JP3120216B2 - 酸化タンタル膜気相成長用材料 - Google Patents

酸化タンタル膜気相成長用材料

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JP3120216B2 JP08218781A JP21878196A JP3120216B2 JP 3120216 B2 JP3120216 B2 JP 3120216B2 JP 08218781 A JP08218781 A JP 08218781A JP 21878196 A JP21878196 A JP 21878196A JP 3120216 B2 JP3120216 B2 JP 3120216B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は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。
【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)。
【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)。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0011】
【実施例】
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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℃、Ta25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。
【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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/822 (72)発明者 中村 紘一 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 株 式会社ジャパンエナジー内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素元素を10ppm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。
  2. 【請求項2】 塩素元素を10ppm以下にした高純度
    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を特徴とする気相成長法。
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