WO2010032673A1 - ニッケル含有膜形成材料およびニッケル含有膜の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a nickel-containing film forming material and a method for producing a nickel-containing film. More specifically, the present invention relates to a nickel-containing film forming material used for film formation by CVD (chemical vapor deposition) and a method for producing a nickel-containing film using the material.
- CVD chemical vapor deposition
- This nickel silicide film has been formed by a sputtering method so far.
- a sputtering method there is a concern about physical damage to the semiconductor element, and uniform film formation is difficult.
- CVD chemical vapor deposition
- CVD is a method of depositing a film on a silicon substrate by volatilizing a film forming material and flowing it in a gas state and utilizing a chemical reaction in a reactor.
- CVD can be performed at a low temperature by film formation under reduced pressure, but the conditions for film formation vary greatly depending on the film forming material used.
- a characteristic required for the film forming material used at this time includes a high vapor pressure.
- the formed nickel-containing film contains carbon. There was a problem that was likely to remain. When carbon remains, for example, the resistance value of the nickel-containing film tends to increase.
- tetrakis (trifluorophosphine) nickel is less likely to remain carbon in the nickel-containing film formed due to the weak interaction between nickel and the unshared electron pair of the phosphorus trifluorophosphine ligand,
- HF was produced as a by-product due to cleavage of the PF bond of the ligand during film formation.
- the formed nickel-containing film tends to be damaged.
- the present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and provides a nickel-containing film forming material in which carbon does not easily remain in a formed nickel-containing film and HF is not easily produced as a by-product. There is to do. Furthermore, it is providing the nickel containing film forming material whose nickel containing film is a nickel film or a nickel silicide film.
- Another object of the present invention is to provide a method for producing a nickel-containing film using the nickel-containing film forming material. Furthermore, it is providing the manufacturing method of the nickel containing film whose nickel containing film is a nickel film or a nickel silicide film.
- the inventors of the present invention can form a stable film by CVD using a nickel-containing film forming material containing at least one nickel complex having a specific structure. It has been found that carbon is unlikely to remain in the formed nickel-containing film, and that HF is hardly generated as a by-product during film formation. Furthermore, the present inventors have found that the nickel-containing film forming material is suitable for forming a nickel silicide film. The nickel-containing film forming material of the present invention has not yet been reported.
- Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 Ni (PF (CF 3 ) 2 ) 4 , Ni (P (CF 3 ) 3 ) 4 , Ni (PF 2 R 2 ) 4 , Ni (PFR 3 R 4 ) Selected from the group consisting of 4 and Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 (wherein R 1 to R 5 each independently represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group).
- a nickel-containing film-forming material comprising at least one nickel complex.
- the nickel complex is Ni (PFR 3 R 4 ) 4 (wherein R 3 and R 4 each independently represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group) [1].
- the nickel complex is Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 (wherein R 1 and R 5 each independently represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group) [ 1] The nickel-containing film forming material.
- the nickel-containing film forming material according to any one of [1] to [11], wherein the nickel-containing film is a nickel film or a nickel silicide film.
- the Si source of the nickel silicide film is Si a H 2a + 2 (where a is an integer of 1 to 3) or R b SiH 4-b (where b is an integer of 1 to 3) And R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.)
- the nickel-containing film-forming material according to [12] which is at least one silicon compound represented by the structural formula:
- CVD chemical vapor deposition
- a stable nickel-containing film can be formed by CVD, carbon is unlikely to remain in the formed nickel-containing film, and HF is hardly generated as a by-product during film formation. That is, by using the nickel-containing film forming material of the present invention, a good nickel-containing film and further a good nickel silicide film can be easily formed by CVD.
- the nickel-containing film forming material of the present invention includes Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 , Ni (PF (CF 3 ) 2 ) 4 , Ni (P (CF 3 ) 3 ) 4 , Ni (PF 2 R 2 ). 4 , Ni (PFR 3 R 4 ) 4 and Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 (wherein R 1 to R 5 are each independently H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group) And at least one nickel complex selected from the group consisting of:
- nickel complex examples include Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 , Ni (PF (CF 3 ) 2 ) 4 , Ni (P (CF 3 ) 3 ) 4 , Ni (PF 2 R 2 ) 4 (however, R 2 represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.), Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 (where R 1 and R 5 are each independently H, 1 to 6 represents an alkyl group or a phenyl group), and Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 , Ni (PF (CF 3 ) 2 ) 4 , Ni (PF 2 R 2 ) 4 (wherein R 2 is more preferably H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.
- the vapor pressure tends to increase.
- such a nickel complex has high volatility, it can be suitably used for a film forming method in which a film forming material is volatilized
- the nickel-containing film forming material of the present invention includes, for example, Ni (PF 2 R 2 ) 4 (wherein R 2 represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group).
- Ni (PF 2 R 2) 4 in R 2 are -CH 3, -C 2 H 5, is preferably -C 3 H 7 or -C 4 H 9.
- Ni (PF 2 R 2 ) 4 Ni (PF 2 (CH 3 )) 4 , Ni (PF 2 (C 2 H 5 )) 4 , Ni (PF 2 (C 3 H 7 )) 4 or Ni (PF 2 (C 4 H 9)) 4 can be mentioned.
- Ni (PF 2 R 2 ) 4 Ni (PF 2 (CH 3 )) 4 , Ni (PF 2 (C 2 H 5 )) 4 , Ni (PF 2 (C 3 H 7 )) 4 or Ni (PF 2 (C 4 H 9)) 4 can be mentioned.
- the vapor pressure tends to increase.
- such a nickel complex has high volatility
- the nickel-containing film-forming material of the present invention is, for example, Ni (PFR 3 R 4 ) 4 (wherein R 3 and R 4 each independently represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group). including.
- Ni (PFR 3 R 4) R 3 and R 4 are each independently in 4, -CH 3, -C 2 H 5, is preferably -C 3 H 7 or -C 4 H 9.
- Specific examples of Ni (PFR 3 R 4 ) 4 include Ni (PF (CH 3 ) 2 ) 4 , Ni (PF (C 2 H 5 ) 2 ) 4 , Ni (PF (C 3 H 7 ) 2 ) 4 or Ni (PF (C 4 H 7 ) 2) 4 and the like.
- the vapor pressure tends to increase.
- such a nickel complex has high volatility, it can be suitably used for a film forming method in which a film forming material is volatilized, for example, CVD.
- the nickel-containing film-forming material of the present invention is, for example, Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 (where R 1 and R 5 each independently represents H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group) .)including.
- R 1 and R 5 in Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 are each independently preferably —H, —CH 3 , —C 2 H 5 , —C 3 H 7 or —C 4 H 9. .
- Specific examples of Ni (PF 2 NR 1 R 5 ) 4 include Ni (PF 2 NH (CH 3 )) 4 , Ni (PF 2 N (CH 3 ) 2 ) 4 , Ni (PF 2 NH (C 2 H) 5)) 4, Ni (PF 2 N (C 2 H 5) 2) 4, Ni (PF 2 NH (C 3 H 7)) 4, Ni (PF 2 N (C 3 H 7) 2) 4, Ni (PF 2 NH (C 4 H 7 )) 4 or Ni (PF 2 N (C 4 H 7 ) 2 ) 4 may be mentioned.
- the vapor pressure tends to increase.
- such a nickel complex has high volatility, it can be suitably used for a film forming method in which a film forming material is volatilized, for example, CVD
- a nickel-containing film forming material containing at least one kind of nickel complex as described above When a nickel-containing film forming material containing at least one kind of nickel complex as described above is used, carbon does not easily remain in the formed nickel-containing film, and HF is hardly generated as a by-product during film formation. In particular, a stable nickel-containing film can be easily formed by CVD.
- the nickel-containing film forming material of the present invention can also contain two or more of the above nickel complexes.
- the nickel-containing film forming material of the present invention can also contain a rare gas such as helium, neon, argon or krypton.
- the method for producing the nickel complex contained in the nickel-containing film forming material of the present invention can be produced by a known method.
- it can be produced by ligand exchange with a ligand of a nickel complex intended for tetracarbonyl nickel or dicyclopentadienyl nickel.
- the nickel complex can be purified by a known method as necessary.
- the purification method include distillation or adsorption.
- the nickel-containing film forming material of the present invention is preferably used for film formation by CVD, but is not limited to CVD as long as it is a film forming method using vapor of the nickel-containing film forming material.
- a film is formed by chemical vapor deposition (CVD) using the nickel-containing film forming material.
- CVD chemical vapor deposition
- various CVDs that decompose the nickel complex which is a Ni source
- thermal CVD that thermally decomposes
- photo CVD that decomposes by heat and light
- plasma CVD that activates and decomposes by plasma
- laser-assisted CVD that activates and decomposes by laser
- active by ion beam For example, ion beam assisted CVD for photolysis and photolysis.
- the reaction pressure when forming the nickel-containing film is preferably 0.0013 to 101.3 kPa, more preferably 0.013 to 101.3 kPa, and still more preferably 0.13 to 101.3 kPa.
- the reaction temperature is preferably 50 to 800 ° C, more preferably 100 to 500 ° C.
- a nickel film or a nickel silicide film is preferable.
- the nickel film or nickel silicide film must use the nickel complex as a Ni source.
- the Si source of the nickel silicide film is preferably Si a H 2a + 2 (where a is an integer of 1 to 3) or R b SiH 4-b (where b is an integer of 1 to 3). And R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.), And more preferably a silane, disilane, trisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, Ethylsilane, diethylsilane, and triethylsilane.
- the vapor pressure tends to increase.
- various types of CVD for decomposing the nickel complex as a Ni source can be used. That is, as various types of CVD, thermal CVD that thermally decomposes, photo CVD that decomposes by heat and light, plasma CVD that activates and decomposes by plasma, laser-assisted CVD that activates and decomposes by laser, and active by ion beam For example, ion beam assisted CVD for photolysis and photolysis. These various types of CVD can be used for forming a nickel film or a nickel silicide film. Also, when the silicon compound that is the Si source of the nickel silicide film is decomposed, various types of CVD can be used in the same manner.
- the reaction pressure when forming the nickel film or nickel silicide film is preferably 0.0013 to 101.3 kPa, more preferably 0.013 to 101.3 kPa, and still more preferably 0.13 to 101.3 kPa.
- the reaction temperature is preferably 50 to 800 ° C, more preferably 100 to 500 ° C.
- Ni or Si is likely to be reduced.
- the reducing agent include hydrogen.
- the separated colorless liquid was analyzed by GC-MS (HP 6890 made by HP / JMS-Automass II made by JEOL), ICP-AES (VISTA-PRO made by SII) and an organic element analyzer (CHNS-932 made by LECO). PF 2 (CF 3 )) 4 (28 g, yield 75%).
- the collected colorless crystals were analyzed by GC-MS (HP 6890 manufactured by HP / JMS-AUTOMASSII manufactured by JEOL), ICP-AES (VISTA-PRO manufactured by SII) and an organic element analyzer (CHNS-932 manufactured by LECO). PF (CF 3 ) 2 ) 4 (20 g, 83% yield).
- the separated colorless liquid was analyzed by GC-MS (HP 6890 manufactured by HP / JMS-AUTOMASSII manufactured by JEOL), ICP-AES (VISTA-PRO manufactured by SII) and an organic element analyzer (CHNS-932 manufactured by LECO).
- PF 2 (CH 3 )) 4 (tetrakis (methyldifluorophosphine)) nickel was identified (11 g, 72% yield).
- Example 1 -Film formation evaluation of Ni (PF 2 (CF 3 )) 4
- Example 1-1 For Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 obtained in Synthesis Example 1, the volatilization rate when heated to 500 ° C. using a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA 6200 manufactured by SII) was determined. It was 99.8 mass%. It was found that the volatile residue is very small and suitable as a nickel-containing film forming material.
- Example 1-2 Nickel film formation using Ni (PF 2 (CF 3 )) 4 A film was formed in the same manner as in Example 1-1 except that H 2 gas was used instead of the mixed gas of SiH 4 and H 2 . As a result, deposition of the film was confirmed on the substrate, and the composition of the film was examined by an X-ray photoelectron analyzer (XPS) (AXIS-NOVA manufactured by KRATOS), and the presence of nickel was confirmed. Moreover, almost no carbon was confirmed. Further, the film was confirmed to be a nickel film by analysis with an X-ray diffractometer (XRD) (Rigaku RAD- ⁇ X). Moreover, almost no HF was confirmed in the analysis of the exhaust gas from the CVD apparatus. The exhaust gas was analyzed by FT-IR (Nicolet 380 manufactured by Thermo Electron).
- Example 2 About ⁇ Ni (PF (CF 3) 2) 4 Ni obtained by film formation evaluation Synthesis Example 2 (PF (CF 3) 2) 4, using a differential thermogravimetric simultaneous measurement device (SII manufactured by TG / DTA6200) The volatilization rate when heated to 500 ° C. was 99.6% by mass. It was found that the volatile residue is very small and suitable as a nickel-containing film forming material.
- Example 2-1 ⁇ Ni (PF (CF 3) 2) 4 using a Ni (PF (CF 3) 2 ) 4 obtained in the nickel silicide film formed in Synthesis Example 2 using a, except that the first holding temperature of the raw material vessel 80 ° C. was formed in the same manner as in Example 1-1.
- XPS X-ray photoelectron analyzer
- XRD X-ray diffractometer
- Example 2-2 Nickel film formation using Ni (PF (CF 3 ) 2 ) 4 A film was formed in the same manner as in Example 2-1, except that H 2 gas was used instead of the mixed gas of SiH 4 and H 2 . As a result, deposition of the film was confirmed on the substrate, and when the composition of the film was examined with an X-ray photoelectron analyzer (XPS) (AXIS-NOVA manufactured by KRATOS), the presence of nickel was confirmed. Moreover, almost no carbon was confirmed. Further, the film was confirmed to be a nickel film by analysis with an X-ray diffractometer (XRD) (Rigaku RAD- ⁇ X). Moreover, almost no HF was confirmed in the analysis of the exhaust gas from the CVD apparatus. The exhaust gas was analyzed by FT-IR (Nicolet 380 manufactured by Thermo Electron).
- Example 3 About ⁇ Ni (PF 2 (CH 3 )) 4 Ni was obtained by film formation evaluation Synthesis Example 3 (PF 2 (CH 3)) 4, using a differential thermogravimetric simultaneous measurement device (SII manufactured by TG / DTA6200) The volatilization rate when heated to 500 ° C. was 99.5% by mass. It was found that the volatile residue is very small and suitable as a nickel-containing film forming material.
- Example 3-1 ⁇ Ni (PF 2 (CH 3 )) 4 was obtained with nickel silicide film formed Synthesis Example 3 using Ni (PF 2 (CH 3) ) , except that 4 was used in the same manner as in Example 1-1 deposited did.
- XPS X-ray photoelectron analyzer
- XRD X-ray diffractometer
- Example 3-2 Nickel film formation using Ni (PF 2 (CH 3 )) 4 A film was formed in the same manner as in Example 3-1, except that H 2 gas was used instead of the mixed gas of SiH 4 and H 2 . As a result, deposition of the film was confirmed on the substrate, and when the composition of the film was examined with an X-ray photoelectron analyzer (XPS) (AXIS-NOVA manufactured by KRATOS), the presence of nickel was confirmed. Moreover, almost no carbon was confirmed. Further, the film was confirmed to be a nickel film by analysis with an X-ray diffractometer (XRD) (Rigaku RAD- ⁇ X). Moreover, almost no HF was confirmed in the analysis of the exhaust gas from the CVD apparatus. The exhaust gas was analyzed by FT-IR (Nicolet 380 manufactured by Thermo Electron).
- XRD X-ray diffractometer
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Abstract
[課題]CVD(化学気相成長法)による膜形成において、ニッケル含有膜中に炭素が残存しにくく、かつHFが副生しにくいニッケル含有膜形成材料を提供すること。さらにはニッケル含有膜がニッケルシリサイド膜であるニッケル含有膜形成材料を提供すること。 [解決手段]本発明のニッケル含有膜形成材料は、Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴とする。
Description
本発明は、ニッケル含有膜形成材料およびニッケル含有膜の製造方法に関する。より詳しくは、CVD(化学気相成長法)による膜形成に用いられるニッケル含有膜形成材料および該材料を用いたニッケル含有膜の製造方法に関する。
現在、半導体デバイスにおける技術の進歩は著しく、更なる高速動作を可能とするために、高度化および微細化が急速に行われ、その為の材料開発が盛んに行われている。
配線材料には低抵抗材料が次々に導入され、ゲート電極、ソースまたはドレインの拡散層上へシリサイド膜を形成することにより、更なる低抵抗化が行われている。ここで使われているシリサイド膜として、チタンシリサイド膜またはコバルトシリサイド膜よりも低抵抗なニッケルシリサイド膜の導入が検討されている。
配線材料には低抵抗材料が次々に導入され、ゲート電極、ソースまたはドレインの拡散層上へシリサイド膜を形成することにより、更なる低抵抗化が行われている。ここで使われているシリサイド膜として、チタンシリサイド膜またはコバルトシリサイド膜よりも低抵抗なニッケルシリサイド膜の導入が検討されている。
このニッケルシリサイド膜の形成は、これまでスパッタリング法により行われてきた。しかし、スパッタリング法は、半導体素子への物理的な損傷が懸念されると共に、均一な成膜が困難であることなどから、近年、化学気相成長法(以下「CVD」とも記す。)による膜形成が検討されている。
CVDは、膜形成材料を揮発させてガス状態で流し、反応器内で化学反応を利用して、シリコン基板上に膜を堆積させる方法である。CVDは減圧下での成膜により、低温での成膜を行うことが出来るが、用いる膜形成材料の違いにより、成膜する際の条件が大きく異なる。このとき用いる膜形成材料に求められる特性として、高い蒸気圧を有することなどが挙げられる。
これまでに提案されているニッケル含有膜形成材料の中で、高い蒸気圧を有する化合物として、ビス(アルキルシクロペンタジエニル)ニッケル(例えば、特許文献1参照)、シクロペンタジエニルアリルニッケル(例えば、特許文献2参照)、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(例えば、特許文献3参照)が報告されている。
しかしながら、ビス(アルキルシクロペンタジエニル)ニッケルまたはシクロペンタジエニルアリルニッケルは、配位子であるシクロペンタジエニルの炭素とニッケルとの相互作用が強いために、形成されたニッケル含有膜に炭素が残存しやすいという課題があった。炭素が残存すると、例えば、ニッケル含有膜の抵抗値が増加する傾向がある。
また、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケルは、配位子であるトリフルオロホスフィンのリンの非共有電子対とニッケルとの相互作用が弱いために形成されたニッケル含有膜に炭素は残存しにくいが、膜形成時に配位子のP-F結合の開裂によるHFが副生するという課題があった。HFが副生すると、形成されたニッケル含有膜を損傷する傾向がある。
そのため、CVDにより形成したニッケル含有膜に炭素が残存しにくく、かつHFが副生しにくい材料の開発が望まれている。
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、形成されたニッケル含有膜に炭素が残存しにくく、かつHFが副生しにくいニッケル含有膜形成材料を提供することにある。さらには、ニッケル含有膜がニッケル膜またはニッケルシリサイド膜であるニッケル含有膜形成材料を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記ニッケル含有膜形成材料を用いたニッケル含有膜の製造方法を提供することにある。さらには、ニッケル含有膜がニッケル膜またはニッケルシリサイド膜であるニッケル含有膜の製造方法を提供することにある。
本発明者らは上記課題に対する検討を行った結果、特定の構造で示されるニッケル錯体を少なくとも1種含むニッケル含有膜形成材料を用いれば、CVDにより安定な膜を形成することができるとともに、形成されたニッケル含有膜に炭素が残存しにくいこと、ならびに膜形成時にHFが副生しにくいことを見出した。さらに、前記ニッケル含有膜形成材料がニッケルシリサイド膜形成に適していることを見出した。本発明のニッケル含有膜形成材料は、いまだ報告されていない。
すなわち、本発明は以下に関する。
[1]Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴とするニッケル含有膜形成材料。
[1]Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴とするニッケル含有膜形成材料。
[2]前記ニッケル錯体がNi(PF2(CF3))4である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[3]前記ニッケル錯体がNi(PF(CF3)2)4である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[3]前記ニッケル錯体がNi(PF(CF3)2)4である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[4]前記ニッケル錯体がNi(P(CF3)3)4である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[5]前記ニッケル錯体がNi(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[5]前記ニッケル錯体がNi(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[6]前記R2が-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である[5]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[7]前記ニッケル錯体がNi(PFR3R4)4(ただし、R3およびR4は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[7]前記ニッケル錯体がNi(PFR3R4)4(ただし、R3およびR4は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[8]前記R3およびR4が各々独立に-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である[7]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[9]前記ニッケル錯体がNi(PF2NR1R5)4(ただし、R1およびR5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[9]前記ニッケル錯体がNi(PF2NR1R5)4(ただし、R1およびR5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である[1]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[10]前記R1およびR5が各々独立に-H、-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である[9]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[11]CVD(化学気相成長法)による膜形成に用いられる[1]~[10]のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料。
[11]CVD(化学気相成長法)による膜形成に用いられる[1]~[10]のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料。
[12]ニッケル含有膜が、ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜である[1]~[11]のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料。
[13]前記ニッケルシリサイド膜のSi源が、SiaH2a+2(ただし、aは1~3の整数である。)またはRbSiH4-b(ただし、bは1~3の整数であり、Rは炭素数1~3のアルキル基を表す。)の構造式で示される少なくとも1種のケイ素化合物である[12]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[13]前記ニッケルシリサイド膜のSi源が、SiaH2a+2(ただし、aは1~3の整数である。)またはRbSiH4-b(ただし、bは1~3の整数であり、Rは炭素数1~3のアルキル基を表す。)の構造式で示される少なくとも1種のケイ素化合物である[12]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[14]前記ケイ素化合物が、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシランまたはトリエチルシランである[13]に記載のニッケル含有膜形成材料。
[15][1]~[14]のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料を用いて、CVD(化学気相成長法)によりニッケル含有膜を形成するニッケル含有膜の製造方法。
本発明によれば、CVDにより安定なニッケル含有膜を形成することができ、形成されたニッケル含有膜に炭素が残存しにくく、かつ膜形成時にHFが副生しにくい。すなわち、本発明のニッケル含有膜形成材料を用いることで、CVDにより良好なニッケル含有膜、さらには良好なニッケルシリサイド膜を容易に形成することができる。
以下、本発明のニッケル含有膜形成材料について、詳細に説明する。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴としている。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴としている。
前記ニッケル錯体としては、Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)、Ni(PF2NR1R5)4(ただし、R1およびR5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)であることが好ましく、Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)であることがより好ましい。このようなニッケル錯体であると、蒸気圧が高くなる傾向がある。また、このようなニッケル錯体は、揮発性が高くなるため、膜形成材料を揮発させて行う膜形成方法、例えばCVDに好適に用いることができる。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、例えば、Ni(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)を含む。
Ni(PF2R2)4におけるR2は-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9であることが好ましい。Ni(PF2R2)4の具体例としては、Ni(PF2(CH3))4、Ni(PF2(C2H5))4、Ni(PF2(C3H7))4またはNi(PF2(C4H9))4が挙げられる。このようなニッケル錯体であると、蒸気圧が高くなる傾向がある。また、このようなニッケル錯体は、揮発性が高くなるため、膜形成材料を揮発させて行う膜形成方法、例えばCVDに好適に用いることができる。
Ni(PF2R2)4におけるR2は-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9であることが好ましい。Ni(PF2R2)4の具体例としては、Ni(PF2(CH3))4、Ni(PF2(C2H5))4、Ni(PF2(C3H7))4またはNi(PF2(C4H9))4が挙げられる。このようなニッケル錯体であると、蒸気圧が高くなる傾向がある。また、このようなニッケル錯体は、揮発性が高くなるため、膜形成材料を揮発させて行う膜形成方法、例えばCVDに好適に用いることができる。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、例えば、Ni(PFR3R4)4(ただし、R3およびR4は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)を含む。
Ni(PFR3R4)4におけるR3およびR4は各々独立に、-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9であることが好ましい。Ni(PFR3R4)4の具体例としては、Ni(PF(CH3)2)4、Ni(PF(C2H5)2)4、Ni(PF(C3H7)2)4またはNi(PF(C4H7)2)4が挙げられる。このようなニッケル錯体であると、蒸気圧が高くなる傾向がある。また、このようなニッケル錯体は、揮発性が高くなるため、膜形成材料を揮発させて行う膜形成方法、例えばCVDに好適に用いることができる。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、例えば、Ni(PF2NR1R5)4(ただし、R1およびR5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)を含む。
Ni(PF2NR1R5)4におけるR1およびR5は各々独立に、-H、-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9であることが好ましい。Ni(PF2NR1R5)4の具体例としては、Ni(PF2NH(CH3))4、Ni(PF2N(CH3)2)4、Ni(PF2NH(C2H5))4、Ni(PF2N(C2H5)2)4、Ni(PF2NH(C3H7))4、Ni(PF2N(C3H7)2)4、Ni(PF2NH(C4H7))4またはNi(PF2N(C4H7)2)4が挙げられる。このようなニッケル錯体であると、蒸気圧が高くなる傾向がある。また、このようなニッケル錯体は、揮発性が高くなるため、膜形成材料を揮発させて行う膜形成方法、例えばCVDに好適に用いることができる。
上述したようなニッケル錯体を少なくとも1種含むニッケル含有膜形成材料を用いると、形成されたニッケル含有膜に炭素が残存しにくく、かつ膜形成時にHFが副生しにくい。特にCVDにより安定なニッケル含有膜を容易に形成することができる。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、上記の2種以上のニッケル錯体を含むことも可能である。また、本発明のニッケル含有膜形成材料は、ヘリウム、ネオン、アルゴンまたはクリプトンなどの希ガスを含むことも可能である。
本発明のニッケル含有膜形成材料に含有するニッケル錯体の製造方法は、公知の方法によって製造することが可能である。例えば、テトラカルボニルニッケルまたはジシクロペンタジエニルニッケルなどを目的とするニッケル錯体の配位子との配位子交換により製造することが可能である。
また、ニッケル錯体は、必要に応じて公知の方法によって精製することも可能である。精製の方法としては、例えば、蒸留または吸着などが挙げられる。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、CVDによる膜形成に用いられることが好ましいが、ニッケル含有膜形成材料の蒸気を利用する成膜方法であればCVDに限定されるものではない。
本発明のニッケル含有膜形成材料は、CVDによる膜形成に用いられることが好ましいが、ニッケル含有膜形成材料の蒸気を利用する成膜方法であればCVDに限定されるものではない。
本発明のニッケル含有膜の製造方法は、上記ニッケル含有膜形成材料を用いて、化学気相成長法(CVD)により膜形成する。
ニッケル含有膜の製造方法としては、Ni源である上記ニッケル錯体を分解する各種のCVDを利用することができる。すなわち、各種のCVDとして、熱的に分解する熱的CVD、熱及び光により分解する光CVD、プラズマで活性化し光分解するプラズマCVD、レーザーで活性化し光分解するレーザー補助CVD、イオンビームで活性化し光分解するイオンビーム補助CVDなどが挙げられる。これらの各種CVDが、ニッケル含有膜の成膜方法として利用できる。
ニッケル含有膜の製造方法としては、Ni源である上記ニッケル錯体を分解する各種のCVDを利用することができる。すなわち、各種のCVDとして、熱的に分解する熱的CVD、熱及び光により分解する光CVD、プラズマで活性化し光分解するプラズマCVD、レーザーで活性化し光分解するレーザー補助CVD、イオンビームで活性化し光分解するイオンビーム補助CVDなどが挙げられる。これらの各種CVDが、ニッケル含有膜の成膜方法として利用できる。
ニッケル含有膜を形成する際の反応圧力としては、0.0013~101.3kPaが好ましく、より好ましくは0.013~101.3kPa、さらに好ましくは0.13~101.3kPaである。また、反応温度としては、50~800℃が好ましく、さらに好ましくは100~500℃である。
本発明のニッケル含有膜形成材料を用いて形成したニッケル含有膜としては、ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜が好ましい。
ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜は、上記ニッケル錯体をNi源として用いることが必須である。また、ニッケルシリサイド膜のSi源としては、好ましくはSiaH2a+2(ただし、aは1~3の整数である。)またはRbSiH4-b(ただし、bは1~3の整数であり、Rは炭素数1~3のアルキル基を表す。)の構造式で示される少なくとも1種のケイ素化合物であり、さらに好ましくは、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシランである。このようなケイ素化合物をニッケルシリサイド膜のSi源として用いると、蒸気圧が高くなる傾向がある。
ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜は、上記ニッケル錯体をNi源として用いることが必須である。また、ニッケルシリサイド膜のSi源としては、好ましくはSiaH2a+2(ただし、aは1~3の整数である。)またはRbSiH4-b(ただし、bは1~3の整数であり、Rは炭素数1~3のアルキル基を表す。)の構造式で示される少なくとも1種のケイ素化合物であり、さらに好ましくは、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシランである。このようなケイ素化合物をニッケルシリサイド膜のSi源として用いると、蒸気圧が高くなる傾向がある。
ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜の製造方法としては、Ni源である上記ニッケル錯体を分解する各種のCVDを利用することができる。すなわち、各種のCVDとして、熱的に分解する熱的CVD、熱及び光により分解する光CVD、プラズマで活性化し光分解するプラズマCVD、レーザーで活性化し光分解するレーザー補助CVD、イオンビームで活性化し光分解するイオンビーム補助CVDなどが挙げられる。これらの各種CVDが、ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜の成膜に利用することができる。また、ニッケルシリサイド膜のSi源である上記ケイ素化合物を分解する場合も同様の方法で各種のCVDを利用することができる。
ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜を形成する際の反応圧力としては、0.0013~101.3kPaが好ましく、より好ましくは0.013~101.3kPa、さらに好ましくは0.13~101.3kPaである。また、反応温度としては、50~800℃が好ましく、さらに好ましくは100~500℃である。
本発明のニッケル含有膜形成材料を用いて製造するニッケル含有膜は、還元剤の存在下に製造すると、NiまたはSiが還元されやすくなる。還元剤としては、例えば、水素などが挙げられる。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[合成例1]
・Ni(PF2(CF3))4の合成
この錯体は、Journal of the Chemical Society(A)、7、p1136(1967)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器に、昇華精製したNi(C5H5)2 12gおよびPF2(CF3) 48gを導入して密閉した後、60℃で40時間加熱した。加熱後、蒸留により無色液体を分取した。分取した無色液体をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AutomassII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF2(CF3))4と同定した(28g、収率75%)。
[合成例1]
・Ni(PF2(CF3))4の合成
この錯体は、Journal of the Chemical Society(A)、7、p1136(1967)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器に、昇華精製したNi(C5H5)2 12gおよびPF2(CF3) 48gを導入して密閉した後、60℃で40時間加熱した。加熱後、蒸留により無色液体を分取した。分取した無色液体をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AutomassII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF2(CF3))4と同定した(28g、収率75%)。
[合成例2]
・Ni(PF(CF3)2)4の合成
この錯体は、Journal of the Chemical Society(A)、7、p1136(1967)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器に、昇華精製したNi(C5H5)2 5.8gおよびPF(CF3)2 43gを導入して密閉した後、室温で1時間撹拌した。その後、昇華により無色結晶を分取した。分取した無色結晶をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AUTOMASSII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF(CF3)2)4と同定した(20g、収率83%)。
・Ni(PF(CF3)2)4の合成
この錯体は、Journal of the Chemical Society(A)、7、p1136(1967)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器に、昇華精製したNi(C5H5)2 5.8gおよびPF(CF3)2 43gを導入して密閉した後、室温で1時間撹拌した。その後、昇華により無色結晶を分取した。分取した無色結晶をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AUTOMASSII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF(CF3)2)4と同定した(20g、収率83%)。
[合成例3]
Ni(PF2(CH3))4の合成
この錯体は、Inorganic Chemistry vol.4、651(1965)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器にNi(CO)4 6.5gを入れ、メチルジフルオロホスフィン(24g)を導入して密閉した後、容器を150℃で12時間加熱した。加熱後、蒸留により無色液体を分取した。分取した無色液体をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AUTOMASSII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF2(CH3))4(テトラキス(メチルジフルオロホスフィン))ニッケルと同定した(11g、収率72%)。
Ni(PF2(CH3))4の合成
この錯体は、Inorganic Chemistry vol.4、651(1965)に記載の方法に準じて合成した。まず、500mlステンレス製耐圧容器にNi(CO)4 6.5gを入れ、メチルジフルオロホスフィン(24g)を導入して密閉した後、容器を150℃で12時間加熱した。加熱後、蒸留により無色液体を分取した。分取した無色液体をGC-MS(HP製HP6890/JEOL製JMS-AUTOMASSII)、ICP-AES(SII製VISTA-PRO)および有機元素分析装置(LECO製CHNS-932)により分析したところ、Ni(PF2(CH3))4(テトラキス(メチルジフルオロホスフィン))ニッケルと同定した(11g、収率72%)。
[実施例1]
・Ni(PF2(CF3))4の成膜評価
[実施例1-1]
合成例1で得たNi(PF2(CF3))4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.8質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
・Ni(PF2(CF3))4の成膜評価
[実施例1-1]
合成例1で得たNi(PF2(CF3))4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.8質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
・Ni(PF2(CF3))4を用いたニッケルシリサイド膜形成
図1に示したCVD装置を用いて、合成例1で得たNi(PF2(CF3))4の成膜評価を行った。Ni(PF2(CF3))4を原料容器に入れ、その容器を60℃に保持し、キャリアガスとしてヘリウムを10ml/min、Si源のSiH4とH2との混合ガス(SiH4:H2=(1:9)(容量比))を20ml/minの流量で流し、反応容器に導入した。このとき、系内は20kPaに減圧され、反応容器内の基板温度は150~350℃であった。
図1に示したCVD装置を用いて、合成例1で得たNi(PF2(CF3))4の成膜評価を行った。Ni(PF2(CF3))4を原料容器に入れ、その容器を60℃に保持し、キャリアガスとしてヘリウムを10ml/min、Si源のSiH4とH2との混合ガス(SiH4:H2=(1:9)(容量比))を20ml/minの流量で流し、反応容器に導入した。このとき、系内は20kPaに減圧され、反応容器内の基板温度は150~350℃であった。
その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[実施例1-2]
・Ni(PF2(CF3))4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例1-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF2(CF3))4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例1-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[実施例2]
・Ni(PF(CF3)2)4の成膜評価
合成例2で得たNi(PF(CF3)2)4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製 TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.6質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
・Ni(PF(CF3)2)4の成膜評価
合成例2で得たNi(PF(CF3)2)4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製 TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.6質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
[実施例2-1]
・Ni(PF(CF3)2)4を用いたニッケルシリサイド膜形成
合成例2で得たNi(PF(CF3)2)4を用い、原料容器の最初の保持温度を80℃にした以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF(CF3)2)4を用いたニッケルシリサイド膜形成
合成例2で得たNi(PF(CF3)2)4を用い、原料容器の最初の保持温度を80℃にした以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[実施例2-2]
・Ni(PF(CF3)2)4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例2-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF(CF3)2)4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例2-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[実施例3]
・Ni(PF2(CH3))4の成膜評価
合成例3で得たNi(PF2(CH3))4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製 TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.5質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
・Ni(PF2(CH3))4の成膜評価
合成例3で得たNi(PF2(CH3))4について、示差熱熱重量同時測定装置(SII製 TG/DTA6200)を用いて、500℃まで加熱した時の揮発率を求めたところ、99.5質量%であった。揮発残渣は、非常に少なく、ニッケル含有膜形成材料として適していることがわかった。
[実施例3-1]
・Ni(PF2(CH3))4を用いたニッケルシリサイド膜形成
合成例3で得たNi(PF2(CH3))4を用いた以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF2(CH3))4を用いたニッケルシリサイド膜形成
合成例3で得たNi(PF2(CH3))4を用いた以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[実施例3-2]
・Ni(PF2(CH3))4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例3-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF2(CH3))4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は実施例3-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。また、CVD装置からの排気ガスの分析でHFはほとんど確認されなかった。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[比較例1]
・Ni(PF3)4の成膜評価
[比較例1-1]
・Ni(PF3)4を用いたニッケルシリサイド膜形成
Ni(PF3)4を用い、ヘリウムを20ml/min、Si源としてSiH4とH2との混合ガスを50ml/minで反応容器に導入した以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。しかしながら、CVD装置からの排気ガスの分析でHFが副生していることを確認した。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF3)4の成膜評価
[比較例1-1]
・Ni(PF3)4を用いたニッケルシリサイド膜形成
Ni(PF3)4を用い、ヘリウムを20ml/min、Si源としてSiH4とH2との混合ガスを50ml/minで反応容器に導入した以外は実施例1-1と同様にして成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルおよびケイ素の存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケルシリサイド膜であることが確認された。しかしながら、CVD装置からの排気ガスの分析でHFが副生していることを確認した。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
[比較例1-2]
・Ni(PF3)4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は比較例1-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。しかしながら、CVD装置からの排気ガスの分析でHFの副生していることを確認した。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
・Ni(PF3)4を用いたニッケル膜形成
SiH4とH2との混合ガスの代わりにH2ガスを用いた以外は比較例1-1と同様に成膜した。その結果、基板上に膜の堆積が確認され、X線光電子分析装置(XPS)(KRATOS製AXIS-NOVA)により膜の組成を調べたところ、ニッケルの存在が確認された。また、炭素はほとんど確認されなかった。さらにX線回折装置(XRD)(リガク製RAD-γX)の分析から、この膜がニッケル膜であることが確認された。しかしながら、CVD装置からの排気ガスの分析でHFの副生していることを確認した。当該排気ガスの分析は、FT-IR(サーモエレクトロン製Nicolet380)で行った。
Claims (15)
- Ni(PF2(CF3))4、Ni(PF(CF3)2)4、Ni(P(CF3)3)4、Ni(PF2R2)4、Ni(PFR3R4)4およびNi(PF2NR1R5)4からなる群(ただし、R1~R5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)より選ばれる少なくとも1種のニッケル錯体を含むことを特徴とするニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(PF2(CF3))4である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(PF(CF3)2)4である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(P(CF3)3)4である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(PF2R2)4(ただし、R2はH、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記R2が-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である請求項5に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(PFR3R4)4(ただし、R3およびR4は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記R3およびR4が各々独立に-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である請求項7に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケル錯体がNi(PF2NR1R5)4(ただし、R1およびR5は各々独立に、H、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基を表す。)である請求項1に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記R1およびR5が各々独立に-H、-CH3、-C2H5、-C3H7または-C4H9である請求項9に記載のニッケル含有膜形成材料。
- CVD(化学気相成長法)による膜形成に用いられる請求項1~10のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料。
- ニッケル含有膜が、ニッケル膜またはニッケルシリサイド膜である請求項1~11のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ニッケルシリサイド膜のSi源が、SiaH2a+2(ただし、aは1~3の整数である。)またはRbSiH4-b(ただし、bは1~3の整数であり、Rは炭素数1~3のアルキル基を表す。)の構造式で示される少なくとも1種のケイ素化合物である請求項12に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 前記ケイ素化合物が、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシランまたはトリエチルシランである請求項13に記載のニッケル含有膜形成材料。
- 請求項1~14のいずれかに記載のニッケル含有膜形成材料を用いて、CVD(化学気相成長法)によりニッケル含有膜を形成することを特徴とするニッケル含有膜の製造方法。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2014188629A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | 田中貴金属工業株式会社 | 有機ニッケル化合物からなる化学蒸着用原料及び該化学蒸着用原料を用いた化学蒸着法 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045649A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Tri Chemical Laboratory Inc | 膜形成材料、膜形成方法、及び素子 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045649A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Tri Chemical Laboratory Inc | 膜形成材料、膜形成方法、及び素子 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| NIXON, JOHN F. ET AL.: "Phosphorus-fluorine compounds. XIV. Direct syntheses of tetrakis (fluorophosphine) complexes of zerovalent nickel", JOURNAL OF THE CHEMICAL SOCIETY (A): INORGANIC, PHYSICAL, THEORETICAL, vol. 7, 1969, pages 1089 - 1091 * |
| SEEL, FRITZ ET AL.: "Fluophosphine complexes of nickel", CHEMISCHE BERICHTE, vol. 94, 1961, pages 1173 - 1184 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014188629A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | 田中貴金属工業株式会社 | 有機ニッケル化合物からなる化学蒸着用原料及び該化学蒸着用原料を用いた化学蒸着法 |
| US9447495B2 (en) | 2013-05-22 | 2016-09-20 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Chemical vapor deposition raw material containing organic nickel compound, and chemical vapor deposition method using the chemical vapor deposition raw material |
| EP3054031A4 (en) * | 2013-10-02 | 2017-06-07 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | METHOD FOR PRODUCING NICKEL THIN FILM ON Si SUBSTRATE BY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION METHOD, AND METHOD FOR PRODUCING Ni SILICIDE THIN FILM ON Si SUBSTRATE |
| US9805936B2 (en) | 2013-10-02 | 2017-10-31 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Method for producing nickel thin film on a Si substrate by chemical vapor deposition method, and method for producing Ni silicide thin film on Si substrate |
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