JP3793118B2 - ランタン錯体及びそれを用いたblt膜の製造方法 - Google Patents

ランタン錯体及びそれを用いたblt膜の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3793118B2
JP3793118B2 JP2002184458A JP2002184458A JP3793118B2 JP 3793118 B2 JP3793118 B2 JP 3793118B2 JP 2002184458 A JP2002184458 A JP 2002184458A JP 2002184458 A JP2002184458 A JP 2002184458A JP 3793118 B2 JP3793118 B2 JP 3793118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
precursor
present
blt
complex
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002184458A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003119171A (ja
Inventor
時 雨 李
相 宇 姜
Original Assignee
學校法人浦項工科大學校
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 學校法人浦項工科大學校 filed Critical 學校法人浦項工科大學校
Publication of JP2003119171A publication Critical patent/JP2003119171A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3793118B2 publication Critical patent/JP3793118B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/003Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table without C-Metal linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、有機溶媒に対する優れた溶解度、高い蒸気圧、及び優れた蒸着特性を示すランタン錯体;及び前記La錯体と適切なBi及びTi前駆体を用いて穏やかな条件下でチタン酸ビスマスランタン(BLT:Bi4-XLaXTi312(0<X<4))薄膜を製造する有機金属化学蒸着法(MOCVD、metal organic chemical vapor deposition)に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体素子が従来に比べてさらに集積化、小型化されるにつれ、このような半導体素子の製造に適用できる材料と薄膜の形成方法の開発が要求されている。
【0003】
強誘電体BLT膜は、他の強誘電体膜より優れた性能特性を有すると知られている。例えば、チタン酸ビスマスストロンチウム(SBT:SrBi2Ti29)膜は、800℃以上の高い結晶化温度を必要とし、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:PbZrXTi1-X3(0<X<1))膜は106サイクルするだけで疲労(fatigue)を示すが、これに対し、BLT膜は700℃程度の比較的に低い結晶化温度を要し、1010サイクルにおいても疲労を示さないと報告されている(文献[B. H. Park, B. S. Kang, S. D. Bu, T. W. Noh, J. Lee, and W. Jo, Nature, 401(14), 682(1999)]参照)。
【0004】
このような強誘電体薄膜を製造する様々な方法の中、MOCVDは比較的に低い温度で行い、原料物質とキャリヤガスの量を変えることによって、薄膜の組成と蒸着速度を容易に調節でき、基材の表面を損なうことなく、蒸着された薄膜の均一性、段差被覆性(step coverage)及び孔充填の特性が優れるので広く用いられる。
【0005】
一般的に、MOCVD用前駆体は高い熱安定性、非毒性、高い蒸気圧、及び高い蒸着速度のような特性を有していることが要求される。溶媒に溶解した前駆体をダイレクト・リキッド・インジェクション(DLI, direct liquid injection)によって行われるMOCVDモードが特に好ましい。DLIにより強誘電体薄膜を形成する場合、対応する金属前駆体が溶液中で化学反応を起こさないことが好ましい。
【0006】
しかし、BLT薄膜の製造のためにMOCVDに適用される既存の有機金属化合物の中、代表的なTi前駆体であるTi(i−OPr)4(チタンテトライソプロポキシド)は湿気にかなり敏感であり、代表的なLa前駆体であるLa(tmhd)3(ランタンテトラメチルヘプタンジオネート)は有機溶媒に対する溶解度が非常に低い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高蒸気圧、優れた蒸着特性、及び有機溶媒に対する高い溶解度を有するLa錯体を提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は、前記La錯体を用い、穏やかな条件下でBLT薄膜が製造できるMOCVD法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態に従って、本発明では、下記式(I)のランタン錯体を提供する。
【0010】
【化3】
Figure 0003793118
(式中、Aはペンタメチルジエチレントリアミン(PMDT)又はトリエトキシトリエチレンアミン(TETEA)である)。
【0011】
また、本発明の他の実施形態に従って、本発明では、前記La錯体、下記式(II)のTi前駆体、および有機ビスマス(Bi)前駆体の蒸気を基材に接触させることを含む、基材上にBLT(Bi4-XLaXTi312(0<X<4))薄膜を蒸着する方法が提供される。
【0012】
【化4】
Figure 0003793118
(式中、mは2〜5の整数である)。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一般式(I)のLa錯体は、ヘキサンのような有機溶媒中、室温でLa(tmhd)3をペンタメチルジエチレントリアミン(PMDT)又はトリエトキシトリエチレンアミン(TETEA)と反応させることによって製造できる。このように製造されたLa錯体は優れた蒸着特性を有し、低温で揮発しやすく、有機溶媒に容易に溶解するため、ランタン含有薄膜を製造する際、優れたLa前駆体としてMOCVDに用いられる。
【0014】
本発明のLa前駆体、一般式(II)のTi前駆体、及び有機ビスマス前駆体を用いてBLT薄膜を形成するための本発明のMOCVD工程は、前駆体の蒸気を250〜750℃、好ましくは250〜450℃の温度に加熱された基材の表面に接触させることによって実施できる。
【0015】
本発明に用いられる一般式(II)のTi前駆体として下記式(III)のTi(dmae)4(チタンテトラジメチルアミノエトキシド)が好ましく用いられる。Ti(dmae)4は室温で液体であるため取扱いが容易であり(文献[J. H. Lee et al., J. Vac. Sci. Technol, 17(1999), 3033]参照)、Ti(i−OPr)4より空気又は水分に対してあまり敏感でない。
【0016】
【化5】
Figure 0003793118
本発明に用いられる有機ビスマス前駆体としてはBi(フェニル)3が好ましい。
【0017】
本発明のMOCVD工程において、前記La、Ti、及びBi前駆体をダイレクト・リキッド・インジェクション(DLI)又はバブリング(bubbling)によって気化させてもよい。
【0018】
DLIの場合、各々の前駆体を有機溶媒に溶解し、この溶液を100〜300℃の温度に保持されたエバポレータに注入し、適切なキャリヤガスの流れの下で前駆体を気化させる。注入溶液の製造にはn−酢酸ブチル、ヘプタン、オクタン、テトラヒドロフラン(THF)等の有機溶媒を用いてもよい。本発明のLa,Ti、及びBi前駆体は、単一溶液相において互いに化学的に相互作用しないので、2つの前駆体又は3つの前駆体の全てを含む注入溶液を用いてもよい。
【0019】
適当な温度、例えば室温〜200℃に保持された容器(バブリング装置)に入れた前駆体にキャリヤガスを通過させて前駆体含有蒸気を反応器に移送することによってバブリング移送を行ってもよい。この工程に用いられるキャリヤガスはアルゴン及び窒素のような不活性ガスであってもよい。必要に応じて、キャリヤガスなしで、前駆体の蒸気のみを移送してもよい。
【0020】
本発明の方法によって蒸着されたBLT薄膜は熱処理することによって結晶性が与えられる。本発明に使用され得る基材としては、シリコン、Pt、Ir、IrO2、Ru、RuO2等が挙げられる。BLT膜の膜厚は蒸着時間を調節することによって簡単に調節できる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明を下記の実施例に基づき、さらに詳しく説明する。
【0022】
但し、下記の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を制限しない。
【0023】
実施例1:La(tmhd)3−TETEA及びLa(tmhd)3−PMDTの製造
La(tmhd)3(0.0143mole)及びトリエトキシトリエチレンアミン(TETEA)(0.0143mole)をヘキサンに溶解した後、溶液を室温で12時間保持した。次に、反応混合物をろ過した後、減圧下でろ液から溶媒を除去し、La(tmhd)3−TETEAを固体状で得た。
【0024】
TETEAの代わりにペンタメチルジエチレントリアミン(PMDT)を用いて前記と同様な反応を行い、La(tmhd)3−PMDTを固体状で得た。
【0025】
得られたLa(tmhd)3−TETEAの1H−NMR及びTGA/DSCのスキャンを各々図1A及び図1Bに;そしてLa(tmhd)3−PMDTの1H−NMR及びTGA/DSCのスキャンを各々図2A及び図2Bに示した。参考のために、本発明でTi前駆体として用いられるTi(dmae)4のTGA/DSCスキャンを図3に示す。これらの結果は本発明に用いられるLa及びTi錯体が熱的に安定であることを示す。
【0026】
実施例2:BLT薄膜の蒸着
実施例1で得られたLa(tmhd)3−PMDT、Ti(dmae)4、及びBi(フェニル)3を用いるMOCVDによってPt/TiO2/SiO2/Si基材上にBLT薄膜を形成した。
【0027】
La(tmhd)3−PMDT、Ti(dmae)4、及びBi(フェニル)3を各々N−酢酸ブチルに0.2Mの濃度に溶解した後、1:1:4の体積比で混合し、0.1ml/分の速度でMOCVD装置のエバポレータに注入した。気化温度(エバポレータ)240℃、Ar/O2のキャリヤガス流速200/400(sccm)、反応器圧力2torr、エバポレータ圧力5torr、及び基材温度400℃の条件下で蒸着を行い、膜厚1000ÅのBLT薄膜を形成した。
【0028】
前駆体を含有する注入溶液を3日間貯蔵した後、1H−NMR分析を行った結果、溶液中のこれらの前駆体は3日の貯蔵期間すこしも反応しなかったことが分かった。
【0029】
蒸着されたBLT薄膜を650℃で1時間熱処理を行った後、電気的な特性を測定した。その結果を図5A及び図5Bに示すが、強誘電体非揮発性メモリ(FRAM,ferroelectric random access memory)のような半導体素子の製造時に用いるに適切な、優れた分極(polarization)値と疲労特性(sw=スイッチされた状態、ns=スイッチされていない状態)を示す。
【0030】
【発明の効果】
従って、本発明のLa錯体は、熱安定性、揮発性、有機溶媒に対する溶解度等の側面においていずれも優れた特性を有し、BLT薄膜を穏やかな条件下で蒸着させるためのMOCVD用La前駆体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明の実施例1で製造されたLa(tmhd)3−TETEAの1H−NMRである。
【図1B】本発明の実施例1で製造されたLa(tmhd)3−TETEAのTGA/DSCのスキャンである。
【図2A】本発明の実施例1で製造されたLa(tmhd)3−PMDTの1H−NMRである。
【図2B】本発明の実施例1で製造されたLa(tmhd)3−PMDTのTGA/DSCのスキャンである。
【図3】Ti(dmae)4のTGA/DSCのスキャンである。
【図4】本発明の実施例2で説明した、Ti(dmae)4、La(tmhd)3−PMDT、及びBi(フェニル)3を含む溶液の1H−NMRスペクトルを示す。
【図5】本発明の実施例2で説明した、蒸着後に熱処理されたBLT薄膜の電気的な特性を示す。

Claims (7)

  1. 下記式(I)のランタン錯体:
    Figure 0003793118
    (式中、Aはペンタメチルジエチレントリアミン(PMDT)又はトリエトキシトリエチレンアミン(TETEA)である。)
  2. 請求項1のLa錯体、下記一般式(II)のTi前駆体、及び有機ビスマス(Bi)前駆体の蒸気を基材に接触させることを含む、基材上にチタン酸ビスマスランタン(BLT:Bi4-XLaXTi312(0<X<4))薄膜を蒸着する方法:
    Figure 0003793118
    (式中、mは2〜5の整数である。)
  3. 前記基材が250〜750℃に加熱されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前駆体を有機溶媒に溶解した後、この溶液を100〜300℃に加熱して前駆体蒸気を生成することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前駆体を室温〜200℃で気化させ前駆体蒸気を生成することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 前記Ti前駆体がTi(dmae)4(チタンテトラジメチルアミノエトキシド)であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  7. Bi前駆体がBi(フェニル)3であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
JP2002184458A 2001-09-04 2002-06-25 ランタン錯体及びそれを用いたblt膜の製造方法 Expired - Fee Related JP3793118B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2001-054054 2001-09-04
KR10-2001-0054054A KR100480499B1 (ko) 2001-09-04 2001-09-04 란타늄 착체 및 이를 이용한 비엘티 박막의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003119171A JP2003119171A (ja) 2003-04-23
JP3793118B2 true JP3793118B2 (ja) 2006-07-05

Family

ID=19713905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002184458A Expired - Fee Related JP3793118B2 (ja) 2001-09-04 2002-06-25 ランタン錯体及びそれを用いたblt膜の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6858251B2 (ja)
JP (1) JP3793118B2 (ja)
KR (1) KR100480499B1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7714155B2 (en) 2004-02-18 2010-05-11 Adeka Corporation Alkoxide compound, material for thin film formation, and process for thin film formation
KR100589040B1 (ko) * 2004-08-05 2006-06-14 삼성전자주식회사 막 형성방법 및 이를 이용한 반도체 장치의 커패시터제조방법
KR100590592B1 (ko) * 2004-08-20 2006-06-19 삼성전자주식회사 누설 전류를 감소시킨 유전체층을 포함하는 캐패시터 및그 제조 방법
JP4632765B2 (ja) 2004-10-21 2011-02-16 株式会社Adeka アルコキシド化合物、薄膜形成用原料及び薄膜の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2274456A (en) * 1993-01-22 1994-07-27 Timothy John Leedham Volatile rare earth beta-diketone complexes
KR100338196B1 (ko) * 1999-04-30 2002-05-27 정명식 유기금속착물, 이의 제조방법 및 이를 이용한유기금속화학증착법
US6274195B1 (en) * 1999-04-30 2001-08-14 Postech Foundation Organometallic complex process for the preparation thereof and metal organic chemical vapor deposition using same
KR20020002559A (ko) * 2000-06-30 2002-01-10 박종섭 금속유기용액 화학증착을 이용한비스무스란탄티타늄산화막 강유전체 형성 방법 및 그를이용한 강유전체 캐패시터 형성 방법
KR100362185B1 (ko) * 2000-12-08 2002-11-23 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 강유전체 캐패시터 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030020643A (ko) 2003-03-10
JP2003119171A (ja) 2003-04-23
US20030059536A1 (en) 2003-03-27
KR100480499B1 (ko) 2005-04-06
US6858251B2 (en) 2005-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101274330B1 (ko) 알칼리 토금속 베타-디케티미네이트 전구체를 이용한원자층 증착
TWI410514B (zh) 不對稱配位體源,對稱性減少之含金屬的化合物類,及包括彼之系統和方法
US6056994A (en) Liquid deposition methods of fabricating layered superlattice materials
JP3588334B2 (ja) 組成勾配を有する金属メタロイド酸化物および窒化物の堆積方法
US6238734B1 (en) Liquid precursor mixtures for deposition of multicomponent metal containing materials
TWI444497B (zh) 用於沉積含金屬膜的金屬-烯醇化物前驅物
US5846597A (en) Liquid source formation of thin films using hexamethyl-disilazane
JP3499804B2 (ja) 基板上に金属酸化物薄膜を成長させる方法
JP3793118B2 (ja) ランタン錯体及びそれを用いたblt膜の製造方法
KR100338196B1 (ko) 유기금속착물, 이의 제조방법 및 이를 이용한유기금속화학증착법
TW202129066A (zh) 形成含第v族元素膜之組成物及氣相沈積含第v族元素膜
Chae et al. Preparation of SrBi 2 Ta 2 O 9 thin films with a single alkoxide sol–gel precursor
JP2001524981A (ja) 化学気相成長前駆物質
JP2004256510A (ja) Cvd用ビスマス原料溶液及びこれを用いたビスマス含有薄膜の製造方法
US7250228B2 (en) Yttrium-doped bismuth titanate thin film and preparation thereof
KR100480501B1 (ko) 유기금속 화학증착법에 의한 pzt 박막의 제조방법
KR100399606B1 (ko) 유기금속 화학증착법에 의한 피젯티 박막의 제조방법
JP2004026763A (ja) 有機チタン化合物及びこれを含む溶液原料並びにこれから作られるチタン含有誘電体薄膜
JP4356242B2 (ja) 有機チタン化合物及びこれを含む溶液原料
JP2004051619A (ja) Cvd用ジルコニウム原料及びこれを用いたチタン酸ジルコン酸鉛系薄膜の製造方法
JP4296756B2 (ja) 有機チタン化合物及びこれを含む溶液原料からチタン含有誘電体薄膜を作製する方法
KR20090020075A (ko) 반도체 소자 박막용 유기금속화합물을 이용한 박막제조방법
JP2003300925A (ja) 有機チタン化合物及びこれを含む溶液原料並びにこれから作られるチタン含有誘電体薄膜

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060307

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060406

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090414

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees