(57)【要約】【課題】酸化剤との反応がなくても容易に分解されうる新たな有機金属前駆体物質及びそれを利用した金属薄膜の製造方法を提供する。【解決手段】Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２またはＩｒ（ＤＭＰＤ）２に非共有電子対を有する有機物分子として、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系列及び亜燐酸塩系列からなる群から選択された何れか一つの系列の物質が配位結合された構造を有する有機金属前駆体物質である。【選択図】図１
2007084529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式で表現されることを特徴とする有機金属前駆体物質：
【化１】
2007084529.tif 000004
ここで、Ｍは、ＲｕまたはＩｒであり、Ｙは、非共有電子対を有する有機物分子である。
【請求項２】
前記非共有電子対を有する有機物分子は、Ｏ、ＮまたはＰを含む有機物分子であることを特徴とする請求項１に記載の有機金属前駆体物質。
【請求項３】
前記非共有電子対を有する有機物分子は、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質であることを特徴とする請求項１に記載の有機金属前駆体物質。
【請求項４】
下記の化学式で表現される有機金属前駆体物質を準備するステップと、
前記有機金属前駆体物質を蒸発させてソースガスを形成するステップと、
前記ソースガスを真空チャンバ内に供給して、化学気相蒸着で基板上に金属薄膜を蒸着させるステップと、を含むことを特徴とする金属薄膜の製造方法：
【化２】
2007084529.tif 000005
ここで、Ｍは、ＲｕまたはＩｒであり、Ｙは、非共有電子対を有する有機物分子である。
【請求項５】
前記有機金属前駆体物質の蒸発は、１５０℃ないし２５０℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記金属薄膜の蒸着は、２５０℃ないし５００℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記真空チャンバ内にＨ２またはＮＨ３を含む還元性反応ガスをさらに供給して、前記還元性反応ガス雰囲気で金属薄膜を蒸着させることを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記Ｈ２ガスは、１ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給されることを特徴とする請求項７に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記ＮＨ３ガスは、５０ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給されることを特徴とする請求項７に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項１０】
前記真空チャンバ内に前記還元性反応ガスのプラズマを発生させて、前記還元性反応ガスのプラズマ雰囲気で金属薄膜を蒸着させることを特徴とする請求項７に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記化学気相蒸着は、単原子層蒸着を含むことを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項１２】
前記非共有電子対を有する有機物分子は、Ｏ、ＮまたはＰを含む有機物分子であることを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項１３】
前記非共有電子対を有する有機物分子は、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質であることを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【請求項１４】
前記有機金属前駆体物質を準備するステップは、
Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２またはＩｒ（ＤＭＰＤ）２をペンタンに溶かして第１溶液を製造するステップと、
前記第１溶液に非共有電子対を有する有機物分子として、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質を添加して第２溶液を製造するステップと、
前記第２溶液を常温で掻き混ぜて配位反応を起こすステップと、
配位反応が起こった前記第２溶液から前記ペンタンを真空蒸留させて有機金属前駆体物質を得るステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の金属薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属前駆体を利用したキャパシタ電極用金属薄膜の製造方法に係り、さらに詳細には、酸化剤との反応がなくても容易に分解されうる新たな有機金属前駆体物質及びそれを利用した金属薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ルテニウム（Ｒｕ）は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）キャパシタの電極材料、または半導体素子で銅（Ｃｕ）のような配線材料の拡散防止膜として脚光を浴びていた。しかし、このようなＲｕは、酸素のような酸化剤を利用してＲｕ前駆体を分解して初めてその蒸着が可能であるため、Ｒｕの蒸着工程中に、一般的にＲｕに酸素が閉じ込められるという問題点があった。このように、Ｒｕに閉じ込められた酸素は、前記Ｒｕと隣接した電極材料や配線材料を酸化させることによって、これらの比抵抗を増大させ、このような問題点によって従来のＲｕ電極の実用化が遅れていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を改善するためのものであって、酸化剤との反応がなくても容易に分解されうる新たな有機金属前駆体物質及びそれを利用した金属薄膜の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る有機金属前駆体物質は、下記の化学式で表現されることを特徴とする。
【化１】
2007084529.tif 000003
【０００５】
ここで、Ｍは、ＲｕまたはＩｒであり、Ｙは、非共有電子対を有する有機物分子である。
【０００６】
前記非共有電子対を有する有機物分子は、Ｏ、ＮまたはＰを含む有機物分子であって、例えば、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質である。
【０００７】
本発明に係る金属薄膜の製造方法は、前記の化学式で表現される有機金属前駆体物質を準備するステップと、前記有機金属前駆体物質を蒸発させてソースガスを形成するステップと、前記ソースガスを真空チャンバ内に供給して化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）で基板上に金属薄膜を蒸着させるステップと、を含む。ここで、前記ＣＶＤは、単原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）を含む。
【０００８】
前記有機金属前駆体物質を準備するステップは、Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２またはＩｒ（ＤＭＰＤ）２［ＤＭＰＤ：ｄｉｍｅｔｈｙｌｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ］をペンタンに溶かして第１溶液を製造するステップと、前記第１溶液に非共有電子対を有する有機物分子として、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質を添加して第２溶液を製造するステップと、前記第２溶液を常温で掻き混ぜて配位反応を起こすステップと、配位反応が起こった前記第２溶液から前記ペンタンを真空蒸留させて有機金属前駆体物質を得るステップと、を含む。
【０００９】
前記有機金属前駆体物質の蒸発は、１５０℃ないし２５０℃の温度範囲で行われ、前記金属薄膜の蒸着は、２５０℃ないし５００℃の温度範囲で行われる。
【００１０】
望ましくは、前記真空チャンバ内にＨ２またはＮＨ３を含む還元性反応ガスをさらに供給し、前記還元性反応ガス雰囲気で金属薄膜を蒸着させうる。ここで、前記Ｈ２ガスは、１ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給され、前記ＮＨ３ガスは、５０ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給される。さらに望ましくは、前記真空チャンバ内にこのような還元性反応ガスのプラズマを発生させ、前記還元性反応ガスのプラズマ雰囲気で金属薄膜を蒸着させうる。
【００１１】
前記構成を有する本発明によれば、酸化剤との反応がなくても容易に分解されうる新たな有機金属前駆体物質が得られ、これを利用して酸素を含んでいない金属薄膜が製造されうる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、酸化剤との反応がなくても容易に分解されうる新たな有機金属前駆体物質、及びそれを利用した金属薄膜の製造方法が提供される。本発明によれば、酸素のような酸化剤を利用しなくても有機金属前駆体物質を容易に分解して、基板上に金属薄膜を蒸着させうる。したがって、このように製造された金属薄膜は、酸素成分をほとんど含んでいない。本発明によって製造された金属薄膜は、酸素を含んでいないので、これを電極材料として利用するか、Ｃｕのような配線材料の拡散防止膜として利用する場合、前記電極材料または配線材料の酸化による比抵抗が増大する問題点が改善されうる。また、このように製造された金属薄膜は、従来の酸素を含んだ金属薄膜より優れた表面形状を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に有機金属前駆体物質及びそれを利用した金属薄膜の製造方法の望ましい実施例を、添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る有機金属前駆体物質の化学構造式である。ここで、Ｍは、ＲｕまたはＩｒであり、Ｙは、非共有電子対を有する有機物分子である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係る有機金属前駆体物質は、Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２のようなＣ＝Ｃ−Ｒｕ−Ｃ＝Ｃ構造の有機金属前駆体に、非共有電子対を有する有機物分子が配位結合された構造を有する。前記非共有電子対を有する有機物分子は、Ｏ、ＮまたはＰを含む有機物分子であって、例えば、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質である。図１の化学式で表現される有機金属前駆体物質は、Ｏのような酸化剤との反応がなくても容易に分解され、ＣＶＤまたはＡＬＤによる金属薄膜の製造時にソース物質として有効に利用されうる。特に、このように製造された金属薄膜は、Ｏ成分を含んでいないため、これを電極材料として利用するか、Ｃｕのような配線材料の拡散防止膜として利用する場合、前記電極材料または配線材料の酸化による比抵抗が増大する問題点が改善されうる。また、このように製造された金属薄膜は、従来のＯを含んだ金属薄膜より優れた表面形状を有する。
【００１６】
図１の化学式で表現される有機金属前駆体物質は、次のような方法により得られる。まず、Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２またはＩｒ（ＤＭＰＤ）２をペンタンに溶かして第１溶液を製造する。次いで、前記第１溶液に非共有電子対を有する有機物分子として、エーテル類、アミン類、ＴＨＦ、ホスフィン系及び亜燐酸塩系からなる群から選択された何れか一つの系列の物質を添加して第２溶液を製造する。その後、前記第２溶液を常温で掻き混ぜて配位反応を起こす。その後、配位反応が起こった前記第２溶液から前記ペンタンを真空蒸留させることによって有機金属前駆体物質を得ることができる。このような有機金属前駆体物質を揮発性溶媒に溶かして、ＣＶＤまたはＡＬＤ工程のソース物質として利用できる。
【００１７】
図２は、本発明の有機金属前駆体物質を利用した金属薄膜の製造方法を示すＣＶＤ工程図である。
【００１８】
まず、図１の化学式で表現される有機金属前駆体物質を準備した後、これを１５０℃ないし２５０℃の温度範囲で蒸発させてソースガスを形成する。その後、前記ソースガスを真空チャンバ１０内に供給して、ＣＶＤで基板２０上に金属薄膜３０を蒸着させうる。前記金属薄膜３０の蒸着は、２５０℃ないし５００℃の温度範囲で行われる。ここで、前記化学気相蒸着は、ＡＬＤを含む。
【００１９】
望ましくは、前記真空チャンバ１０内にＨ２またはＮＨ３を含む還元性反応ガスをさらに供給して、前記還元性反応ガス雰囲気で金属薄膜を蒸着させうる。ここで、前記還元性反応ガスを使用することによって、主要リガンドであるＤＭＰＤとＲｕとの結合をさらに弱化させ、したがって、蒸着工程でそれらの分解がさらに容易に行われうる。特に、このような還元性反応ガスの活性化のために、前記真空チャンバ１０内に前記還元性反応ガスのプラズマを発生させて、前記還元性反応ガスのプラズマ雰囲気で金属薄膜を蒸着させうる。ここで、前記Ｈ２ガスは、１ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給され、前記ＮＨ３ガスは、５０ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給される。
【００２０】
［実施例］
ペンタンにＲｕ前駆体であるＲｕ（ＤＭＰＤ）２  ０.２Ｍを溶かして第１溶液を製造した。その後、前記第１溶液にＴＨＦ  ０.６Ｍを添加して第２溶液を製造した後、常温で１分間掻き混ぜて配位反応を促進させた。その後、前記第２溶液からペンタンを真空蒸留させて、残留物であるＲｕ（ＤＭＰＤ）２−ＴＨＦ化合物を得た。その後、ＴＨＦを溶媒として使用して得られたＲｕ（ＤＭＰＤ）２−ＴＨＦ化合物を０.２Ｍ製造し、これを蒸着工程のソース物質として利用した。
【００２１】
前記ソース物質を１５０℃ないし２５０℃の温度範囲で蒸発させて真空チャンバ内に供給し、前記真空チャンバ内に還元性反応ガスとしてＮＨ３を５０ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍの流量で供給して、ＮＨ３雰囲気で基板上にＲｕ薄膜を蒸着した。そして、前記Ｒｕ薄膜の蒸着工程で移送ガスとしてＡｒガスを利用し、前記Ａｒガスは、５０ｓｃｃｍないし１０００ｓｃｃｍの流量で前記真空チャンバ内に供給された。
【００２２】
図３は、本発明の実施例で、蒸着温度によるＲｕ薄膜の厚さの変化を示すグラフであり、図４は、前記実施例で製造されたＲｕ薄膜のＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【００２３】
図５は、本発明の実施例で製造されたＲｕ薄膜のアニーリング温度による表面形状の変化を示すＳＥＭ写真である。
【００２４】
このような本願発明の理解を容易にするために、幾つかの模範的な実施例が説明されて図示されたが、このような実施例は、単に広範な発明を例示し、これを制限しないという点が理解され、そして、本発明は、図示及び説明された構造及び配列に限定されないという点が理解されねばならず、これは、多様な他の修正が当業者によって行われうるためである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、有機金属前駆体に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る有機金属前駆体物質の化学構造式である。
【図２】本発明の有機金属前駆体物質を利用した金属薄膜の製造方法を示すＣＶＤ工程図である。
【図３】本発明の実施例で蒸着温度によるＲｕ薄膜の厚さの変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例で製造されたＲｕ薄膜のＮＭＲ分析結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例で製造されたＲｕ薄膜のアニーリング温度による表面形状の変化を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  真空チャンバ
２０  基板
３０  金属薄膜
【図１】
2007084529.tif 000006
【図２】
2007084529.tif 000007
【図３】
2007084529.tif 000008
【図４】
2007084529.tif 000009
【図５】
2007084529.tif 000010