JPH09228048A - Cvd用バリウム源物質およびこれを用いた成膜法 - Google Patents

Cvd用バリウム源物質およびこれを用いた成膜法

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JPH09228048A
JPH09228048A JP5263596A JP5263596A JPH09228048A JP H09228048 A JPH09228048 A JP H09228048A JP 5263596 A JP5263596 A JP 5263596A JP 5263596 A JP5263596 A JP 5263596A JP H09228048 A JPH09228048 A JP H09228048A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CVD法によって超電導材料や強誘電体材料
などに有用なバリウムまたはバリウム含有物質の薄膜を
製造するさいに液体状態で蒸発させることができる原料
化合物を得て,操作性よく良品質の該薄膜を製造する。 【解決手段】 CVD法によりバリウムまたはバリウム
含有物質を析出させるのに使用するCVD用のバリウム
源物質であって,2,2,6,6−テトラメチル−3,
5−オクタンジオンをバリウムの配位子とした有機バリ
ウム錯体からなるCVD用バリウム源物質。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,化学的気相蒸着法
(CVD法)によってバリウムまたはバリウム含有物質
を析出させるのに適したCVD用バリウム源物質に関す
る。
【0002】
【従来の技術】
【0003】超電導材料や強誘電体材料などに有用な薄
膜として,バリウムまたはバリウム含有物質の薄膜をC
VD法で成膜することが種々提案されている。バリウム
またはバリウム含有物質をCVD法によって析出させる
場合の原料化合物として有機バリウム錯体を用いること
が有利である。
【0004】従来より,或る金属またはその化合物をC
VD法で成膜するさいの原料化合物としてその金属の有
機錯体が使用されており,かような有機金属錯体を構成
する有機部分(配位子)としては,ジピバロイルメタン
或いはヘキサフルオロアセチルアセトン等のβ−ジケト
ンが一般に知られている。特開平4−72066号公報
および特開平4−74866号公報には周期律表第IIA
属金属, IIIA属金属,IVA属金属,IB属金属との錯
体を構成する有機化合物として炭素数1〜5の低級アル
キル基をもつ1,3−ジケトン類が記載されている。
【0005】なお,CVD法には,熱CVD法,光CV
D法またはプラズマCVD法などが知られており,いず
れも原料化合物の蒸気を分解させて薄膜を形成するもの
であるが,原料化合物の蒸気を発生させる場合には,固
体状態にある原料化合物からその蒸気を昇華させるのが
一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来提案されたβ−ジ
ケトン系有機化合物を配位子とした有機バリウム錯体
は,一般にその融点が高い(ほぼ220℃前後)。この
ため,CVD法の原料化合物に適用する場合,これを融
点以上の高温に加熱することはせずに,固体状態からの
昇華によって原料蒸気を発生させることが行われてい
る。
【0007】固体状態からの昇華の場合には,原料容器
内の原料残量が減少するに従って,原料化合物の表面積
が減少して気化速度が遅くなるという現象が起き,この
蒸気量の減少により,一定した成膜速度を長時間確保す
ることができないという問題がある。また,この気化速
度が変化することにより,バリウムと他の元素とが複合
した物質の薄膜(例えばYBa2Cu37 など) を作
製しようとする場合には, その組成の制御が困難になる
という問題もある。
【0008】前記の特開平4−72066号公報および
特開平4−74866号公報に記載された有機金属錯体
も高昇華性である点を特徴とするものであり,CVD用
原料化合物としては固体状態で蒸発させるものである。
したがって,前記同様の問題がある。
【0009】また,ヘキサフルオロアセチルアセトン等
のように分子内にフッ素を含む配位子を用いた有機金属
錯体は,融点は低いが成膜した膜中に不純物としてフッ
化物が混在するおそれがあり,この場合には膜の特性を
著しく損なう結果となる。
【0010】したがって本発明は,前記のような問題を
解決できるような低融点のCVD用バリウム源物質を得
ることを課題としたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ,2,2,6,6
−テトラメチル−3,5−オクタンジオンのβ−ジケト
ンを配位子とした有機バリウム錯体は,CVD用原料化
合物として液体状態で使用可能な低融点(ほぼ140〜
150℃)を有し且つ蒸発温度と分解温度がはっきり離
れているというCVD法の成膜にとって極めて有利な性
質を有することを見いだした。この特性により,これを
CVD法のバリウム源物質とした場合,液体状態からの
蒸発を行わせることができ,またバリウムの原料蒸気の
基材への供給と基材上でのバリウムの分解析出を安定し
て行わせることができるので,既述の課題が解決できる
ことがわかった。
【0012】すなわち,本発明によれば,CVD法によ
りバリウムまたはバリウム含有物質を析出させるのに使
用するCVD用バリウム源物質であって,2,2,6,
6−テトラメチル−3,5−オクタンジオンをバリウム
の配位子とした有機バリウム錯体からなるCVD用バリ
ウム源物質を提供する。
【0013】また本発明によれば,CVD法によりバリ
ウムまたはバリウム含有物質を基材上に析出させるさい
に,バリウム源物質として2,2,6,6−テトラメチ
ル−3,5−オクタンジオンをバリウムの配位子とした
有機バリウム錯体を使用し,この有機バリウム錯体を融
点以上の温度に加熱し,当該錯体の液相から当該錯体を
蒸発させることを特徴とするCVD法によるバリウムま
たはバリウム含有物質の成膜法を提供する。
【0014】本発明に従う有機バリウム錯体は化1の一
般式で表されるものであり,新規化合物であると思われ
る。
【0015】
【化1】
【0016】
【発明の実施の形態】本発明に従うβ−ジケトン系有機
バリウム錯体は,金属バリウムと,配位子の2,2,
6,6−テトラメチル−3,5−オクタンジオンを,ト
ルエン溶液中で加熱攪拌し,溶媒を留去して析出した固
体を,再結晶,蒸留等の精製法で精製するという方法で
得ることができる。
【0017】このようにして得られた本発明の有機バリ
ウム錯体をCVD法の原料化合物として使用し,CVD
法で該バリウムまたはバリウム含有物質を成膜するに
は,例えば図1に示したように,該有機バリウム錯体1
を入れた原料容器2を恒温槽3内で所定の温度(融点よ
り高い温度,例えば180〜190℃)に保持し,不活
性キャリアガス(例えばアルゴンガス)4を流量計5に
よって流量を調整しながら(例えば5〜500ミリリッ
トル/分)原料容器2内に導入することよって,有機バ
リウム錯体を同伴したガス流を該容器2から発生させ
る。
【0018】発生した有機バリウム錯体蒸気は熱分解炉
6の反応管7内に導かれる。反応管(例えば石英管)7
はヒータ8によって加熱され,管内に設置した基板9を
所定の温度(例えば400〜800℃)に加熱保持する
ことによって,該有機バリウム錯体が熱分解して基板9
上にバリウムが析出し,成膜する。なお,原料容器2か
ら熱分解炉6までの配管は,凝縮を防ぐために保温層1
0または加熱保温手段によって185〜195℃に保温
維持するのがよい。反応管7から出る排ガスは冷却トラ
ップ11を経て排出される。図中の12はバルブを,ま
た13はロータリーポンプを示している。なお,バリウ
ムの酸化物を成膜するさいには,酸素容器14から流量
計15およびバルブ16を経て反応雰囲気中(例えば反
応管7内)に適量の気体酸素を送気する。また,他の元
素との複合物質を成膜するには,図示されてはいない
が,当該他の物質の原料化合物を同時に反応管7内に導
くようにする。
【0019】
【実施例】
〔実施例1〕図1のCVD設備を用いて,ステンレス鋼
製の原料容器2内に,バリウム源としての原料化合物と
して,化1に示したビス(2,2,6,6−テトラメチ
ル−3,5−オクタンジオナト)バリウムを入れ,基板
9には酸化マグネシウム基板を用いてその上に成膜する
操作を行った。
【0020】なお,化1のビス(2,2,6,6−テト
ラメチル−3,5−オクタンジオナト)バリウムは,次
のようにして製造した。まず,窒素雰囲気下で,金属バ
リウム2gにトルエン100ミリリットルを加え,これ
に2,2,6,6−テトラメチル−3,5−オクタンジ
オン20gを加えて130℃で攪拌し,金属バリウムが
完全に溶解した後,溶媒を減圧留去し,さらに減圧乾燥
したのち昇華精製によって7gのビス(2,2,6,6
−テトラメチル−3,5−オクタンジオナト)バリウム
を得た。得られた錯体の融点測定を行ったところ140
〜150℃であった。
【0021】この有機バリウム錯体1gを容器2内に装
填し,恒温槽3を200℃の恒温に設定保持した。酸化
マグネシウム基板9をヒータ8によって800℃に加熱
保持した状態で,キャリヤーガスとしてアルゴンガスを
100ミリリットル/分を通流して該化合物を石英反応
管7に導いた。容器2から熱分解炉6までの配管は21
0℃に保持されるように保温した。
【0022】この条件下で60分間の成膜操作を行った
ところ,厚さ1100オングストロームの均一なバリウ
ムの薄膜が得られた。
【0023】容器2に装填したビス(2,2,6,6−
テトラメチル−3,5−オクタンジオナト)バリウムの
量を2gに変更した以外は,前記と全く同じ条件で成膜
操作を繰り返した。この場合にも同じく厚さが1100
オングストロームの均一なバリウムの薄膜が得られた。
すなわち,容器2に装填する原料化合物量を変えても同
厚の成膜ができた。このことは,原料化合物からの蒸発
量が処理時間中一定であり,且つ分解量も一定であるこ
とを示している。
【0024】〔実施例2〕気体酸素を酸素源14から流
量計15および弁16を経て反応管7内に100ミリリ
ットル/分の流量で追加した以外は,実施例1と同様の
処理を同じく60分間行った。その結果,原料装填量が
1gと2gの両方とも1400オングストロームの同じ
厚さの酸化バリウムの薄膜が得られた。
【0025】〔比較例1〕ビス(2,2,6,6−テト
ラメチル−3,5−オクタンジオナト)バリウムに代え
て,融点が216〜218℃のビス(ジピバロイルメタ
ナト)バリウムを使用した以外は,実施例1と同様な条
件で成膜した。その結果,60分後に原料充填量1gの
ものは厚さが1500オングストローム,また,原料充
填量2gのものは厚さが2100オングストロームのバ
リウムの薄膜が得られた。このことは,容器内原料の容
積変化にともなって,蒸発量も経時変化したことを示し
ている。
【0026】〔比較例2〕気体酸素を酸素源14から流
量計15および弁16を経て反応管7内に100ミリリ
ットル/分の流量で追加した以外は,比較例1と同様の
処理を同じく60分間行った。その結果,原料充填量1
gのものは厚さが1900オングストローム,また原料
充填量2gのものは厚さが2700オングストロームの
酸化バリウムの薄膜が得られた。
【0027】
【発明の効果】以上のように,本発明に従うβ−ジケト
ン系有機バリウム錯体は低融点で,高気化性であり,か
つ蒸発温度と分解温度がはなれていることから,CVD
法によってバリウムまたはバリウム含有物質の薄膜を製
造するためのバリウム源物質として使用する場合に,液
体状態で使用できるという優れた利点があり,またこの
ために蒸発速度が一定となるので安定した成膜速度が得
られ,しかも高速で且つ均質な成膜ができるという特徴
がある。
【0028】したがって,本発明によれば,超電導材料
や強誘電体材料などに有用なバリウムまたはバリウム含
有物質の成膜技術に多大の貢献ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱CVD法を実施する設備の機器配置例を示し
た略断面図である。
【符号の説明】
1 有機金属錯体 2 原料容器 3 恒温槽 4 不活性キャリヤーガス 5 流量計 6 熱分解炉 7 石英反応管 8 ヒータ 9 基板 10 保温層 11 冷却トラップ 12 バルブ 13 ロータリーポンプ 14 酸素源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 29/22 501 C30B 29/22 501E // C07F 3/04 C07F 3/04 H01L 21/314 H01L 21/314 A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CVD法によりバリウムまたはバリウム
    含有物質を析出させるのに使用するCVD用バリウム源
    物質であって,2,2,6,6−テトラメチル−3,5
    −オクタンジオンをバリウムの配位子とした有機バリウ
    ム錯体からなるCVD用バリウム源物質。
  2. 【請求項2】 有機バリウム錯体は化1で示される請求
    項1に記載のCVD用バリウム源物質。 【化1】
  3. 【請求項3】 有機バリウム錯体は融点が140〜15
    0℃のものである請求項1または2に記載のCVD用バ
    リウム源物質。
  4. 【請求項4】 CVD法によりバリウムまたはバリウム
    含有物質を基材上に析出させるさいに,バリウム源物質
    として2,2,6,6−テトラメチル−3,5−オクタ
    ンジオンをバリウムの配位子とした有機バリウム錯体を
    使用し,この有機バリウム錯体を融点以上の温度に加熱
    し,当該錯体の液相から当該錯体を蒸発させることを特
    徴とするCVD法によるバリウムまたはバリウム含有物
    質の成膜法。
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