WO2005038891A1 - シリコン・コバルト膜形成用組成物、シリコン・コバルト膜およびその形成方法 - Google Patents

シリコン・コバルト膜形成用組成物、シリコン・コバルト膜およびその形成方法 Download PDF

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silicon
cobalt
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forming
film
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Yasuo Matsuki
Daohai Wang
Tatsuya Sakai
Haruo Iwasawa
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    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers

Definitions

  • the present invention relates to a silicon-cobalt film, a method for forming the same, and a composition for forming the same. More specifically, a silicon-cobalt film forming composition and a silicon-cobalt film useful for manufacturing a MOS type semiconductor device, particularly useful for manufacturing a semiconductor device having a silicided gate electrode and a source / drain region. And its forming method.
  • Background art
  • the surface of the silicon layer is coated with Co, Ni, Au, Ag, Ti, Pd, and A in order to form an ohmic junction based on the work function of the interface between the wiring metal material and silicon.
  • a method of metamorphosis with other kinds of metals such as 1 and silicide is often used.
  • cobalt silicide is often used as silicide in terms of the specific resistance of silicide itself and the lattice constant matching with silicon (see Japanese Patent No. 3382743).
  • silicides are usually prepared by depositing metal films such as Co, Ni, Au, Ag, Ti, Pd, and Al by vacuum evaporation or sputtering, plasma CVD (Chemi ca 1 Vapor Deposition), or thermal C.
  • metal films such as Co, Ni, Au, Ag, Ti, Pd, and Al
  • plasma CVD Chemical ca 1 Vapor Deposition
  • thermal C thermal C.
  • a method of laminating on a silicon film by a vacuum process such as VD method, optical CVD method, MOC VD method (Metalorganic CVD) and then silicidation by treating at high temperature (J pn. J. Appl.Phys.vo 140, pp 2778 (200 1 year) and Applied Physics, Vol. 63, No. 1, pp 1093 (1994)).
  • the vapor deposition method uses a compound that becomes a gas under a vacuum regardless of physical vapor deposition or chemical vapor deposition, so the raw material compound is restricted and a vacuum device with high hermeticity is required, which also reduces the production cost. It was a factor to increase.
  • Silicon-cobalt alloy (cobalt silicide) is promising as such a wiring material.
  • large-scale equipment is required for its formation, and the cost is high. Not done.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a composition for easily forming a silicon-cobalt film which is inexpensive to manufacture and does not require an expensive vacuum device or high-frequency generator.
  • An object of the present invention is to provide a method of forming a silicon-cobalt film using a material and a silicon copartum film formed by the method.
  • the above-mentioned object of the present invention is firstly achieved by a composition for forming a silicon-cobalt film, which comprises a silicon compound and a cobalt compound.
  • the above object of the present invention is characterized in that a coating film of the above-mentioned composition for forming a silicon-cobalt film is formed on a substrate, followed by heat treatment or light treatment. This is achieved by a method of forming a silicon-connor film.
  • FIG. 1 is an ESCA spectrum of the silicon-cobalt film obtained in Example 1. Preferred embodiments of the invention
  • composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention contains a silicon compound and a cobalt compound.
  • the silicon compound contained in the composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved.
  • the above silicon compound is represented by the following formulas (la) to (Id)
  • composition for forming a silicon-cobalt film may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following.
  • Examples of the monovalent organic group of X in the above formulas (la), (lb), (lc) and (Id) include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms. And an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms and an aromatic group having 6 to 12 carbon atoms.
  • halogen atom examples include a chlorine atom and a bromine atom.
  • X is preferably a hydrogen atom or a halogen atom, and more preferably a hydrogen atom.
  • i is preferably 2 to 10
  • j is preferably 3 to 10
  • m is preferably 4 to 13.
  • Examples of the compound represented by the formula (la) include a chain silane compound, examples of the compound represented by the formula (lb) include a cyclic silane compound, and examples of the compound represented by the formula (lc) include: A silane compound having a spout structure, and the above formula
  • Examples of the compound represented by (Id) include a cage silane compound. Of these, a chain silane compound and a cyclic silane compound are preferred, and a cyclic silane compound is more preferred. Specific examples of these compounds include linear silane compounds such as n-pentane silane, iso-pentane silane, neo-pentasilane, n-hexasilane, n-heptasilane, n-heptane silane, Nonasilane, tetrachlorosilane, tetrabromosilane, hexachlorodisilane, methoxysubstituted modisilane, octachlorotrisilane, octabate motrisilane, etc .; as cyclic silane compounds, for example, cyclotrisilane, cyclotetrasilane, cyclopentylsilane, silyl Cyclotetrasilane, h
  • cage silane compound examples include hexacylasbrizman, octacilacuban and the like.
  • the above silicon compounds are used alone or in combination of two or more.
  • the type of the cobalt compound contained in the composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention is not limited as long as the object of the present invention can be achieved.
  • a Co complex having at least one of a ligand CO and a 7T-coordinate ligand is preferably used.
  • these Co complexes for example, the following formula (2)
  • Cp is 7? 5 — a cyclopentenyl group and n is an integer from 0 to 5,
  • an indenyl group selected from the group consisting of: 1,3-cyclooctadiene, 1,4-cyclooctadiene, 1,5-cyclooctadiene, 1,3-butadiene, norpolnadiene and aryl.
  • Y is a halogen atom, a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, c is 1 or 2, d is 0, 1, 2 or 4, and e is 0 or 2. And c + d + e is 2, 3, 4 or 5, provided that when c is 2, L 1 of 2 may be the same or different,
  • L 2 is the same as that of the above formula (2) —1 or a coordination selected from 1,3-cyclohexadiene, 1,4-cyclohexadiene, aryl, norpolnadiene and cyclooctene
  • R is a halogen atom
  • f is 0, 1, 2 or
  • Examples of the complex represented by the formula (2) include:
  • Examples of the complex represented by the formula (4) include a complex represented by the following formula (vi).
  • preferred complexes are bis (cyclopentagenenyl) conolyleto, bis (tetracyclopentagenenyl) cobalt, bis (1,3-cyclooctagen) cobalt, bis (1,5-cyclooctadiene) ) Cobalt, bis (indenyl) cobalt, cyclopentene genenyldicarbonylcobalt, methylcyclopentene genenyldicarbonylcobalt, tetramethylcyclopentapentaenyldicarbonylcobalt, (1,3-cyclooctadiene) dicarbonylcobalt, (1, 5
  • These cobalt compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio of the silicon compound and the cobalt compound can be appropriately set according to the intended use of the silicon-cobalt film as described later.
  • composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention may contain other components, if necessary, in addition to the silicon compound and the cobalt compound.
  • Such other components include, for example, metal or semiconductor particles, metal acids And surfactants.
  • the metal or semiconductor particles can be included to adjust the electrical properties of the resulting silicon-cobalt film. Specific examples thereof include gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, diobium, titanium, silicon, indium, and tin. These can be contained in one or more types.
  • the particle diameter of the metal or semiconductor particles is preferably, for example, about 10 to 1,000 nm.
  • the shape of the particles may be any shape such as a disk shape, a column shape, a polygonal column shape, and a scale shape, in addition to a substantially spherical shape.
  • the content of the metal or semiconductor particles may be determined by the total amount of the above silicon compound and cobalt compound and the metal or semiconductor particles (preferably 50% by weight or less (( ⁇ 50% by weight), more preferably It is less than 10% by weight (C ⁇ IO% by weight).
  • composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention improves the wettability of a substrate on which it is to be coated, improves the surface smoothness of the coating film, and prevents the occurrence of bumps and yuzu skin on the coating film.
  • a surfactant may be contained for the purpose of performing the above.
  • Examples of such a surfactant include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a nonionic surfactant.
  • fluorine-based surfactant examples include F-Top EF301, EF303, EF352 (all manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Megafac F171, and F173 (all, Dainippon Ink.
  • nonionic surfactant examples include Emulgen 105, 430, 810, 920, Rheodol SP_40S, TW_L 120, Emanol 3199, 4110, Exel P-40S, Bridge 30, 52, and 72, 92, Arassell 20, Emazor 320, Tween 20, Same 60, Merge 45 (all manufactured by Kao Corporation), Noniball 55 (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.), Chemisu No. 250 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), SN-EX922 (manufactured by San Nopco), Nonal 530 (manufactured by Toho Chemical Industry), and the like. .
  • the content (c 2 ) of these surfactants is determined based on the entire composition (when the composition of the present invention contains a solvent described below, the solvent is also used). 5% by weight (C 2 ⁇ 5% by weight), more preferably 0.1% by weight or less (C 2 ⁇ 0.1% by weight).
  • composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention preferably further contains a solvent, and is used in the form of a solution or a suspension.
  • the solvent that can be used here is not particularly limited as long as it dissolves or disperses the above-mentioned silicon compound and the above-mentioned cobalt compound and optionally other components and does not react with them.
  • a solvent for example, a hydrocarbon solvent and an ether solvent can be preferably mentioned. Specific examples thereof include n-pentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, cycloheptane, n-octane, cyclooctane, decane, cyclodecane, and dicyclopente as hydrocarbon solvents.
  • a hydrocarbon solvent or a hydrocarbon solvent and an ether solvent are used. It is preferable to use a mixture with a medium.
  • the amount of the solvent used is preferably such that the solid content of the composition (the amount of the solvent excluding the solvent from the total amount of the composition) is preferably 0%.
  • the amount is 1 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight.
  • the composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention can be subjected to light irradiation in advance before being applied on a substrate. This increases the molecular weight of the silicon compound and improves the applicability of the composition. The same effect can be obtained by irradiating the silicon compound alone with light before combining the silicon compound with the cobalt compound.
  • the light to be irradiated includes visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, low-pressure or high-pressure mercury lamp, deuterium lamp or discharge light of rare gas such as argon, krypton, xenon, YAG laser, argon laser, Excimer lasers such as a carbon dioxide laser, XeF, XeC1, XeBr, KrF, KrCArF, and ArC1 can be used.
  • these light sources those having an output of 10 to 50,000 W are preferably used. Usually 100 to 1,000W is sufficient.
  • the wavelength of these light sources is not particularly limited as long as the silane compound as the raw material absorbs even a little, but a power of 170 nm to 600 nm is preferable.
  • the temperature (1 ⁇ ) for performing the light irradiation treatment is preferably room temperature to 300 ° C or less (1 ⁇ ⁇ 300 ° C). Processing time is about 0.1 to 30 minutes.
  • the light irradiation treatment is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere.
  • the composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention thus obtained is applied on a substrate to form a coating film of the composition.
  • the material and shape of the substrate are not particularly limited, but are preferably materials that can withstand the processing temperature when heat treatment is performed in the next step.
  • the substrate on which the coating film is formed may be flat or non-planar with a step, and the form is not particularly limited.
  • the material of these substrates include glass, metal, plastic, and ceramics.
  • the glass include quartz glass, borosilicate glass, soda glass, and lead glass.
  • Metals include gold, silver, copper, nickel, silicon, aluminum, iron, and stainless steel.
  • Examples of the plastic include polyimide, polyester sulfone, and the like.
  • the shape of these materials is not particularly limited, such as a lump, a plate, and a film.
  • the method for applying the composition is not particularly limited, and examples thereof include spin coating, dip coating, curtain coating, roll coating, spray coating, inkjet, and printing.
  • the application may be performed once or may be repeated multiple times.
  • the thickness of the coating film can be set to an appropriate value depending on the use of the formed silicon-cobalt film. For example, when used for semiconductor applications, the thickness can be preferably 10 to 10 nm, more preferably 20 to 60 nm. Is preferably 100 to 5,000 nm, more preferably 500 to 3,000 nm.
  • the thickness should be understood as the thickness after the solvent is removed.
  • the substrate used in the present invention can be used as a substrate having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion on the same substrate. Thereby, a coating film can be formed only on a specific portion on the substrate.
  • the portion corresponding to the hydrophobic portion of the substrate having a hydrophobic portion and a hydrophilic portion on the same substrate used in the present invention is, for example, a portion containing a solution containing hexamethylsilazane, the above-mentioned fluorine-based surfactant, or the like. It is formed by applying heat only at 100 to 500 ° C. In order to apply a solution containing hexamethylsilazane and the above-mentioned fluorine-based surfactant only to the relevant portion to the relevant hydrophobic portion, it is necessary to first treat the entire surface of the substrate to be hydrophilic as described later, and then apply the solution.
  • the corresponding hydrophobic portion is treated to be hydrophobic, and the corresponding hydrophilic portion is covered and treated to be hydrophobic.
  • the method for covering the hydrophilic portion is not particularly limited. For example, a method of patterning by a known photolithography method and covering a portion which does not correspond to a hydrophobic portion with a known resist, or covering a portion which does not correspond using a masking tape and then coating the corresponding portion with a coating of the composition of the present invention. Form Next, a method of removing the resist or masking tape used by a known method is used. Further, after the entire surface of the substrate is treated to be hydrophobic by a similar method, a specific portion can be subjected to hydrophilic treatment.
  • the coating film of the composition for forming a silicon-cobalt film of the present invention obtained as described above is then converted into a silicon-cobalt film by heat, Z or light treatment.
  • the temperature (T 2 ) is preferably 100 ° C. or more (T 2 ⁇ 10 ° C.), more preferably 150 ° (: up to 500 ° C.)
  • the heat treatment is preferably performed for about 30 seconds to about 120 minutes in an atmosphere containing as little oxygen and hydrogen as possible because a good quality coating film can be obtained.
  • Hydrogen may be used as a mixed gas with, for example, nitrogen, helium, argon, or the like.
  • a silicon-cobalt film can be formed by irradiating a coating film of the composition for forming a silicon-cobalt film with light.
  • Light treatment includes, for example, low-pressure or high-pressure mercury lamps, deuterium lamps, or discharges of rare gases such as argon, krypton, and xenon, as well as YAG lasers, argon lasers, carbon dioxide lasers, XeF, XeCl, XeB Excimer lasers such as r, KrF, KrCl, ArF, and ArC1 can be used as light sources. These light sources generally have an output of 10 to 5,000 W. The power used is usually 100 to 1,000 W, which is sufficient.
  • the wavelength of these light sources is not particularly limited, but is usually 170 nm to 600 nm. It is particularly preferable to use laser light from the viewpoint of the quality of the formed silicon-cobalt film.
  • the temperature at the time of light irradiation is usually from room temperature to 200 ° C. When irradiating light, irradiation may be performed through a mask in order to irradiate only a specific portion. SiliconCobalt Mo
  • the silicon-cobalt film obtained as described above exhibits metallic properties, and can have an appropriate thickness depending on the application.
  • the thickness can be preferably 5 to 1,000 nm, more preferably 30 to 500 nm, and when used as a conductive film for wiring, it is preferably 50 to 500 nm. , 0 00 nm, and more preferably 100 to 3,000 nm.
  • the silicon-cobalt film of the present invention obtained as described above has an atomic ratio of CoZSi that reflects the atomic ratio of Co / Si in the composition for forming a silicon-cobalt film. The corresponding electrical characteristics are shown.
  • a silicon-cobalt film having any conductivity can be obtained.
  • the atomic ratio of 031 can be set to about 0.5.
  • the silicon-cobalt film of the present invention can be suitably used for electric circuits of many electronic devices including semiconductors.
  • a solution of 2.0 g of a 20% toluene solution of cyclopentene silane and 1.2 g of a 20% toluene solution of cyclopentagenenyldicarbonylcobalt was mixed using a high-pressure mercury lamp and irradiated with ultraviolet light (5 g at 365 nm). After irradiation with OmW / cm 2 ) for 10 minutes, the solution was filtered through a filter made of polytetrafluoroethylene (PTF E) having a pore diameter of 0.1 / zm to prepare a coating solution. This coating solution was spin-coated on a quartz substrate at 1,000 rpm and heat-treated at 100 ° C.
  • PTF E polytetrafluoroethylene
  • a coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.3 g of bis (cyclobenzenephenyl) coparte was used in place of cyclopentagenenyldicarbonylcobalt in Example 1. It was adjusted. This coating solution was applied to a quartz substrate by a dipping method. After prebaking on a hot plate at 100 ° C for 10 minutes, a heat treatment was performed at 500 ° C to obtain a film having a metallic luster of 3.2 m in thickness. In the ESCA analysis of this film, only Co and Si were detected, and the intensity ratio was 1: 2. The specific resistance of this film measured by the four-terminal method was 32 ⁇ cm.
  • a coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that toluene as the solvent used in Example 1 was changed to dodecylbenzene.
  • This coating solution was linearly patterned on a quartz substrate by an inkjet method, and further heated on a hot plate at 400 ° C. for 1 hour to form a 0.2-nm-thick linear pattern having a metallic luster.
  • the sheet resistance was 160 ⁇ .
  • a coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.6 g of octacarbodibalcobalt was used instead of cyclopentagenenyldicarbonylcobalt in Example 1.
  • the solution was filtered through a PTFE filter having a pore size of 0.1 m to prepare a coating solution.
  • This coating solution was spin-coated on a quartz substrate at 1,000 rpm and heat-treated at 100 ° C for 5 minutes and further at 400 ° C for 30 minutes to obtain a thin film with metallic luster.
  • the intensity ratio was 1: 2.
  • the specific resistance of this film measured by a four-terminal method was 27 cm.
  • cyclopentasilane was irradiated with ultraviolet rays (5 OmWXcm 2 at 365 nm) for 5 minutes using a high-pressure mercury lamp, and then a 20% toluene solution was prepared.
  • a coating solution was prepared by filtering 2.0 g of this solution and 1.2 g of a 20% toluene solution of cyclopentene genyl dicarbonylcobalt through a PTFE filter having a pore size of 0.1.
  • This coating solution was spin-coated on a quartz substrate at 1, OOO rpm, and heat-treated at 100 ° C for 5 minutes and at 400 for 30 minutes to obtain a 150 nm thin film with metallic luster.
  • ESCA analysis was performed on this film, only Co and Si were detected, and the intensity ratio was 1: 2. Also of this membrane When the specific resistance was measured by the four-terminal method, it was 18 ⁇ cm.
  • cyclopentasilane was irradiated with ultraviolet rays (5 OmW / cm 2 at 365 nm) for 5 minutes using a high-pressure mercury lamp, and then a 20% toluene solution was prepared.
  • a solution in which 2.0 g of this solution was mixed with 1.2 g of a 20% toluene solution of cyclopentene genyl dicarbonylcobalt was filtered through a PTFE filter having a pore size of 0.1 zm to prepare a coating solution.
  • This coating solution is spin-coated on a quartz substrate at 1,000 rpm and heat-treated at 100 ° C for 5 minutes and further at 400 ° C for 30 minutes to obtain a thin film with metallic luster.
  • a composition for easily forming a silicon-cobalt film having a low production cost without using an expensive vacuum device or high-frequency generator, and a silicon-cobalt film using the composition are provided.
  • the silicon-cobalt film formed by the method of the present invention can control its electric characteristics arbitrarily from a semiconductor region to a conductive region, and can be suitably used for solar cells and various electric circuits. .

Abstract

高価な真空装置や高周波発生装置を必要とせず、製造コストが安く、シリコン・コバルト膜を形成するための組成物と方法を提供する。シリコン化合物およびコバルト化合物を含有するシリコン・コバルト膜形成用組成物。この組成物を基体に塗布し、熱や光により処理するとシリコン・コバルト膜が形成される。

Description

明 細 書 シリコン ·コバルト膜形成用組成物、 シリコン 'コバルト膜およびその形成方法 技術分野
本発明は、 シリコン ·コバルト膜およびその形成法、 形成用組成物に関する。 さらに詳しくは、 MOS型半導体装置の製造に関し、 特にシリサイド化されたゲ ート電極およびソース · ドレイン領域を備えた半導体装置の製造に有用なシリコ ン ·コバルト膜形成用組成物、 シリコン 'コバルト膜およびその形成方法に関す る。 背景技術
半導体装置が高集積化されパターンが微細化されるにともなって、 ゲート電極 の低抵抗化が要求されている。 ゲート電極を低抵抗化する方法として SAL I C I DE (S e 1 f— A 1 i gn e d S i 1 i c i d e ) 技法によりゲート電極 をシリサイド化する方法が知られている。
シリコン半導体に於いては配線用金属材料とシリコンとの界面の仕事関数によ りォ一ミック接合を形成するために、 シリコン層表面を Co、 N i、 Au、 Ag、 T i、 Pd、 A 1など他種金属とシリサイド等で変成する方法が多く使用されて いる。 さらにシリサイドとしてはシリサイド自体の比抵抗、 シリコンとの格子定 数のマッチングの点よりコバルトシリサイドが多く用いられている （特許第 33 82743号公報参照)。
これらのシリサイドは、 通常、 Co、 N i、 Au、 Ag、 T i、 Pd、 A lな どの金属膜を真空蒸着法やスパッタリング法、 プラズマ CVD (Chemi c a 1 Vapo r D e p o s i t i o n) 法、 熱 C VD法、 光 C VD法、 MO C VD法 （Me t a l o r g an i c CVD) などの真空プロセスでシリコン 膜上に積層した後、 高温にて処理することによりシリサイド化する方法が一般的 である （J pn. J. App l . Phy s . v o 140, p p 2778 (200 1年） および応用物理、 第 6 3巻、 第 1 1号、 p p 1 0 9 3 ( 1 9 9 4年） 参 照)。
しかし、 これら蒸着法では、 物理蒸着および化学蒸着に関わらず気相中でシリ コンおよびコバルトを堆積するために、 装置が大掛かりでコストが高く且つ粒子 や酸化物が生じ易いので大面積基板への塗膜が困難であり、 且つ生産コストが高 いという問題があった。
また、 蒸着法では物理蒸着、 化学蒸着に関係なく真空下でガス状になる化合物 を使用するために、 原料の化合物が制約され且つ密閉性の高い真空装置を必要と し、 これがまた製造コストを高める要因になっていた。
一方、 種々の電気回路には、 電圧降下、 電圧分割、 モジュール熱発生用などの ため抵抗器が用いられている。 一般に抵抗器は、 その目的や設置位置等に応じて 種々の電気抵抗値を持つものを複数使用することが必要となるため、 このような 抵抗器を有する電気回路は一定の大きさを有することを余儀なくされ、 電気機器 の小型化の阻害原因となっている。
もし配線材料に任意の電気抵抗を付与することができれば、 回路中の抵抗器の 多くは不要となり、 電気機器の小型化に資することは明らかである。 このような 配線材料としてシリコン ·コバルト合金 （コバルトシリサイド） が有望視されて いるが、 上記したようにその形成には大掛かりな装置が必要であり、 コスト高と なるためこの分野での検討はほとんどなされていない。
上記のような事情のもと、 高価な真空装置や高周波発生装置を必要とせず、 製 造コストの安いシリコン ·コバルト膜の工業的成膜法が強く求められていた。 発明の開示
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、 その目的は、 高価な真空装置や 高周波発生装置を必要とせず、 製造コストの安いシリコン 'コバルト膜を簡便に 形成するための組成物、 その組成物を用いてシリコン ·コバルト膜を形成する方 法およびその方法により形成されたシリコンコパルト膜を提供することにある。 本発明によれば、 本発明の上記目的は、 第一に、 シリコン化合物およびコバル ト化合物を含有することを特徴とするシリコン ·コバルト膜形成用組成物によつ て達成される。
また、 本発明の上記目的は、 第二に、 基体上に上記のシリコン ·コバルト膜形 成用組成物の塗膜を形成し、 次いで熱おょぴンまたは光処理することを特徴とす るシリコン ·コノ ルト膜の形成方法によって達成される。
さらに本発明の上記目的は、 第三に、 上記の方法により形成されたシリコン - コバルト膜によって達成される。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1で得られたシリコン ·コバルト膜の E S C Aスぺクトルであ る。 発明の好ましい実施の形態
以下、 本発明についてさらに詳細に説明する。
シリコン，コバルト膜形成用組成物
本発明のシリコン 'コバルト膜形成用組成物は、 シリコン化合物およびコバル ト化合物を含有する。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物に含有されるシリコン化合物は、 本発明の目的を達成することができる限り、 その種類は問わない。 例えば上記シ リコン化合物が、 下記式 （l a ) 〜 （I d )
S i f X 2 i + 2 ( l a)
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 iは 2 以上 （i≥2 ) の整数である）
で表される化合物、
Figure imgf000005_0001
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 jは 3 以上 （j≥3 ) の整数である） で表される化合物、
S imX2m-2 (l c)
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして mは 4以 上 （m≥4) の整数である）
で表わされる化合物および
S i kXk (I d)
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 kは 6、 8または 1ひである）
のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも 1種である、 上 記シリコン ·コバルト膜形成用組成物であることができる。
上記式 （l a)、 (l b), (l c) および （I d) における Xの 1価の有機基と しては、 例えば、 炭素数 1〜 12のアルキル基、 炭素数 2〜 12のアルケニル基、 炭素数 2〜 12のアルキニル基および炭素数 6〜 12の芳香族基等を挙げること ができる。
また、 ハロゲン原子としては、 例えば塩素原子および臭素原子を挙げることが できる。
上記式 （l a)、 (l b), (l c) および （I d) において、 Xとしては水素原 子またはハロゲン原子であることが好ましく、 水素原子であることがさらに好ま しい。
上記式 （l a) において iは 2〜10であることが好ましく、 上記式 （l b) において jは 3〜10であることが好ましく、 上記式 （l c) において mは 4〜 13であることが好ましい。
上記式 （l a) で表される化合物としては例えば鎖状シラン化合物を、 上記式 (l b) で表される化合物としては例えば環状シラン化合物を、 上記式 （l c) で表される化合物としては例えばスピ口構造のシラン化合物を、 および上記式
(I d) で表される化合物としては例えばかご状シラン化合物等を挙げることが できる。 これらのうち、 鎖状シラン化合物および環状シラン化合物が好ましく、 環状シラン化合物がさらに好ましい。 これら化合物の具体例としては、 鎖状シラン化合物として、 例えば n—ペン夕 シラン、 i s o—ペン夕シラン、 ne o—ペンタシラン、 n—へキサシラン、 n —ヘプタシラン、 n—才ク夕シラン、 n—ノナシラン、 テトラクロロシラン、 テ トラブロモシラン、 へキサクロロジシラン、 へキサブ口モジシラン、 ォク夕クロ ロトリシラン、 ォクタブ口モトリシラン等；環状シラン化合物として、 例えばシ クロトリシラン、 シクロテトラシラン、 シクロペン夕シラン、 シリルシクロテト シラン、 ヘプタシラン、 シクロォク夕シラン等；スピロ構造のシラン化合物とし て、 例えば 1, 1， ービシクロブタシラン、 1, 1， ービシクロペンタシラン、 1， 1， ービシクロへキサシラン、 1， 1' —ビシクロへプ夕シラン、 1, 1'
[2. 2] ペンタシラン、 スピロ [3. 3] ヘプタシラン、 スピロ [4. 4] ノ ナシラン、 スピロ [4. 5] デカシラン、 スピロ [4. 6] ゥンデカシラン、 ス ピロ [5. 5] ゥンデカシラン、 スピロ [5. 6] ゥンデカシラン、 スピロ [6. 6] トリデカシラン等；
かご状シラン化合物として、 例えばへキサシラブリズマン、 ォクタシラキュバン 等を挙げることができる。
これらの具体例のうち、 特に好ましい具体例としては、
シク口トリシラン、 シリルシク口トリシランが挙げられる。
上記シリコン化合物は単独であるいは 2種以上一緒に用いられる。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物に含有されるコバルト化合物は、 本発明の目的を達成することができる限り、 その種類は問わない。
配位子 C Oおよび 7T配位の配位子の少なくともいずれか一方を有する C o錯体 が好ましく用いられる。 これらの Co錯体としては、 例えば下記式 （2)
L^Co (CO) dYe · · · (2)
ここで、 L1は下記式 （2) —1
(CH3) nCp · · · (2) - 1
ここで、 Cpは 7？5—シクロペン夕ジェニル基でありそして nは 0〜5 の整数である、
で表される基、 インデニル基、 または 1, 3—シクロォクタジェン、 1， 4ーシ クロォクタジェン、 1, 5—シクロォクタジェン、 1， 3—ブタジエン、 ノルポ ルナジェンおよびァリルのうちから選択される配位子であり、 Yはハロゲン原子、 水素原子、 メチル基またはェチル基であり、 cは 1または 2であり、 dは 0、 1、 2または 4であり、 eは 0または 2であり、 c+d + eは 2、 3、 4または 5で ある、 但し cが 2のときは、 2の L1は同一であっても互いに異なっていてもよ い、
で表される化合物、 下記式 （3)
L2 fCo2 (CO) gRh · · · (3)
ここで、 L2の定義は上記式 （2) — 1と同じであるかまたは 1, 3— シクロへキサジェン、 1, 4ーシクロへキサジェン、 ァリル、 ノルポル ナジェンおよびシクロォクテンのうちから選択される配位子であり、 R はハロゲン原子、 PhC:::CPh (：:：は三重結合を意味する）、 CC H3、 CH3、 CH2、 CHまたは CPhであり、 fは 0、 1、 2または
4であり、 gは 1、 2、 4、 6または 8であり、 hは 0、 1または 2で あり、 f + g + hは 4、 6、 7または 8である、
で表される化合物、 下記式 （4)
Co3 (CO) 9CZ · · · (4)
ここで、 Zは八ロゲン原子である、
で表される化合物、 下記式 (5)
Co3 (CO) 12 · · · (5)
で表される化合物および下記式 （6) C o 4 (C O) 1 2 · ' · ( 6 )
で表される化合物を挙げることができる。
式 （2 ) で表される錯体としては、 例えば、
シクロペンタジェニルジカルボニルコバルト、 シクロペン夕ジェニルカルポニル コバルトジフルオライド、 シクロペンタジェ二ルカルポニルコバルトジクロライ ト、 シクロペンタジェ二ルカルポニルコバルトジブロマイド、 シクロペン夕ジェ 二ルカルポニルコバルトジョーダイド、 ビス （シクロペンタジェニル） コバルト、 ビス （シクロペンタジェニル） カルボニルコバルト、 ビス （シクロペン夕ジェニ ル） ジカルポ二ルコノ ルト、 メチルシクロペンタジェニルジカルボ二ルコノ レト、 メチルシクロペン夕ジェニルカルポニルコバルトジフルオライド、 メチルシクロ ペンタジェ二ルカルポニルコバルトジクロライト、 メチルシクロペンタジェニル ルトジョーダイド、 ビス （メチルシクロペン夕ジェニル） コバルト、 ビス （メチ ルシクロペンタジェニル） カルボニルコバルト、 ビス （メチルシクロペンタジェ ニル） ジカルボニルコバルト、 テトラメチルシクロペンタジェニルジカルボニル コバルト、 テトラメチルシク口ペン夕ジェニルカルポニルコバルトジフルオラィ ド、 テトラメチルシクロペン夕ジェニルカルポニルコバルトジクロライト、 テト ラメチルシクロペン夕ジェニルカルポニルコバルトジブ口マイド、 テトラメチル シクロペンタジェ二ルカルポニルコバルトジョーダイド、 ビス （テトラメチルシ クロペンタジェニル） コバルト、 ビス （テトラメチルシクロペンタジェニル） 力 ルポニルコバルト、 ビス （テトラメチルシクロペン夕ジェニル） ジカルポエルコ ノ ルト、 1 , 5—シクロォクタジェンジカルボニルコバルト、 1 , 5—シクロォ クタジェンカルポニルコバルトジフルオライド、 1 , 5—シクロォク夕ジェン力 ルポニルコバルトジクロライド、 1 , 5—シクロォクタジェン力ルポニルコバル トジブロマイド、 1， 5—シクロォク夕ジェンカルボニルコバルトジョーダイト、 ビス （1， 5—シクロォクタジェン） コバルト、 ビス （1 , 5—シクロォク夕ジ ェン） カルポニルコバルト、 1 , 3—シクロォクタジェンジカルポニルコバルト、 1， 3—シクロォクタジェンカルポニルコバルトジフルオライド、 1 , 3—シク ロォクタジェンカルボニルコバルトジクロライド、 1 , . 3—シクロォク夕ジェン カルボニルコバルトジブロマイド、 1， 3—シクロォクタジェンカルボ二ルコバ ルトジョーダイト、 ビス （1 , 3—シクロォク夕ジェン） コバルト、 ビス （1， 3—シクロォク夕ジェン） カルボニルコバルト、 インデニルジカルポエルコバル ト、 インデニルカルポニルコバルトジフルオライド、 インデニルカルポ二ルコバ ルトジクロライド、 インデニルカルポニルコバルトジブロマイド、 インデニルカ ルポニルコバルトジョーダイド、 ビス （インデニル） コバルト、 ビス （インデニ ル） カルポニルコバルト、 7? 3—ァリルトリカルポニルコバルト、 7] 3—ァリル カルポニルコバルトジフルオラィド、 7? 3—ァリルカルボニルコバルトジクロラ イド、 7 3—ァリルカルボニルコバルトジブロマイド、 7？3—ァリルカルボニル コバルトジョ一ダイド、 ビス （7? 3—ァリル） カルボニルコバルト、 シクロペン 夕ジェニル （1， 5—シクロォクタジェン） コバルト、 シクロペン夕ジェニル ェニル （1， 5—シクロォクタジェン） コノ レト、 シクロペンタジェニル （メチ ルシクロペン夕ジェニル） コバルト、 メチルシクロペンタジェニル （テトラメチ ルシクロペン夕ジェニル） コバルト、 メチルシクロペンタジェニル （1 , 5—シ クロォク夕ジェン） コバルト、 シクロペン夕ジェニル （1 , 3—シクロォク夕ジ ェン） コバルト、 テトラメチルシクロペン夕ジェニル （1， 3—シクロォク夕ジ ェン） コバルト、 メチルシクロペン夕ジェニル （1 , 3—シクロォクタジェン） コノ ルト、 シクロペンタジェニル （シクロォク夕テトラエニル） コバルト、 シク 口ペンタジェニル （1， 3—ブタジエン） コバルト、 シクロペンタジェニル （ノ ルポルナジェン） コバルト、 テトラカルポニルコバルトハイドライド、 シクロべ ン夕ジェニルカルポニルコバルトジハイドライド、 メチルシクロペン夕ジェニル カルボニルコバルトジハイドライド、 テトラメチルシクロペンタジェ二ルカルポ ニルコバルトジハイドライド、 メチルテトラカルボニルコバルト、 ェチルテトラ カルボニルコバルトを挙げることができる。
また、 上記式 （3 ) で表される錯体としては、 例えば、
ビス （シクロペン夕ジェニル） ジカルボニルジコバルト、 ビス （テトラメチルシ クロペン夕ジェニル） ジカルボニルジコバルト、 ォク夕カルボニルジコバルト、 (ノルポルネン） へキサカルボニルジコバルト、 シクロォクチンへキサカルポ二 ルジコバルト、 ビス （シクロペン夕ジェニル） ジメチルジカルボニルジコバルト、 テトラ （7? 3—ァリル） ジコバルトジョーダイド、 ビス （1 , 3—シクロへキサ ジェニル） テトラ力ルポニルジコバルト、 ビス （ノルポルネン） テトラ力ルポ二 ルジコバルト、 ビス （シクロペンタジェニル） ジカルポニルジコバルトおよび下 記式 （i ) 〜 （V ) のそれぞれで表される錯体を挙げることができる。
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
(V) 上記式 （4) で表される錯体としては、 例えば下記式 (vi) で表される錯体を 挙げることができる。
Figure imgf000012_0001
これらのうち、 好ましい錯体は、 ビス （シクロペンタジェニル） コノ リレト、 ビ ス (テトラシクロペンタジェニル) コバルト、 ビス （1， 3—シクロォクタジェ ン） コバルト、 ビス （1 , 5—シクロォクタジェン） コバルト、 ビス （インデニ ル） コバルト、 シクロペン夕ジェニルジカルボニルコバルト、 メチルシクロペン 夕ジェニルジカルポニルコバルト、 テトラメチルシク口ペンタジェニルジカルボ ニルコバルト、 （1 , 3—シクロォクタジェン） ジカルボニルコバルト、 （1 , 5
—シクロォクタジェン） ジカルポニルコバルト、 インデニルジカルボニルコバル ト、 77 3—ァリルトリカルポニルコバルト、 シクロペン夕ジェニル （1， 3—シ クロォク夕ジェン） コノ レト、 シクロペン夕ジェニル （1， 5—シクロォク夕ジ ェン） コバルト、 シクロペン夕ジェニル （インデニル） コバルト、 インデニル ( 1， 3—シクロォクタジェン） コノ ルト、 インデニル （1 , 5—シクロォク夕 ジェン） コノリレト、 ォクタ力ルポニルジコバルトである。
これらのコバルト化合物は、 単独で、 あるいは 2種以上一緒に使用することが できる。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物において、 上記シリコン化合物と コバルト化合物の割合は、 後述するとおり、 その目的とするシリコン ·コバルト 膜の用途に応じて適宜に設定することができる。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物は、 上記シリコン化合物とコバル 卜化合物の他に、 必要に応じてその他の成分を含有することができる。
このようなその他の成分としては、 例えば、 金属または半導体の粒子、 金属酸 化物の粒子、 界面活性剤等を挙げることができる。
上記金属または半導体の粒子は、 得られるシリコン.コバルト膜の電気特性を 調整するために含有させることができる。 その具体例としては例えば、 金、 銀、 銅、 アルミニウム、 ニッケル、 鉄、 二オビゥム、 チタン、 ケィ素、 インジウムお よびスズを挙げることができる。 これらは一種以上で含有することができる。 金 属または半導体の粒子の粒子径としては、 例えば 10〜 1， 000 nm程度が好 ましい。 粒子の形状としては、 略球形の他、 円盤状、 円柱状、 多角柱状、 鱗片状 等の任意の形状とすることができる。 金属または半導体の粒子の含有量としては、 上記シリコン化合物およびコバルト化合物ならびに金属または半導体の粒子の合 計量 （C に対して、 好ましくは 50重量％以下 （(^^50重量％)、 さらに 好ましくは 10重量％以下 （C^ I O重量％) である。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物は、 それを塗布すべき基体に対す る濡れ性を改良し、 塗膜の表面平滑性を改良し、 塗膜のぶつぶつやゆず肌の発生 などを防止する目的に界面活性剤を含有することができる。
このような界面活性剤としては、 例えばフッ素系界面活性剤、 シリコーン系界 面活性剤、 非イオン系界面活性剤などを挙げることができる。
上記フッ素系界面活性剤としては、 例えば、 エフトップ E F 301、 同 E F 3 03、 同 EF 352 (以上、 新秋田化成 （株） 製)、 メガファック F 171、 同 F 173 (以上、 大日本インキ （株） 製）、 アサヒガ一ド AG710 (旭硝子 (株） 製）、 フロラード FC— 170C、 同 FC430、 同 FC431 (以上、 住友スリ一ェム （株） 製）、 サ一フロン S— 382、 同 SC 101、 同 SC 10 2、 同 SC 103、 同 SC 104、 同 SC 105、 同 SC106 (以上、 旭硝子 (株） 製)、 BM— 1000、 同 1100 (以上、 B. M-Ch em i e社製）、 S ch s e go-F l uo r (S c we gma n n社製） などを挙げることが できる。
上記非イオン系界面活性剤としては、 例えば、 ェマルゲン 105、 同 430、 同 810、 同 920、 レオドール SP_40S、 同 TW_L 120、 エマノール 3199、 同 4110、 ェキセル P— 40 S、 ブリッジ 30、 同 52、 同 72、 同 9 2、 ァラッセル 2 0、 エマゾ一ル 3 2 0、 ツイーン 2 0、 同 6 0、 マージ 4 5 (以上、 （株） 花王製)、 ノニボール 5 5 (三洋化成 （株） 製)、 ケミス夕ット 2 5 0 0 (三洋化成工業 （株） 製)、 S N - E X 9 2 2 8 (サンノプコ （株） 製)、 ノナール 5 3 0 (東邦化学工業 （株） 製） などを挙げることができる。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物において、 これら界面活性剤の含 有量 （c 2 ) は、 組成物全体 （本発明の組成物が後述の溶媒を含有するものであ るときには溶媒も含む。） に対して好ましくは 5重量％以下 （C 2≤5重量％)、 さらに好ましくは 0 . 1重量％以下 （C 2≤0 . 1重量％) である。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物は、 好ましくはさらに溶媒を含有 し、 溶液状または懸濁状態で使用される。
ここで使用できる溶媒としては、 上記のシリコン化合物および上記のコバルト 化合物ならびに任意的に含有されるその他の成分を溶解または分散し、 それらと 反応しないものであれば特に限定されない。 このような溶媒としては、 例えば、 炭化水素系溶媒およびエーテル系溶媒を好ましいものとして挙げることができる。 これらの具体例としては、 炭化水素系溶媒として n—ペンタン、 シクロペン夕 ン、 n—へキサン、 シクロへキサン、 n—ヘプタン、 シクロヘプタン、 n—ォク タン、 シクロオクタン、 デカン、 シクロデカン、 ジシクロペン夕ジェン水素化物、 ベンゼン、 トルエン、 キシレン、 デュレン、 インデン、 テトラヒドロナフ夕レン、 デカヒドロナフタレン、 スクヮラン；エーテル系溶媒としてジェチルエーテル、 ジプロピルエーテル、 ジブチルェ一テル、 エチレングリコールジメチルェ一テル、 エチレンダリコールジェチルエーテル、 エチレンダリコールメチルェチルエーテ ル、 ジエチレングリコールジメチルエーテル、 ジエチレングリコールジェチルェ 一テル、 ジエチレングリコールメチルェチルェ一テル、 テトラヒドロフラン、 テ トラヒドロピラン、 p—ジォキサンを挙げることができる。 これら溶媒 （a種） は、 単独 （a = l ) でも、 あるいは 2種以上 （a≥2 ) の混合物としても使用す ることができる。
これらのうち、 上記シリコン化合物とコバルト化合物の溶解性および得られる 組成物の安定性の点から、 炭化水素系溶媒または炭化水素系溶媒とェ一テル系溶 媒との混合物を用いることが好ましい。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物が溶媒を含有する場合、 溶媒の使 用量は、 組成物中の固形分量 （組成物の全量から溶媒を除いた量） が組成物全体 の好ましくは 0. 1〜50重量％、 さらに好ましくは 1〜30重量％となる量で ある。
本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物は、 基体上に塗布する前に、 予め 光照射に付すことができる。 これにより、 シリコン化合物の高分子量化が起り、 組成物の塗布性が向上する。 シリコン化合物をコバルト化合物と一緒にする前に、 シリコン化合物単独に対し予め光照射を付しても同様の効果が得られる。 照射す る光としては、 可視光線、 紫外線、 遠紫外線の他、 低圧あるいは高圧の水銀ラン プ、 重水素ランプあるいはアルゴン、 クリプトン、 キセノン等の希ガスの放電光 の他、 YAGレーザー、 アルゴンレーザー、 炭酸ガスレーザ一、 XeF、 Xe C 1、 XeB r、 KrF、 Kr C ArF、 A r C 1などのエキシマレーザ一な どを使用することができる。 これらの光源としては、 好ましくは 10〜5, 00 0Wの出力のものが用いられる。 通常 100〜1, 000Wで十分である。 これ らの光源の波長は原料のシラン化合物が多少でも吸収するものであれば特に限定 されないが、 170 nm〜600 nm力 S好ましい。
光照射処理を行う際の温度 （1\) は、 好ましくは室温〜 300°C以下 （1\ ≤300°C) である。 処理時間は 0. 1〜30分程度である。 光照射処理は、 非 酸化性雰囲気下で行うことが好ましい。
シリコン 'コバルト膜の形成方法
かくして得られた本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物は基体上に塗布 されて組成物の塗膜を形成する。 基体の材質、 形状等は特に制限はないが、 材質 は次工程において熱処理を行う場合にはその処理温度に耐えられるものが好まし い。 また、 塗膜を形成する基体は平面でもよく段差のある非平面でもよく、 その 形態は特に限定されるものではない。 これらの基体の材質としては、 例えばガラ ス、 金属、 プラスチック、 セラミックスなどを挙げることができる。 ガラスとし ては、 例えば石英ガラス、 ホウ珪酸ガラス、 ソーダガラス、 鉛ガラスが使用でき、 金属としては金、 銀、 銅、 ニッケル、 シリコン、 アルミニウム、 鉄の他ステンレ ス鋼などが使用できる。 プラスチックとしては、 例えばポリイミド、 ポリエーテ ルスルホン等を挙げることができる。 さらにこれらの材質形状は塊状、 板状、 フ イルム形状などで特に制限されるものではない。
上記組成物の塗布方法は、 特に限定されず、 スピンコート、 ディップコート、 カーテンコート、 ロールコート、 スプレーコート、 インクジェット、 印刷法など である。 塗布は 1回で行ってもよく、 または複数回、 重ね塗りすることもできる。 塗膜の厚さは形成されるシリコン ·コバルト膜の用途により適宜の値とするこ とができる。 例えば、 半導体用途に使用する場合には好ましくは 1 0〜1 0 O n . m、 さらに好ましくは 2 0〜6 0 nmとすることができ、 また、 導電配線用とし て使用する場合の膜厚は好ましくは 1 0 0〜5 , 0 0 0 nm, さらに好ましくは 5 0 0〜3 , 0 0 0 nmとすることができる。
なお、 この厚さは、 シリコン ·コバルト膜形成用組成物が溶媒を含有するもの である場合には、 溶媒除去後の厚さとして理解されるべきである。
本発明に用いられる基板は、 さらに、 同一基板上に疎水性部分と親水性部分を 有する基板として用いることもできる。 それによつて基板上の特定部分のみに塗 膜を形成することもできる。
本発明に用いられる同一基板上に疎水性部分と親水性部分を有する基板の疎水 性部分に該当する部分は、 例えばへキサメチルシラザン、 前記フッ素系界面活性 剤等を含有する溶液を該当する部分のみに塗布した後、 1 0 0〜5 0 0 °Cで加熱 処理することによって形成される。 該当する部分のみにへキサメチルシラザン、 前記フッ素系界面活性剤等を含有する溶液を該当する疎水性部分に塗布するため には、 あらかじめ基板の全面を後述の親水性に処理した後、 必要とする親水性部 分をカバーした後、 該当する疎水性部分を疎水性になるよう処理するが、 該当す る親水性部分をカバ一して疎水性に処理する。 この親水性部分をカバーする方法 は特に限定されない。 例えば公知のフォトリソ法でパターエングし疎水性部分に 該当しない部分を公知のレジストでカバ一する方法やマスキングテープを用いて 該当しない部分をカバ一した後該当する部分に本発明の組成物の塗膜を形成し、 次いで公知の方法で使用したレジストまたはマスキングテープを剥離する方法等 が用いられる。 また、 同様な方法で基板全面を疎水性に処理した後、 特定部分を 親水性処理することもできる。
上記のようにして得られた本発明のシリコン ·コバルト膜形成用組成物の塗膜 を、 次いで熱および Zまたは光処理することによりシリコン ·コバルト膜に変換 する。
上記熱処理について、 その温度 （T2) は、 100°C以上 （T2≥l 0 o°c) とするのが好ましく、 150° (：〜 500°Cとするのがさらに好ましい。 加熱時間 は 30秒から 120分程度である。 また、 熱処理するときの雰囲気はできる限り 酸素のない且つ水素が存在する雰囲気中で焼成すると良質の塗膜を得ることがで きるので好ましい。 上記加熱処理雰囲気の水素は、 例えば窒素、 ヘリウム、 アル ゴンなどとの混合ガスとして用いてもよい。
また、 シリコン'コバルト膜形成用組成物の塗膜を光照射してシリコン ·コバ ルト膜を形成することもできる。 光処理には、 例えば低圧あるいは高圧の水銀ラ ンプ、 重水素ランプあるいはアルゴン、 クリプトン、 キセノンの如き希ガスの放 電光の他、 YAGレーザー、 アルゴンレーザー、 炭酸ガスレーザー、 XeF、 X eC l、 XeB r、 KrF、 KrC l、 ArF、 A r C 1などのエキシマレーザ —などを光源として使用することができる。 これらの光源としては一般には、 1 0〜5, 000Wの出力のもの力 s用いられる力、 通常 100〜1, 000Wで十 分である。 これらの光源の波長は特に限定されないが、 通常 170 nm〜600 nmである。 また形成されるシリコン ·コバルト膜の質の点でレーザ一光の使用 が特に好ましい。 これらの光照射時の温度は通常室温〜 200°Cである。 また光 照射に際しては、 特定部位のみを照射するためにマスクを介して照射してもよい。 シリコン ·コバルト莫
上記のようにして得られたシリコン ·コバルト膜は、 金属性を示し、 その用途 により適宜の膜厚とすることができる。 例えば、 半導体用途に使用する場合には 好ましくは 5〜1, 000 nm、 さらに好ましくは 30〜 500 nmとすること ができ、 また、 配線用の導電膜として使用する場合には好ましくは 50〜5, 0 00 nm, さらに好ましくは 100〜3， 000 nmとすることができる。 上記のようにして得られた本発明のシリコン ·コバルト膜は、 シリコン ·コバ ルト膜形成用組成物中の Co /S iの原子比を反映した CoZS iの原子比を有 し、 その値に応じた電気特性を示す。 例えば、 CoZS iの原子比を 0. 1〜1 0程度とすることにより任意の導電性を示すシリコン ·コバルト膜が得られる。 例えば、 半導体装置におけるォーミック接合の形成を避ける目的でシリコン層表 面にシリコン ·コバルト膜を形成する場合は、 （ 0 31原子比を0. 5程度に 設定することができる。
本発明のシリコン ·コバルト膜は、 半導体をはじめ多くの電子デバイスの電気 回路に好適に使用することができる。 実施例 ，
以下、 実施例により本発明をさらに詳述する。
実施例 1
窒素雰囲気中で、 シクロペン夕シランの 20%トルエン溶液 2. 0 gとシクロ ペンタジェニルジカルポニルコバルトの 20%トルエン溶液 1. 2 gを混合した 溶液に高圧水銀ランプを用いて紫外線 （365 nmで 5 OmW/cm2) を 10 分間照射した後、 溶液を孔径 0· 1 /zmのポリテトラフルォロエチレン （PTF E) 製フィルタ一で濾過して塗布液を調整した。 この塗布液を石英基板に 1, 0 00 r pmでスピンコートし 100°Cで 5分間、 さらに 400 °Cで 30分間加熱 処理することにより金属光沢を有する薄膜が得られた。 この膜厚を s t e p (Ten ch o r社製） で測定したところ 150 nmであった。 この膜を ESC A分析したところ Coと S iのみが検出され、 その強度比は 1 ： 2であった。 そ の ES CAスぺクトルを図 1に示す。 またこの膜の比抵抗を 4端子法で測定した ところ 21 χΩ cmであった。
実施例 2 '
実施例 1のシクロペンタジェニルジカルポニルコバルトに替えてビス （シクロべ ン夕ジェニル） コパルト 1. 3 gを用いた他は実施例 1と同様にして塗布液を調 整した。 この塗布液をディップ法で石英基板に塗布した。 100°Cのホットプレ 一卜上で 10分間プレベークした後、 さらに 500 °Cで加熱処理して膜厚 3. 2 mの金属光沢を有する膜を得た。 この膜の E S CA分析では C oと S iのみが 検出されその強度比は 1 ： 2であった。 またこの膜の比抵抗を 4端子法で測定し たところ 32 Ω cmであった。
実施例 3
実施例 1に用いた溶媒のトルエンをドデシルベンゼンに替え、 他は実施例 1と同 様にして塗布液を調整した。 この塗布液をインクジェット法で石英基板上に直線 状にパターン塗布し、 さらにホットプレート上で 400°Cで 1時間加熱処理して 金属光沢を有する膜厚 0. 2 の直線パターンを形成した。 このもののシート 抵抗は 160ΩΖ口であった。
実施例 4
実施例 1のシクロペンタジェニルジカルポニルコバルトに替えてォクタカルボ二 ルジコバルト 1. 6 gを用いた他は実施例 1と同様にして塗布液を調整した。 溶 液を孔径 0. 1 mの PTFE製フィルターで濾過して塗布液を調整した。 この 塗布液を石英基板に 1， 000 r pmでスピンコートし 100°Cで 5分間、 さら に 400°Cで 30分間加熱処理することにより金属光沢を有する薄膜が得られた。 この膜の ESCA分析では Coと S iのみが検出されその強度比は 1 ： 2であつ た。 またこの膜の比抵抗を 4端子法で測定したところ 27 cmであった。 実施例 5
窒素雰囲気中で、 シクロペンタシランに高圧水銀ランプを用いて紫外線 （36 5 nmで 5 OmWXcm2) を 5分間照射した後、 20%トルエンの溶液を調整 した。 この溶液 2. 0 gとシクロペン夕ジェニルジカルポニルコバルトの 20 % トルエン溶液 1. 2 gを混合した溶液を孔径 0. 1 の PTFE製フィルター で濾過して塗布液を調整した。 この塗布液を石英基板に 1, O O O r pmでスピ ンコートし 100°Cで 5分間、 さらに 400 で 30分間加熱処理することによ り金属光沢を有する膜厚が 150 nmの薄膜が得られた。 この膜を E S CA分析 したところ Coと S iのみが検出され、 強度比は 1 ： 2であった。 またこの膜の 比抵抗を 4端子法で測定したところ 1 8 Ω c mであつた。
実施例 6
窒素雰囲気中で、 シクロペンタシランに高圧水銀ランプを用いて紫外線 （3 6 5 nmで 5 OmW/cm2) を 5分間照射した後、 2 0 %トルエンの溶液を調整 した。 この溶液 2. 0 gとシクロペン夕ジェニルジカルポニルコバルトの 20 % トルエン溶液 1. 2 gを混合した溶液を孔径 0. 1 zmの PTFE製フィルター で濾過して塗布液を調整した。 この塗布液を石英基板に 1, 000 r pmでスピ ンコ一トし 1 0 0 °Cで 5分間、 さらに 40 0 °Cで 3 0分間加熱処理することによ り金属光沢を有する薄膜が得られた。 この薄膜の上でさらに同じ条件で濾過した 塗布液をスピンコート、 加熱することによって膜厚が 2 90 nmの薄膜を得るこ とが出来た。 この膜を ES CA分析したところ Coと S iのみが検出され、 その 強度比は 1 ： 2であった。 またこの膜の比抵抗を 4端子法で測定したところ 42 β Ω c mであつ 7こ。
以上のとおり、 本発明によると、 高価な真空装置や高周波発生装置を必要とせ ず、 製造コストの安いシリコン ·コバルト膜を簡便に形成するための組成物、 そ の組成物を用いてシリコン ·コバルト膜を形成する方法およびその方法により形 成されたシリコン ·コバルト膜が提供される。 本発明の方法により形成されるシ リコン ·コバルト膜はその電気特性を半導体領域から導電性領域まで任意にコン トロールすることができ、 太陽電池や種々の電気回路に好適に使用することがで きる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. シリコン化合物およびコバルト化合物を含有することを特徴とするシリコ ン ·コバルト膜形成用組成物。
2. 上記シリコン化合物が、 下記式 （l a) 〜 （I d)
S i ;ん i+2 、丄 a)
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 iは 2 以上の整数である）
で表される化合物、
Figure imgf000021_0001
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 jは 3 以上の整数である）
で表される化合物、
O 1 mん m - 2 ( 1 C )
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして mは 4以 上の整数である）
で表わされる化合物および
S i kXk (1 d)
(ここで、 Xは水素原子、 ハロゲン原子又は一価の有機基でありそして、 kは 6、 8または 1 0である）
のそれぞれで表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも 1種である、 請 求項 1に記載のシリコン ·コバルト膜形成用組成物。
3. 上記コバルト化合物が、 配位子 COおよび 7C配位子の少なくともいずれか一 方を有するコバルト錯体である請求項 1または 2に記載のシリコン ·コバルト膜 形成用組成物。
4. 基体上に請求項 1ないし 3のいずれかに記載のシリコン 'コバル卜膜形成用 組成物の塗膜を形成し、 次いで熱および Zまたは光処理することを特徴とするシ リコン ·コバルト膜の形成方法。
5 . 請求項 4の方法により形成されたシリコン ·コバルト膜,
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