JP2005256058A - イリジウム含有膜形成材料およびイリジウム含有膜製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定のイリジウム化合物を用いたイリジウム含有膜の製造方法、およびイリジウム含有膜形成材料を提供する。
【解決手段】式［１］
【化１】

で表されるイリジウム化合物などを原料として、バブリング法、リキッドインジェクション法などにより供給し、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法：ＡＬＤ法）、スピンコート法などによりイリジウム含有膜を製造する。また式［１］などで表されるイリジウム化合物及び有機溶媒から成るイリジウム含有膜形成材料は、その好適な材料となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板表面にイリジウム含有膜を形成する材料およびイリジウム含有膜の製造方法に関する。

近年の集積回路は、そのさらなる高集積化、高密度化を可能にするため、比誘電率の大きい強誘電体材料が盛んに検討されている。具体的にはコンデンサー材料としてＴａ_２Ｏ_５、あるいはＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３）等が検討されており、これらコンデンサーの電極材料としてルテニウム、白金、イリジウム等の貴金属薄膜、またはこれらの貴金属の酸化物薄膜が必要となる。特にイリジウムおよびイリジウム酸化物は今後の電極材料の中心になると注目されている。イリジウムおよびイリジウム酸化物薄膜の製造方法としては、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）が用いられている。特に、ＣＶＤ法は均一な皮膜を製造しやすい上にステップカバレッジ（段差被覆能）に優れることから、近年の回路、電子部材に対するより一層の高密度化に対応できる為に今後の薄膜電極製造プロセスの主流になるものと考えられている。

このＣＶＤ法を用いて薄膜を形成させるための原料物質としては金属化合物の中でも融点が低く取り扱い性が容易である有機金属化合物が適している。従来、イリジウム含有膜を析出させる為のイリジウム含有膜形成材料としては、トリス（ジピバロイルメタナート）イリジウムやトリス（アセチルアセトナート）イリジウムやシクロペンタジエニル（１，５−オクタジエン）イリジウムなどが検討されている。これらのイリジウム含有膜形成材料は大気中の安定性が高く、毒性も無いことからＣＶＤ原料としての適性を有するものの、常温では固体であり、原料の気化および基板への輸送が困難になるという問題点があった。またイリジウム酸化物膜が生成しにくいという問題点も抱えていた。

一方、シクロヘキサジエンとシクロペンタジエニル基を配位子として有するイリジウム化合物の報告例として（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウムの合成例（例えば非特許文献１参照）や、（１，３−ブタジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウムの合成例（例えば非特許文献２参照）があるが、いずれも室温で固体の化合物であり、そのままＣＶＤ材料として用いるには不適なものであった。

Ｂ．Ｆ．Ｇ．Ｊｏｈｏｎｓｏｎ ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｃ．Ｓ．Ｄａｌｔｏｎ，（１９４２）２０８４

Ｌ．Ａ．Ｏｒｏ，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，２１（１９７７）Ｌ６

本発明は上記技術上の問題点に鑑みてなされたものであり、特定のイリジウム化合物を用いたイリジウム含有膜の製造方法、およびイリジウム含有膜形成材料を提供することを目的とするものである。

本発明者らは先の課題を解決すべく検討を重ねた結果、本発明に到達した。即ち本発明は、式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上を原料として用いることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法である。

また本発明は、式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上及び有機溶媒から成ることを特徴とする、イリジウム含有膜形成材料である。以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明において「イリジウム含有膜」とは、例えば金属イリジウム膜、イリジウム酸化物膜など、イリジウムを含有する膜を意味する。

本発明において、式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上を原料としてイリジウム含有膜を製造する場合、その方法には特に限定はないが、式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上及び有機溶媒から成るイリジウム含有膜形成材料を用いることが好ましい。このイリジウム含有膜形成材料の濃度は特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜調整すればよい。また必要に応じて他の有機金属化合物や、保存剤、安定剤などの添加剤などを含んでいてもよい。

ここで用いられる「有機溶媒」としては、原料のイリジウム化合物を溶解し、かつ揮発性のものであれば特に限定はなく、たとえばメタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ターシャリーブチル、酢酸イソアミル等のエステル類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類、ジエチルエーテル、グライム、ジグライム、トリグライム、ターシャリーブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類をあげることができ、これらの群から選ばれる一種以上のものが用いられる。好ましくは、ヘキサン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどであり、更に好ましくはエチルシクロヘキサンである。

またイリジウム含有膜を製造する方法については特に限定はないが、例えば上記のイリジウム含有膜形成材料を基板上につける工程と、基板上につけた上述のイリジウム含有膜形成材料を分解して、イリジウム含有膜を製造する工程とを具備するものである。

イリジウム含有膜形成材料を基板上に付ける工程は特に限定しないが、イリジウム含有膜形成材料に対して気化操作を施した場合、イリジウム化合物を有機溶媒と共に、あるいは有機溶媒とは別に気化させ、イリジウム含有膜形成材料を安定に輸送できる方法が好ましく、例えばバブリング法を用いても良いし、リキッドインジェクション法を用いても良いが、リキッドインジェクション法がより好ましい。イリジウム含有膜を形成する工程も特に限定しないが、例えばＣＶＤ法を用いてもよく、原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法：ＡＬＤ法）を用いても良く、またスピンコート法を用いても良い。

本発明で用いられる式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の中でも、好ましくは式［１］〜［５］で表されるものであり、更に好ましくは式［１］で表される（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウムである。

本発明の製造方法により、成膜特性に優れた固体のイリジウム化合物を原料としてイリジウム含有膜を製造することができる。また本発明のイリジウム含有膜形成材料を用いることにより、イリジウム化合物を定量的に反応槽に供給し、成膜を効率的に行うことができる。

次に本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。

実施例１＜（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液を用いたイリジウム膜の成膜＞
図１に示す装置を用いた。原料容器４には０．５Ｍ（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液を入れた。反応ガス１として酸素をマスフローコントローラー５で１００ｓｃｃｍに調節して流し、キャリアガス２として窒素をマスフローコントローラー６で５０ｓｃｃｍに調節して流した。気化器８は２００℃に加熱されており、流速０．１ｃｍ^３／ｍｉｎで溶液を流した。基板１０にはＳｉＯ_２／Ｓｉ基板を用い、基板温度は３５０℃、反応槽９における成膜圧力は２Ｔｏｒｒに設定した。

上記条件下において（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウム／エチルシクロヘキサン溶液を液体流量制御装置７により制御輸送し、（１，３−シクロヘキサジエン）（シクロペンタジエニル）イリジウムとエチルシクロヘキサンとをともに気化器により気化させ、そしてＳｉＯ_２／Ｓｉ基板上にイリジウム含有膜を１０分間形成させた。この膜は金属イリジウム膜であり、厚さは５００ｎｍであった。

実施例１で使用した装置の概略図である。

符号の説明

１．反応ガス（Ｏ_２）
２．キャリアガス（Ｎ_２）
３．圧送ガス（Ｎ_２）
４．原料容器
５．マスフローコントローラー
６．マスフローコントローラー
７．液体流量制御装置
８．気化器
９．反応槽
１０．基板
１１．真空ポンプ

Claims (4)

1. 式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上を原料として用いることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   
2. 式［１］〜［１６］で表されるイリジウム化合物の一種以上及び有機溶媒から成ることを特徴とする、イリジウム含有膜形成材料。
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   
3. 請求項１に記載の製造方法において、請求項２に記載のイリジウム含有膜形成材料を原料とすることを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。
4. 請求項１または３に記載の製造方法において、化学気相蒸着法により成膜を行うことを特徴とする、イリジウム含有膜の製造方法。
   

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