の製造例 7.5gの水酸化バリウム8水和物を溶解させた水溶液
と7.8gの2,2′−ビピリジンを溶解させたエタノ
ール溶液を40℃で約3時間撹拌混合し室温まで冷却し
た後、DIVM8.6gを室温で滴下し約2時間で反応
を終了させた。次に、この反応溶液からエタノールを減
圧除去し晶析した後、濾過して目的化合物16.8gを
得た。更に、この目的化合物をエタノールを用いて再結
晶精製を行い12gの目的化合物を回収した。
【0025】[Ba(DIVM)(bpy)]は、
合成直後の熱重量減少値が86.5wt%に対して、6
ヶ月間、大気中室温でサンプル瓶中に保存していたもの
は、84.6wt%であった。
【0026】製造および実験例4 [Sr(DBM)(クリプタンド[3,2,2)] 2gの水酸化ストロンチウム8水和物を溶解させた水溶
液と3.5gのクリプタンド[3,2,2]を溶解させ
たメタノール溶液を45℃で6時間撹拌混合した後、D
BM2.9gを室温で滴下し約3時間で反応を終了させ
た。次に、この反応溶液からメタノールを減圧除去し晶
析した後、濾過して目的化合物5.3gを得た。更に、
この目的化合物をメタノールを用いて再結晶精製を行い
3.4gの目的化合物を回収した。
【0027】[Sr(DBM)(クリプタンド[3,
2,2])]は、合成直後の熱重量減少値が79.5w
t%に対して、6ヶ月間、大気中室温でサンプル瓶中に
保存していたものは、77.9wt%であった。
【0028】製造および実施例5 [Sr(DPM)(4,13−diaza−18−c
rown−6)] 2.1gの水酸化ストロンチウム8水和物を溶解させた
水溶液と2.4gの4,13−ジアザ−18クラウン−
6−エーテルを溶解させたメタノール溶液を室温で約4
時間撹拌混合した後、DPM3.8gを室温で滴下し約
3時間で反応を終了させた。次に、この反応溶液からメ
タノールを減圧除去し晶析した後、濾過して目的化合物
4.1gを得た。更に、この目的化合物をメタノールを
用いて再結晶精製を行い2.7gの目的化合物を回収し
た。
【0029】[Sr(DPM)(4,13−diaz
a−18−crown−6)]は、合成直後の熱重量減
少値が93.2wt%に対して、6ヶ月間、大気中室温
でサンプル瓶中に保存していたものは、92.1wt%
であった。
【0030】製造および実験例6 [Ca(DPM)(phen)]の製造例 30gの水酸化ナトリウムを溶解させた水溶液中にDP
M163gのメタノール溶液を室温で滴下し約1時間攪
拌後、41.6gの塩化カルシウムを投入し約1時間攪
拌する。この反応溶液中に150gの1,10−フェナ
ンスロリンを氷冷下で滴下攪拌し室温に戻した後、約2
時間で反応を終了させた。次に、この反応溶液からメタ
ノールを減圧除去し晶析した後、濾過して目的化合物3
70gを得た。更に、この目的化合物をメタノールを用
いて再結晶精製を行い340gの目的化合物を回収し
た。
【0031】[Ca(DPM)(phen)]は、
合成直後の熱重量減少値が97.6wt%に対して、6
ヶ月間、大気中室温でサンプル瓶中に保存していたもの
は、95.3wt%であった。
【0032】実施例1 有機金属化学気相堆積法(以下MOCVD法という)の
装置を用い、MgO基板を反応室で800℃に加熱して
アルゴンをキャリアーガスとしてBa(DPM)
(phen)を気化させて導入した。さらにこの反応
室に同時に酸素を導入することで良好なBaO薄膜を形
成することが出来た。成膜速度は1〜10μm/hであ
った。
【0033】 Ba(DPM)(phen)容器温度;200〜220℃ キャリアーガス流量 ;150sccm 酸素ガス流量 ;200sccm *sccmとはStandard Cubic Cen
timeter per Minuteの略で0℃、1
気圧における1分間に流れるガスの容積(cm)であ
る。
【0034】実施例2 MOCVD法用の装置を用い、MgO基板を750℃に
加熱してアルゴンをキャリアーガスとしてBa(DP
M)(18−crown−6)を気化させて導入し
た。ここで同時に酸素を導入することで良好なBaO薄
膜を形成することが出来た。成膜速度は1〜10μm/
hであった。
【0035】 Ba(DPM)(18−crown−6)容器温度;210〜230℃ キャリアーガス流量 ;150sccm 酸素ガス流量 ;200sccm
【0036】実施例3 MOCVD法用の装置を用い、SrTiO基板を反応
室で800℃に加熱してアルゴンガスをキャリアーガス
としてBa(DIVM)(bpy)を気化させて導
入した。ここで同時に亜酸化窒素を導入することで良好
なBaO薄膜を形成することができた。成膜速度は2〜
8μm/hであった。
【0037】 Ba(DIVM)(bpy)容器温度;190〜220℃ キャリアーガス流量 ;150sccm 亜酸化窒素流量 ;250sccm
【0038】実施例4 MOCVD法用の装置を用い、SrTiO基板を反応
室で750℃に加熱してアルゴンガスをキャリアーガス
としてSr(DBM)(クリプタンド[3,2,
2])を気化させて導入した。ここで同時に酸素を導入
することで良好なSrO薄膜を形成することができた。
成膜速度は3〜15μm/hであった。
【0039】 Sr(DBM)(クリプタンド[3,2,2])容器温度;180〜200 ℃ キャリアーガス流量 ;150sccm 酸素流量 ;200sccm
【0040】実施例5 MOCVD法用の装置を用い、SrTiO基板を反応
室で800℃に加熱してアルゴンガスをキャリアーガス
としてSr(DPM)(4,13−diaza−18
−crown−6)を気化させて導入した。ここで同時
に水蒸気を導入することで良好なSrO薄膜を形成する
ことができた。成膜速度は5〜20μm/hであった。
【0041】 Sr(DPM)(4,13−diaza−18−crown−6)容器温度 ;180〜200℃ キャリアーガス流量 ;200sccm 水蒸気流量 ;150sccm
【0042】実施例6 MOCVD法用の装置を用い、MgO基板を反応室で7
00℃に加熱してアルゴンガスをキャリアーガスとして
Ca(DPM)(phen)を気化させて導入し
た。ここで同時に酸素を導入することで良好なCaO薄
膜を形成することができた。成膜速度は5〜15μm/
hであった。
【0043】 Ca(DPM)(phen)容器温度;180〜200℃ キャリアーガス流量 ;150sccm 酸素流量 ;200sccm
【0044】
【発明の効果】本発明のアルカリ土類金属錯体を用いる
ことにより、化学気相堆積法において長期間安定かつ再
現性の高い薄膜形成が可能となり、産業上極めて有利で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、従来のBa(DPM)の合成直後
の熱重量減少(%)を示し、(b)は、6ヶ月間大気中
に室温でサンプル瓶中に保存していた同化合物の熱重量
減少(%)を示している。
【図2】(a)は、本発明の製造例1における[Ba
(DPM)(phen)]の合成直後の熱重量減少
(%)を示し、(b)は、6ヶ月間大気中に室温でサン
プル瓶中に保存していた同化合物の熱重量減少(%)を
示している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) (式中、Mはアルカリ土類金属であり、R,R,R
    ,Rは同一か又は異なる低級アルキル基および/ま
    たは置換されあるいは置換されないフェニル基およびフ
    リル基より選ばれた芳香族基を示す)で表わされるアル
    カリ土類金属錯体と ビス−(2−エトキシエチル)エーテル, 1,2ビス(2−メトキシエトキシ)エタン, 2,5,8,11,14−ペンタオキサペンタデカン, ビス(2−ブトキシエチル)エーテル, 1,4,7,10,13,16−ヘキサオキサシクロオ
    クタデカン, 1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザ
    シクロオクタデカン, 4,7,10,16,19,24,27−ヘプタオキサ
    −1,13−ジアザ−ビシクロ[11,8,8]ノナコ
    サン, 1,4,10,13−テトラチア−7,16−ジアザシ
    クロオクタデカン, 2,3,11,12−ジシクロヘキサノ−1,4,7,
    10,13,16−ヘキサオキサシクロオクタデカンか
    らなる鎖中に2個以上のC−O−C結合を有する鎖式又
    は環式飽和炭化水素系ポリエーテル化合物および 2,2’−ビフラン, 2,2’−ビチオフェン, 2,2’−ジピリジルメタン, 2,2’−ビオキサゾール, オルトフェナンスロリン誘導体, ビピリジル誘導体からなるキレート剤より選ばれた配位
    子の付加体からなることを特徴とする新規薄膜形成用金
    属錯体。
  2. 【請求項2】 ポリエーテル化合物は鎖中に更にC−N
    −C結合および/またはC−S−C結合を有している請
    求項1記載の新規薄膜形成用金属錯体
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