JPH09121027A - Material for tantalum oxide film vapor phase growth - Google Patents
Material for tantalum oxide film vapor phase growthInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は集積回路装置等の製造に
用いられる高純度タンタルアルコキシドからなる酸化タ
ンタル膜気相成長用材料及びこれを用いた気相成長法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material for vapor phase epitaxy of a tantalum oxide film made of high-purity tantalum alkoxide used for manufacturing integrated circuit devices and the like, and a vapor phase growth method using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】タンタル化合物は集積回路装置のキャパ
シタ等を形成するために用いられている。例えば、タン
タルアルコキシド又は塩化タンタルを酸素又はオゾン
と、或いは塩化タンタルを亜酸化窒素と混合して、熱C
VD法、光CVD法さらにはプラズマ化学反応法等によ
り基板上にタンタルの酸化膜を気相成長させることが提
案されている(例えば、特開平2−128460号公
報、特開平2−250970号公報)。2. Description of the Related Art Tantalum compounds are used for forming capacitors and the like of integrated circuit devices. For example, mixing tantalum alkoxide or tantalum chloride with oxygen or ozone, or tantalum chloride with nitrous oxide, heat
It has been proposed that a tantalum oxide film is vapor-phase grown on a substrate by a VD method, a photo CVD method, a plasma chemical reaction method or the like (for example, JP-A-2-128460, JP-A-2-250970). ).
【0003】かかる方法において、タンタルアルコキシ
ドは酸素やオゾンの存在下で熱CVDや光CVD等の方
法により比較的簡便に基板上に酸化膜を形成でき、特に
注目されている。ところで、上記タンタルアルコキシド
は、次の式に示したように塩化タンタルとアルコールと
を反応させ、ついでアンモニアガスにより脱塩素を行う
方法で調製される(次式中、Rはアルキル基を示す)。[0003] In such a method, tantalum alkoxide can form an oxide film on a substrate relatively easily by a method such as thermal CVD or photo-CVD in the presence of oxygen or ozone, and is particularly attracting attention. By the way, the tantalum alkoxide is prepared by a method of reacting tantalum chloride and alcohol as shown in the following formula and then dechlorinating with ammonia gas (in the following formula, R represents an alkyl group).
【0004】 TaCl5+3ROH→TaCl2(OR)3+3HCl (I) TaCl2(OR)3+2NH3+2ROH→ Ta(OR)5+2NH4Cl (II) しかし、このような方法で得たタンタルアルコキシド中
には微量の塩素元素が残存し、これがタンタルの酸化膜
を形成したときに多数のパーティクルを生じ、酸化膜の
平滑性を劣化せしめ、後工程における微細加工を困難に
させることが判明した。[0004] TaCl 5 + 3ROH → TaCl 2 ( OR) 3 + 3HCl (I) TaCl 2 (OR) 3 + 2NH 3 + 2ROH → Ta (OR) 5 + 2NH 4 Cl (II) but, tantalum alkoxide in obtained in this way It has been found that a small amount of chlorine element remains in the film, which produces a large number of particles when the tantalum oxide film is formed, deteriorating the smoothness of the oxide film and making fine processing in the subsequent step difficult.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するもので、本発明の目的はパーティクルの発生が少
なくて、平滑性に優れ、後工程での微細加工に支障のな
いタンタル酸化膜を形成できる高純度タンタルアルコキ
シドからなる酸化タンタル膜気相成長用材料及びこれを
用いた気相成長法を提供することにある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to produce a tantalum oxide film which produces few particles, is excellent in smoothness, and does not hinder fine processing in a later step. The object is to provide a material for vapor phase epitaxy of a tantalum oxide film composed of a high-purity tantalum alkoxide capable of forming a film and a vapor phase growth method using the same.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、塩素元素を1
0ppm以下にした高純度タンタルアルコキシドからな
る酸化タンタル膜気相成長用材料、及び前記高純度タン
タルアルコキシドを用いて基板表面上に酸化タンタル膜
を形成することからなる気相成長法である。The present invention provides a chlorine element of 1
A vapor phase epitaxy method comprising forming a tantalum oxide film vapor phase growth material comprising a high purity tantalum alkoxide at 0 ppm or less, and forming a tantalum oxide film on a substrate surface using the high purity tantalum alkoxide.
【0007】上記本発明の酸化タンタル膜気相成長用材
料である高純度タンタルアルコキシドを得るための精製
方法は、塩素元素を含有するタンタルアルコキシドであ
ればどのようなものでも適用できるが、特には前述した
ように塩化タンタルとアルコールとを反応させ、次いで
アンモニアガスにより脱塩素する方法で調製されたもの
が好適である。なお、この発明では上記塩素元素は塩化
物、塩素イオン或いは遊離の塩素いずれの形態で存在し
ていても特に支障とならず除去できる。塩素元素を除去
するための金属水素化物及び金属水素錯化合物として
は、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カルシ
ウム、水素化リチウムアルミニウム、ナトリウム水素化
ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウム、ジイソブ
チルアルミニウムハイドライド、アルミニウムハイドラ
イド、ナトリウムボロハイドライド、リチウムボロハイ
ドライド等を例示できるが、特には水素化リチウム、水
素化ナトリウム、水素化カルシウム、ナトリウム水素化
ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウム等が簡便で
あり好ましい。この金属水素化物及び金属水素錯化合物
の使用量はタンタルアルコキシド中に含まれる塩素元素
の量にもよるが、一般に塩素元素の5〜30倍モルの範
囲で適宜選定して用いると良い。As the refining method for obtaining the high-purity tantalum alkoxide, which is the material for vapor phase epitaxy of tantalum oxide film of the present invention, any tantalum alkoxide containing chlorine element can be applied, but particularly, Those prepared by a method of reacting tantalum chloride with alcohol as described above and then dechlorinating with ammonia gas are preferable. In the present invention, the chlorine element can be removed without any trouble even if it exists in the form of chloride, chloride ion or free chlorine. Examples of the metal hydride and metal hydride complex compound for removing the chlorine element include lithium hydride, sodium hydride, calcium hydride, lithium aluminum hydride, sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride, diisobutylaluminum hydride. , Aluminum hydride, sodium borohydride, lithium borohydride and the like can be exemplified, and particularly lithium hydride, sodium hydride, calcium hydride, sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride and the like are simple and preferable. Although the amount of the metal hydride and the metal-hydrogen complex compound used depends on the amount of chlorine element contained in the tantalum alkoxide, it is generally preferable to appropriately select and use it in the range of 5 to 30 times mol of the chlorine element.
【0008】このタンタルアルコキシドの金属水素化物
または金属水素錯化合物での処理は、タンタルアルコキ
シドに上記金属水素化物または金属水素錯化合物を添加
し、撹拌混合することにより行うと良い。この場合、タ
ンタルアルコキシド或いは金属水素化物または金属水素
錯化合物はそのまま用いることが簡便で好ましいが、こ
れらはベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の有
機溶剤に50〜70%の濃度に溶解して用いても良い。The treatment of the tantalum alkoxide with the metal hydride or the metal hydrogen complex compound is preferably carried out by adding the above metal hydride or the metal hydrogen complex compound to the tantalum alkoxide and stirring and mixing. In this case, the tantalum alkoxide, the metal hydride or the metal hydride complex compound is conveniently and preferably used as it is, but these are dissolved in an organic solvent such as benzene, toluene, xylene or hexane to a concentration of 50 to 70% and used. Is also good.
【0009】この金属水素化物または金属水素錯化合物
による処理により、塩素元素は好ましくは10ppm以
下とする。すなわち、これはタンタルアルコキシド中に
含まれている塩化物、塩素イオン或いは遊離塩素等が塩
素元素として10ppm以下含有することを意味する。
この塩素元素を10ppm以下とすると、熱CVD法や
光CVD法等の気相成長法によりタンタルの酸化膜を形
成した場合、当該酸化膜上へのパーティクル発生を抑制
でき、微細なデバイス形成加工において支障ない鏡面と
することができる。By the treatment with the metal hydride or the metal hydrogen complex compound, the chlorine element content is preferably 10 ppm or less. In other words, this means that chlorides, chloride ions, free chlorine, and the like contained in the tantalum alkoxide are contained at 10 ppm or less as a chlorine element.
When the chlorine element is 10 ppm or less, when a tantalum oxide film is formed by a vapor phase growth method such as a thermal CVD method or a photo CVD method, it is possible to suppress the generation of particles on the oxide film, and in the fine device forming process. It can be a mirror surface that does not interfere.
【0010】本発明においては、気相成長法により塩素
元素を10ppm以下とした高純度タンタルアルコキシ
ドを用いて基板面にタンタル酸化膜を形成するが、この
気相成長法自体は、従来の気相成長法をそのまま使用で
き、例えば、上記高純度タンタルアルコキシドを酸素、
オゾン或いはこれらを含むアルゴン等の不活性ガスの雰
囲気下に接触させ、熱或いは紫外線等の光により酸化分
解し、シリコン等からなる基板上に酸化タンタル膜を形
成させる。なお、本発明に用いるタンタルアルコキシド
のアルコキシ基としては、特には制限はないが、メトキ
シ、エトキシ、iso−プロポキシ基等が酸化膜形成が
容易であることから特に好ましい。In the present invention, a tantalum oxide film is formed on the surface of a substrate by using a high-purity tantalum alkoxide containing chlorine element of 10 ppm or less by the vapor phase growth method. The growth method can be used as it is, for example, the above high-purity tantalum alkoxide is oxygen,
It is contacted with an atmosphere of ozone or an inert gas containing them such as argon, and is oxidized and decomposed by heat or light such as ultraviolet rays to form a tantalum oxide film on a substrate made of silicon or the like. The alkoxy group of the tantalum alkoxide used in the present invention is not particularly limited, but a methoxy group, an ethoxy group, an iso-propoxy group and the like are particularly preferable because the oxide film can be easily formed.
【0011】[0011]
参考例 塩化タンタル(TaCl5)100gをトルエン700
mlに分散させ、窒素ガス雰囲気下に、アンモニアガス
を500ml/minの流量で吹き込みながら、エタノ
ール240mlを滴下した。次いで生成した塩化アンモ
ニウムを濾別し、50℃に加熱して、再度アンモニアガ
スを500ml/minの流量で7時間吹き込んだ。生
成した塩化アンモニウムを濾別し、濾液からトルエン及
びエタノールを留去し、次いでこれを減圧蒸留(140
℃、0.2〜0.4mmHg)し、ペンタエトキシタン
タル93gを得た。この中には塩素元素として300p
pmが混入していた。Reference example 100 g of tantalum chloride (TaCl 5 ) is added to toluene 700
Then, 240 ml of ethanol was added dropwise while blowing ammonia gas at a flow rate of 500 ml / min under a nitrogen gas atmosphere. Next, the produced ammonium chloride was filtered off, heated to 50 ° C., and ammonia gas was again blown therein at a flow rate of 500 ml / min for 7 hours. The formed ammonium chloride was filtered off, toluene and ethanol were distilled off from the filtrate, and this was then distilled under reduced pressure (140
C., 0.2 to 0.4 mmHg) to obtain 93 g of pentaethoxytantalum. 300p as chlorine element in this
pm was mixed.
【0012】高純度タンタルアルコキシドの製造例1 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル20gに
水素化リチウム0.04gを添加し、150℃の温度で
7時間撹拌した。次いでエタノールを0.3ml添加し
て、75℃に加熱し、3時間撹拌した後、100℃に昇
温して、エタノールを留去した。次いで減圧蒸留(14
0℃、0.2〜0.4mmHg)によりペンタエトキシ
タンタル13gを回収した。このペンタエトキシタンタ
ル中の塩素元素としては1ppm以下であった。Production Example 1 of high-purity tantalum alkoxide 0.04 g of lithium hydride was added to 20 g of pentaethoxytantalum obtained in the above Reference Example, and the mixture was stirred at a temperature of 150 ° C. for 7 hours. Next, 0.3 ml of ethanol was added, and the mixture was heated to 75 ° C. and stirred for 3 hours, then heated to 100 ° C. and ethanol was distilled off. Then vacuum distillation (14
13 g of pentaethoxy tantalum was recovered at 0 ° C. and 0.2 to 0.4 mmHg). The chlorine element in this pentaethoxytantalum was 1 ppm or less.
【0013】高純度タンタルアルコキシドの製造例2 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル23gに
水素化カルシウム0.4gを添加し、120℃の温度
で、5時間撹拌した。次いでエタノールを1.1ml添
加して、65℃に加熱し、5時間撹拌した後、100℃
に昇温して、エタノールを留去した。次いで減圧蒸留
(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペンタエ
トキシタンタル15.4gを回収した。このペンタエト
キシタンタル中の塩素元素としては5.5ppmであっ
た。Production Example 2 of high-purity tantalum alkoxide 0.4 g of calcium hydride was added to 23 g of pentaethoxytantalum obtained in the above Reference Example, and the mixture was stirred at a temperature of 120 ° C. for 5 hours. Next, add 1.1 ml of ethanol, heat to 65 ° C., stir for 5 hours, then 100 ° C.
The temperature was raised to and ethanol was distilled off. Then, 15.4 g of pentaethoxy tantalum was recovered by vacuum distillation (140 ° C., 0.2 to 0.4 mmHg). The chlorine element in this pentaethoxytantalum was 5.5 ppm.
【0014】高純度タンタルアルコキシドの製造例3 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル23.4
gに水素化ナトリウム0.4gを添加し、150℃の温
度で、5時間撹拌した。次いでエタノールを2.0ml
添加して。65℃に加熱し、5時間撹拌した後、100
℃に昇温して、エタノールを留去した。次いで減圧蒸留
(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペンタエ
トキシタンタル11.3gを回収した。このペンタエト
キシタンタル中の塩素元素としては1ppm以下であっ
た。Production Example 3 of High-Purity Tantalum Alkoxide Pentaethoxytantalum 23.4 obtained in the above reference example
0.4 g of sodium hydride was added to g, and the mixture was stirred at a temperature of 150 ° C. for 5 hours. Then 2.0 ml of ethanol
Add it. After heating to 65 ° C. and stirring for 5 hours, 100
The temperature was raised to ° C and ethanol was distilled off. Then, 11.3 g of pentaethoxytantalum was recovered by vacuum distillation (140 ° C., 0.2 to 0.4 mmHg). The chlorine element in this pentaethoxytantalum was 1 ppm or less.
【0015】高純度タンタルアルコキシドの製造例4 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル16.5
gにナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキシ)ア
ルミニウム1.2mlを添加し、110℃の温度で、
5.5時間撹拌した。そのまま常圧蒸留し引き続き減圧
蒸留(140℃、0.2〜0.4mmHg)して、ペン
タエトキシタンタル10.5gを回収した。このペンタ
エトキシタンタル中の塩素元素としては1ppm以下で
あった。Production Example 4 of high-purity tantalum alkoxide Pentaethoxytantalum 16.5 obtained in the above reference example
1.2 ml of sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride was added to g, and at a temperature of 110 ° C,
Stir for 5.5 hours. Distillation under normal pressure was carried out as it was, and then distillation under reduced pressure (140 ° C., 0.2 to 0.4 mmHg) was carried out to recover 10.5 g of pentaethoxytantalum. The chlorine element in this pentaethoxytantalum was 1 ppm or less.
【0016】高純度タンタルアルコキシドの製造例5 上記参考例で得られたペンタエトキシタンタル25.3
gに水素化リチウムアルミニウム0.4gを添加し、9
5℃の温度で、5時間撹拌した。次いでエタノーを1.
2ml添加して、70℃に加熱し、3時間撹拌した後、
100℃に昇温して、エタノールを留去した。次いで減
圧蒸留(140℃、0.2〜0.4mmHg)によりペ
ンタエトキシタンタル16.0gを回収した。このペン
タエトキシタンタル中の塩素元素としては5.6ppm
であった。Production Example 5 of high-purity tantalum alkoxide Pentaethoxytantalum 25.3 obtained in the above reference example
Lithium aluminum hydride 0.4g was added to g
The mixture was stirred at a temperature of 5 ° C for 5 hours. Then add 1.
After adding 2 ml and heating to 70 ° C. and stirring for 3 hours,
The temperature was raised to 100 ° C. and ethanol was distilled off. Then, 16.0 g of pentaethoxy tantalum was recovered by vacuum distillation (140 ° C., 0.2 to 0.4 mmHg). Chlorine element in this pentaethoxy tantalum is 5.6 ppm
Met.
【0017】実施例 窒素と酸素との混合ガス(窒素:0.8リットル/mi
n、酸素:0.5リットル/min)気流中で、基板温
度420℃、Ta2O5膜の生成速度約10Å/minの
条件下に熱CVD法により、上記高純度タンタルアルコ
キシドの製造例1で得たペンタエトキシタンタルを用い
てシリコン基板上にタンタルの酸化膜(100Å)を形
成した。得られた酸化膜にはパーティクルが0.05個
/cm2以下であった。一方、参考例で得られた塩素元
素として300ppmを含有するペンタエトキシタンタ
ルを用いて、同様の方法で酸化膜を形成した結果、この
酸化膜にはパーティクルが10個/mm2であった。EXAMPLE Mixed gas of nitrogen and oxygen (nitrogen: 0.8 liter / mi)
n, oxygen: 0.5 liter / min) In a stream of air, a substrate temperature of 420 ° C., a Ta 2 O 5 film formation rate of about 10 Å / min, and a high-purity tantalum alkoxide production example 1 by a thermal CVD method. A tantalum oxide film (100 Å) was formed on a silicon substrate by using the pentaethoxy tantalum obtained in the above. The obtained oxide film contained 0.05 particles / cm 2 or less. On the other hand, an oxide film was formed by the same method using pentaethoxytantalum containing 300 ppm as the chlorine element obtained in the reference example, and as a result, the oxide film had 10 particles / mm 2 .
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明により酸化
タンタル膜気相成長用材料として、タンタルアルコキシ
ド中の微量の塩素元素をさらに低減させ、塩素元素を1
0ppm以下とした高純度タンタルアルコキシドを用い
ることによりパーティクルの発生が少なくて平滑性に優
れ、後工程での微細加工に支障のないタンタル酸化膜を
形成でき、集積回路装置等を製造するために極めて有用
である。As described above, according to the present invention, as a material for vapor phase epitaxy of a tantalum oxide film, a trace amount of chlorine element in tantalum alkoxide can be further reduced to reduce the chlorine element to 1%.
By using high-purity tantalum alkoxide of 0 ppm or less, generation of particles is small, smoothness is excellent, and a tantalum oxide film that does not hinder microfabrication in a post process can be formed, which is extremely useful for manufacturing integrated circuit devices and the like. It is useful.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display area H01L 21/316
Claims (2)
タンタルアルコキシドからなる酸化タンタル膜気相成長
用材料。1. A material for vapor phase epitaxy of a tantalum oxide film, which is made of high-purity tantalum alkoxide containing 10 ppm or less of chlorine element.
タンタルアルコキシドを用いて基板表面上に酸化タンタ
ル膜を形成することを特徴とする気相成長法。2. A vapor phase growth method characterized in that a tantalum oxide film is formed on the surface of a substrate by using a high-purity tantalum alkoxide having a chlorine element content of 10 ppm or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08218781A JP3120216B2 (en) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | Materials for vapor phase growth of tantalum oxide films |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3334468A Division JP2599855B2 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Purification method of tantalum alkoxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09121027A true JPH09121027A (en) | 1997-05-06 |
JP3120216B2 JP3120216B2 (en) | 2000-12-25 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007277091A (en) * | 2007-07-27 | 2007-10-25 | Dowa Holdings Co Ltd | Tantalum oxide and method of manufacturing the same |
-
1996
- 1996-08-20 JP JP08218781A patent/JP3120216B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007277091A (en) * | 2007-07-27 | 2007-10-25 | Dowa Holdings Co Ltd | Tantalum oxide and method of manufacturing the same |
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