有機金属化合物および有機金属化合物を製造する方法
【課題】ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族化合物の改良された製造法を提供する。
【解決手段】式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である化合物の調製方法。
【解決手段】式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である化合物の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に有機金属化合物の分野に関する。特に、本発明は蒸着および金属含有フィルムのエピタキシャル成長における使用に好適な有機金属化合物の調製に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属フィルムを、様々な手段、例えば化学蒸着法（「ＣＶＤ」）、物理的蒸着法（「ＰＶＤ」）、および他のエピタキシャル技術、例えば液相エピタキシー（「ＬＰＥ」）、分子線エピタキシー（「ＭＢＥ」）、化学線エピタキシー（「ＣＢＥ」）および原子層堆積（「ＡＬＤ」）により、表面上に堆積させることができる。化学蒸着法、例えば金属有機化学蒸着法（「ＭＯＣＶＤ」）は、有機金属化合物（「前駆体」と呼ばれることが多い）を高温、すなわち室温より高い温度で、大気圧または減圧で分解することにより金属層を堆積させる。このようなＣＶＤまたはＭＯＣＶＤプロセスを用いて様々な金属を堆積させることができる。
【０００３】
半導体および電子デバイスの用途のためには、これらの有機金属化合物は、純度が高くなければならず、かつ検出可能なレベルの、ケイ素および亜鉛をはじめとする金属不純物ならびに酸素化不純物が何れも実質的にないものでなければならない。酸素化不純物は、典型的にはかかる有機金属化合物を調製するために使用される溶媒、例えばエーテル系溶媒からもたらされ、水分または酸素の他の外来性供給源からももたらされる。
【０００４】
ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属の有機金属化合物は様々な従来法により調製され得る。かかる方法は、いくつかある方法の中でも特に、ＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属ハライドをグリニャール試薬と、エーテル系溶媒中で反応させること、有機ハライドを金属溶融物と反応させること、およびトリアルキルアルミニウムを用いて金属ハライドをトランスアルキル化することを含む。トランスアルキル化反応、例えば米国特許第５，７５６，７８６号、および第６，７７０，７６９号に開示されているものは、エーテル系溶媒を回避することができるものとして特に有用である。
【特許文献１】米国特許第５，７５６，７８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７０，７６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＩＩＡ族金属トリハライド、例えばインジウムトリハライド、およびトリメチルアルミニウムを用いてトランスメチル化反応を用いる場合、この反応は移動されるメチル基に関しては有効ではない。１モルのインジウムトリハライドに関して、３モルのトリメチルアルミニウムを使用しなければならない。得られる副生成物も、所望の反応生成物であるトリメチルインジウムから分離するのが困難である。従って、ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族化合物の改良された製造法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族有機金属化合物は、ＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属ハライド化合物およびＩＩＩＡ族金属アルキル化合物を第３級アミンの存在下で反応させることにより高収率かつ高純度で調製することができることが見いだされた。典型的には、かかる反応は炭化水素溶媒中で行われる。この方法により製造される有機金属化合物は、非常に純粋であり、実質的に酸素化不純物がない。
【０００７】
本発明は、式ＲａＭｂＹｃ（式１）（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物であって、９９．９９９９％の純度を有し、０．５ｐｐｍ未満の酸素化不純物を有する化合物を提供する。
【０００８】
本発明により、前記化合物を調製する方法であって：式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式２）（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式３）（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である化合物の調製法も提供される。
【０００９】
本発明はさらに、１以上の前記化合物を含む蒸気送達装置も提供する。加えて、前記化合物を用いて１以上のＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを堆積させる方法も本発明により意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書全体にわたって使用されるように、特に他に明記しない限り、次の略号は次の意味を有する：℃＝摂氏度；ｍｏｌ＝モル；ｍｍｏｌ＝ミリモル；ｂ．ｐ．＝沸点；ｇ＝グラム；Ｌ＝リットル；μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル；ｐｐｍ＝百万分率；ｐｐｂ＝１０億分率；ｋＰａ＝キロパスカル；およびｍＬ＝ミリリットル。
【００１１】
「ハロゲン」とは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を意味し、「ハロ」とは、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨードを意味する。同様に、「ハロゲン化」とは、フッ素化、塩素化、臭素化およびヨウ素化を意味する。「アルキル」は、直鎖、分岐鎖および環状アルキルを包含する。同様に、「アルケニル」および「アルキニル」はそれぞれ直鎖、分岐鎖および環状アルケニルおよびアルキニルを包含する。「アリール」なる用語は、任意の芳香族部分、好ましくは芳香族炭化水素を意味する。本発明において用いられる場合、「ＣＶＤ」は、化学蒸着のあらゆる形態、例えば、ＭＯＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ、ＯＭＶＰＥ、ＯＭＣＶＤおよびＲＰＣＶＤを包含することを意図される。
【００１２】
特に他に記載しない限り、全ての量は重量パーセントであり、全ての比はモル比である。全ての数値範囲は境界値を含み、かかる数値範囲が合計して１００％までにされることが明らかである場合を除いては任意の順序で組み合わせ可能である。
【００１３】
式ＲａＭｂＹｃ（式１）（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物が本発明により提供される。一具体例において、ａ＝ｂである。Ｒの好適な基としては、アルキル、アルケニル、アルキニルおよびアリールが挙げられる。Ｒ基は任意に、式ＮＲ’Ｒ”（式中、Ｒ’およびＲ”は独立して、（Ｃ１−Ｃ４）アルキルから選択される）の１以上のジアルキルアミノ基で置換されていてもよい。「置換される」とは、有機基の１以上の水素がジアルキルアミノ基で置き換わっていることを意味する。典型的には、Ｒは、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル基であって、任意に１以上のジアルキルアミノ基で置換されている。Ｒ基の例としては、これらに制限されるわけではないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソ−ペンチルおよびネオ−ペンチルが挙げられる。かかる化合物は少なくとも１個のＲ基を有し、１より多く有していてもよい。化合物が１より多くのＲ基を含有する場合、かかるＲ基は同一であっても、異なっていてもよい。Ｙは（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンを表す。カルボキシレートの例としては、ホルメート、アセテートおよびプロピオネートが挙げられる。典型的には、Ｙはハロゲンであり、さらに典型的にはクロロ、ブロモまたはヨードである。１より多くのＹ基が前記化合物において存在する場合、かかるＹ基は同一であっても、異なっていてもよい。典型的には、Ｍは亜鉛、カドミウム、アルミニウム、インジウムまたはガリウムである。一具体例において、Ｍはインジウムまたはガリウムである。もう一つの具体例において、ａ＝３である。さらにもう一つの具体例において、ａ＝２およびｃ＝１である。式１の化合物がＲ基のみを含有する場合、Ｒ基は同一であっても、異なっていてもよい。すなわち、化合物はそれぞれホモレプティックであっても、ヘテロレプティックであってもよい。
【００１４】
式１の化合物の例としては、これらに制限されるわけではないが、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリ−ｎ−プロピルインジウム、トリ−イソ−プロピルインジウム、ジメチルイソ−プロピルインジウム、ジメチルエチルインジウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルインジウム、メチルジ−ｔｅｒｔ−ブチルインジウム、メチルジ−イソプロピルインジウム、ジメチルインジウムクロリド、ジメチルインジウムブロミド、ジエチルインジウムクロリド、ジ−イソ−プロピルインジウムクロリド、ジメチルインジウムアセテート、ジメチルインジウムプロピオネート、メチルインジウムジクロリド、エチルインジウムジクロリド、イソ−プロピルインジウムジクロリド、イソ−ブチルインジウムジクロリド、アリルジメチルインジウム、メチルジアリルインジウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリ−イソ−プロピルガリウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルガリウム、ジメチルガリウムクロリド、ジメチルガリウムブロミド、ジエチルガリウムクロリド、ジ−イソ−プロピルガリウムクロリド、ジメチルガリウムアセテート、ジメチルガリウムプロピオネート、メチルガリウムジクロリド、エチルガリウムジクロリド、イソ−プロピルガリウムジクロリド、イソ−ブチルガリウムジクロリド、ジメチルイソ−プロピルガリウム、ジエチルｔｅｒｔ−ブチルガリウム、アリルジメチルガリウム、メチルジ−イソ−プロピルガリウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルガリウム、ジメチルネオ−ペンチルガリウム、ｔｅｒｔ−ブチルガリウムジクロリド、メチルエチルイソプロピルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−プロピルアルミニウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、ジメチルイソ−プロピルアルミニウム、ジメチルエチルアルミニウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、メチルジ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、メチルジ−イソ−プロピルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソ−プロピルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムアセテート、ジメチルアルミニウムプロピオネート、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ｎ−プロピルアルミニウムジクロリド、アリルジメチルアルミニウム、メチルジアリルアルミニウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジ−イソ−プロピル亜鉛、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル亜鉛、ジ−イソブチル亜鉛、アリルメチル亜鉛、メチルシクロペンタジエニル亜鉛、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウム、ジ−イソ−プロピルカドミウム、アリルメチルカドミウム、メチル亜鉛クロリド、メチル亜鉛ブロミド、メチル亜鉛ヨージド、メチルカドミウムクロリド、エチルメチルカドミウム、イソ−プロピルメチルカドミウム、およびメチルシクロペンタジエニルカドミウムが挙げられる。
【００１５】
式Ｉの化合物は実質的に純粋である。一具体例において、これらの化合物は９９．９９９９％（シックスナイン）の純度を有する。また、これらの化合物は実質的に酸素化不純物を含まない。すなわち、これらは０．５ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５０ｐｐｂ以下の酸素化不純物を含有する。式１のかかる化合物は、電子および光学（オプトエレクトロニックを包含する）デバイスの製造において用いられる蒸着による金属フィルムの形成に特に有用である。かかる化合物を使用して堆積される金属フィルムは、純度が増大し、欠陥が減少し、電子移動度が増大する。
【００１６】
式１の化合物は、典型的には式２の化合物、および式３の有機基が置換した化合物を第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で使用する金属交換反応により調製される。式２の化合物は、式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）を有する。式３の化合物は式Ｒ２ｘＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）を有する。この金属交換反応において、式３の化合物の１以上のＲ２基がＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属（Ｍ１）に移され、その後対応する数のＹ１基の移動が伴う。従って、Ｍ１はＭ２の電気陰性度以上の電気陰性度を有する。かかる反応は典型的には有機溶媒を用いて行われる。さらに、かかる金属交換反応は酸素のない雰囲気中で行われる。
【００１７】
式２の好適な化合物としては、これら制限されることはないが、ＩＩＢ族金属ジハライド、アルキルＩＩＢ族金属ハライド、アルキルＩＩＩＡ族金属ジハライド、ジアルキルＩＩＩＡ族金属ハライドおよびＩＩＩＡ族金属トリハライドが挙げられる。式２の化合物の例としては、カドミウムジクロリド、二塩化亜鉛、二臭化亜鉛、アルミニウムトリクロリド、アルミニウムトリブロミド、インジウムトリクロリド、インジウムトリブロミド、インジウムトリヨージド、インジウムトリフルオリド、ガリウムトリクロリド、ガリウムトリブロミド、ガリウムトリヨージド、ガリウムトリフルオリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジ−イソ−プロピルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソ−プロピルアルミニウムジクロリド、イソ−ブチルアルミニウムジクロリド、イソ−プロピルアルミニウムジクロリド、ジメチルガリウムクロリド、ジメチルガリウムブロミド、ジエチルガリウムクロリド、ジ−イソ−プロピルガリウムクロリド、メチルガリウムジクロリド、エチルガリウムジクロリド、イソ−プロピルガリウムジクロリド、イソ−ブチルガリウムジクロリド、ジメチルインジウムクロリド、ジメチルインジウムブロミド、ジエチルインジウムクロリド、ジ−イソ−プロピルインジウムクロリド、メチルインジウムジクロリド、エチルインジウムジクロリド、イソ−プロピルインジウムジクロリド、およびイソ−ブチルインジウムジクロリドが挙げられる。一具体例において、式２の化合物は二塩化亜鉛、二臭化亜鉛、インジウムトリクロリド、インジウムトリブロミド、インジウムトリヨージド、インジウムトリフルオリド、ガリウムトリクロリド、ガリウムトリブロミド、ガリウムトリヨージド、およびガリウムトリフルオリドである。式２の化合物は一般に商業的に入手可能であるか、または当業者に周知の方法から調製することができる。
【００１８】
式２の化合物がＩＩＩＡ族金属のセスキ−Ｙ−置換化合物を包含し得ることは、当業者に理解される。かかるセスキ−Ｙ−置換された式２の化合物は、式Ｒ１３Ｍ１２Ｙ１３（式中、Ｙ１は典型的にはハロゲンである）を有する。理論により限定されることを望まないが、これらのセスキ−Ｙ−置換化合物（Ｙがハロゲンである場合は「セスキハライド」、およびＹがカルボキシレートである場合は「セスキカルボキシレート」）は一般式Ｒ１２Ｍ１Ｙ１およびＲ１Ｍ１Ｙ１２の化合物の１：１理論量比混合物と平衡にあると考えられる。Ｒ１２Ｍ１Ｙ１およびＲ１Ｍ１Ｙ１２のいずれか、または両方とも、それぞれ１または２の有機基を付加するために金属交換を受けることができる。
【００１９】
式３の任意の化合物は、Ｍ１およびＭ２が同じ電気陰性度を有する（すなわちこれらが同じ金属であるか、またはＭ１がＭ２よりも電気陰性度が高い）という条件で、式２の化合物との金属交換反応において用いることができる。ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属のうち、アルミニウムが１．６１の最も低い電気陰性度を有する（すなわち、アルミニウムが最も電気的に陽性である）。アルミニウムは任意のＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属の金属交換反応において用いることができる。他のＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属の電気陰性度は次の通りである：Ｚｎ：１．６５；Ｃｄ：１．６９；Ｉｎ：１．７８；およびＧａ：１．８１。
【００２０】
一具体例において、式３の化合物は式Ｒ２ｚＡｌＸｎ（式中、Ｒ２は（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｘはハロゲンであり、ｚ＝１〜３であり、ｎ＝０〜２、ｚ＋ｎ＝３である）を有するアルミニウム化合物である。典型的には、Ｒ２は（Ｃ１−Ｃ１０）アルキルであり、好ましくは（Ｃ１−Ｃ６）アルキルであり、さらに好ましくは（Ｃ１−Ｃ３）アルキルである。Ｘは典型的には塩素である。好適なアルミニウム化合物としては、これらに限定されるわけではないが、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−ブチルアルミニウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリドなどが挙げられる。かかるアルミニウム化合物は一般に様々な供給源から商業的に入手可能であるか、または文献において公知の様々な方法により調製することができる。
【００２１】
もう一つの具体例において、式３の化合物は、ＩＩＩＡ族金属のセスキ−Ｙ−置換化合物である。式３のセスキ−Ｙ−置換化合物は、一般式Ｒ２３Ｍ２２Ｙ２３（式中、Ｙ２は典型的にはハロゲンである）を有する。さらに別の具体例において、式２のセスキハライド、例えばアルキルインジウムセスキクロリド、および式３のセスキハライド、例えばアルキルアルミニウムセスキクロリドは金属交換反応において用いることができる。
【００２２】
式２または３のセスキハライドは、任意の好適な方法、例えば１：１の理論量比混合物の一般式Ｒ２ＭＹおよびＲＭＹ２を有する化合物の組み合わせにより調製することができる。セスキハライドを形成するための他の方法は、当業者に周知であり、文献において見いだすことができる。
【００２３】
任意の第３級アミンまたは第３級ホスフィンを本発明において好適に用いることができる。好適な第３級アミンとしてはこれらに限定されるわけではないが、一般式ＮＲ４Ｒ５Ｒ６（式中、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は独立して（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、ジ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルアミノ置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、およびフェニルから選択され、Ｒ４およびＲ５はこれらが結合している窒素と一緒になって５〜７員複素環を形成することができる）を有するものが挙げられる。かかる複素環は、芳香族であっても、非芳香族であってもよい。第３級アミンの例としては、これらに限定されるわけではないが、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−イソ−プロピルアミン、トリ−イソ−ブチルアミン、ジメチルアミノシクロヘキサン、ジエチルエアミノシクロヘキサン、ジメチルアミノシクロペンタン、ジエチルアミノシクロペンタン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−エチルピロリジン、Ｎ−ｎ−プロピルピロリジン、Ｎ−イソ−プロピルピロリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ−ｎ−プロピルピペリジン、Ｎ−イソ−プロピルピペリジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，２−ジアミノエタン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、およびその混合物が挙げられる。特に有用な第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−イソ−プロピルアミン、およびトリ−ｎ−ブチルアミンが挙げられる。一具体例において、第３級アミンはトリエチルアミンまたはトリ−ｎ−プロピルアミンである。
【００２４】
第３級ホスフィンの例としては、これらに限定されるわけではないが、一般式Ｒ７Ｒ８Ｒ９Ｐ（式中、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９は独立して、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、フェニルおよび（Ｃ１−Ｃ６）アルキル置換フェニルから選択される）のものが挙げられる。好適な第３級ホスフィンとしては、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、フェニルジメチルホスフィン、フェニルジエチルホスフィンおよびブチルジエチルホスフィンが挙げられる。
【００２５】
１より多くの第３級アミンまたは第３級ホスフィンを本発明において使用することができることを当業者は理解する。第３級アミンと第３級ホスフィンの混合物も使用することができる。かかる第３級アミンおよび第３級ホスフィンは一般に様々な供給源から商業的に入手可能である。かかる第３級アミンおよび第３級ホスフィンはそのまま使用することもできるし、あるいは使用前にさらに精製してもよい。かかる精製技術は当業者にはよく知られている。
【００２６】
様々な有機溶媒を本発明において任意に用いることができる。典型的には、かかる有機溶媒はエーテル結合などの酸素化部分を含有せず、好ましくは酸素を含有しない。有機溶媒の例としては、これらに限定されるわけではないが、炭化水素および芳香族炭化水素が挙げられる。好適な有機溶媒としては、これらに限定されるわけではないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、スクアラン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、およびその混合物が挙げられる。１より多くの有機溶媒が本発明において有利に用いられ得ることが理解される。別の具体例において、第３級アミンは有機溶媒として用いられ得る。かかる有機溶媒は一般にＡｌｄｒｉｃｈ（ミルウォーキー、ウィスコンシン）をはじめとする様々な供給源から商業的に入手可能である。かかる溶媒は、そのまま使用することもできるし、あるいは使用前に精製することもできる。
【００２７】
好ましくは、かかる有機溶媒は使用前に脱酸素化される。溶媒は、不活性ガスをパージするか、真空中で溶媒を脱気するか、またはその組み合わせをはじめとする様々な手段により脱酸素化され得る。好適な不活性ガスとしては、アルゴン、窒素およびヘリウムが挙げられ、典型的にはアルゴンまたは窒素が挙げられる。
【００２８】
使用される具体的な第３級アミン、第３級ホスフィンおよび有機溶媒は、所望される個々の式１の化合物によって決まる。例えば、有機溶媒および第３級アミンは、式１の所望の化合物よりも揮発性が高いかまたは低くなるように選択され得る。揮発性におけるかかる差により、アミンおよび有機溶媒の両方からの所望の化合物の分離がより容易になる。第３級アミン、第３級ホスフィンおよび有機溶媒の選択は当業者の能力の範囲内である。
【００２９】
一般に、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは、式３の化合物に対してほぼ化学量論的量において存在する。式２の化合物と式３の化合物とのモル比は、広範囲（例えば１：０．１から１：５）にわたって変化し得、具体的なモル比は所望の式１の化合物によって決まる。モル比の別の好適な範囲は、１：０．５〜１：２である。１：５より大きいモル比も有効であると予想される。金属交換反応から得られる式１の特定の化合物は、式２の化合物と式３の化合物のモル比を選択することにより制御することができる。すなわち、式２の化合物において置換されるＹ１基の数は使用される式３の化合物のモル数により制御することができる。
【００３０】
一具体例において、式３の化合物、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび有機溶媒は、式２の化合物との反応前に任意の順序で組み合わせることができる。さらなる具体例において、式３の化合物はまず第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンと組み合わせられて、アミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物を形成する。典型的には、アミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物は様々な温度で形成することができる。付加物を形成するための好適な温度は、周囲温度から９０℃である。式２の化合物を次にアミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物と反応させて、所望の式１の化合物を形成する。典型的には、式２の化合物は、そのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで付加物に滴下される。あるいは、付加物が式２の化合物にそのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで滴下されてもよい。式１の化合物を形成するための好適な温度は周囲温度から１００℃である。
【００３１】
もう一つ別の具体例において、式２の化合物は、式３の化合物および任意に有機溶媒と、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの添加前に組み合わせることができる。次に、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび任意に有機溶媒を滴下などにより式２の化合物および式３の化合物の混合物に添加することができる。あるいは、式２の化合物および式３の化合物の混合物を、滴下などにより第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび任意に有機溶媒に添加してもよい。
【００３２】
式１の化合物は、任意に連続的に調製することができる。例えば、式２の化合物およびアルミニウム化合物を、芳香族または脂肪族炭化水素をはじめとする好適な溶媒中第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンを含有する反応容器に独立して連続的に添加することができる。式２の化合物およびアルミニウム化合物の添加は、様々な適当な手段、例えばマスフローコントローラーの使用により制御することができる。かかる連続的プロセスにおいて、式２の化合物およびアルミニウム化合物を反応容器に添加しつつ、所望の式１の化合物を、例えば蒸留により除去することができる。さらに別の方法において、式２の化合物およびアルミニウム化合物の混合物を好適な溶媒中において第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンに添加することができる。かかる別の連続法において、式２の化合物／アルミニウム化合物混合物を反応容器に添加しつつ、所望の式１の化合物を蒸留などにより除去することができる。かかる連続操作は、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの定期的または連続的補充を必要とする。
【００３３】
式２および３の化合物は、かかる化合物が組み合わせられた場合に、セスキ−Ｙ−置換化合物が形成されるように選択することができる。第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンを次いでかかるセスキ−Ｙ−置換化合物に添加することができる。あるいは、かかるセスキ−Ｙ−置換化合物を第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンに添加することができる。かかる反応は任意に加熱され、加熱されるのが好ましい。例えば、アルキルアルミニウムジハライドは式２の化合物として使用することができ、ジアルキルアルミニウムハライドは式３の化合物として使用することができる。混合した場合、かかる化合物は典型的には式Ｒ３Ａｌ２Ｘ３（式中、Ｒはアルキルであり、Ｘはハロゲンである）のアルキルアルミニウムセスキハライドを形成する。かかるセスキハライドを第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンと、任意に加熱しながら、任意に有機溶媒の存在下で、接触させる場合、トリアルキルアルミニウムおよびアルミニウム（ＩＩＩ）ハライドが生成する。かかる方法はトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウムおよびトリブチルアルミニウムの製造に特に適している。ヘテロレプティックトリアルキルアルミニウム化合物は、かかる反応を用いて調製することもできる。「ヘテロレプティック」とは、対称的でない、すなわち、金属に結合している基の全てが同じであるわけではない有機金属化合物を意味する。
【００３４】
本発明の方法は、適当に純粋な形態で、そのまま使用することができる式１の化合物を提供する。しかしながら、このような式１の化合物は、様々な技術、例えば蒸留、昇華、および再結晶によりさらに精製することができる。本発明の方法は、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズをはじめとする金属不純物が実質的に含まれない（≦０．５ｐｐｍ）式１の化合物を提供する。式１の化合物はまた、エーテル系溶媒および酸素化有機金属をはじめとする酸素化不純物も実質的に含まれず（≦０．５ｐｐｍ）、かかる酸素化不純物は含まれないのが好ましい。
【００３５】
加えて、前記方法により金属交換反応のより有効な利用が可能になる。例えば、トリメチルインジウムを調製するために用いられる通常の金属交換反応（第３級アミンまたは第３級ホスフィンのいずれかの不存在下で行われる）は、１モルのトリクロロインジウムにつき３モルのトリメチルアルミニウムを使用する。第３級アミンまたは第３級ホスフィンの何れかを使用する本発明の方法に従って、２モルのインジウムトリクロリドおよび３モル（または２モルでも）のトリメチルアルミニウムを使用してトリメチルインジウムを調製することができる。かくして、同じ量のトリメチルアルミニウムを用いて２倍以上ものトリメチルインジウムを生成させることができる。
【００３６】
ＭがＩＩＩＡ族金属であり、１以上のハロゲンを含む式１の化合物をさらに還元して、対応する水素化化合物を形成することができる。様々な還元剤を使用することができる。特に有用な還元剤としては、これらに制限されないが、水素化ホウ素還元剤、例えば水素化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素リチウム；水素化アルミニウム還元剤、例えば水素化リチウムアルミニウムおよびＮａＡｌＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ３）２；ボラン還元剤、例えばジメチルアミンボラン、シクロヘキシルアミンボラン、モルホリンボランおよびアラン還元剤、例えば、トリメチルアミンアラン、メチルピロリジンアラン、およびジメチルエチルアミンアランが挙げられる。
【００３７】
一般に、ＩＩＩＡ族金属水素化化合物は、式１（式中、Ｙはハロゲンであり、ｃ≠０）のＩＩＩＡ族金属ハライド化合物を還元剤と有機溶媒中、任意に第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの存在下で反応させることにより調製される。かかる還元反応は、典型的にはエーテル系溶媒、特に１７５℃以上の沸点を有するエーテル系溶媒、さらに詳細には２００℃以上の沸点を有するエーテル系溶媒中で行われる。第３級アミンまたは第３級ホスフィンは前記の任意のものであってよい。任意の第３級アミンおよび／または第３級ホスフィン、有機溶媒および還元剤を、式１のＩＩＩＡ族金属ハライドとの反応の前に任意の順序で組み合わせることができる。式１の化合物は、典型的には、そのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで、アミン還元剤および／またはホスフィン還元剤混合物に滴下される。典型的には、還元は広範囲の温度、例えば周囲温度未満から９０℃までで行うことができる。
【００３８】
かかる還元反応において、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは典型的には還元される式１の化合物におけるハロゲンの数に基づいた化学量論的量で存在するが、他の好適な量も使用することができる。例えば、式１の化合物が２個のハロゲンを含む場合には、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは式１の化合物のモル量の２倍で用いられる。還元剤の量は典型的には還元される式１の化合物中のハロゲンの数に基づいた化学量論的量において存在するが、他の好適な量も使用することができる。
【００３９】
ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属のフィルムは、典型的にはまず式１の所望の金属化合物、すなわちソース化合物または前駆化合物を、堆積チャンバーに連結された出口を有するデリバリー装置（シリンダーまたはバブラー）に入れることにより堆積される。使用される個々の堆積装置によって様々なシリンダーを用いることができる。ソース化合物は典型的にはシリンダー中に液体または固体として保持される。固体ソース化合物を堆積チャンバーに輸送する前に典型的には気化または昇華させる。ソース化合物は典型的には、キャリアガスをシリンダーに通すことにより堆積チャンバーに輸送される。好適なキャリアガスとしては、窒素、水素、およびその混合物が挙げられる。一般に、キャリアガスはソース化合物の表面下に導入され、ソース化合物を通って泡だってその上のヘッドスペースに上昇し、キャリアガス中にソース化合物の蒸気を運び去りまたは輸送する。運び去りまたは輸送された蒸気を次に堆積チャンバーに通す。
【００４０】
堆積チャンバーは、典型的にはその中で少なくとも１つ（可能ならば多く）の基体が配置される加熱容器である。堆積チャンバーは、典型的にはチャンバーから副生成物を抜き取るため、および適するならば減圧をもたらすために真空ポンプに連結された出口を有する。ＭＯＣＶＤは大気圧または減圧で行うことができる。堆積チャンバーは、ソース化合物の分解を誘発するために十分高い温度で維持される。典型的な堆積チャンバー温度は、約３００℃から約１０００℃であり、選択される正確な温度は、有効な堆積を提供するために最適化される。任意に、堆積チャンバー中の温度は、基体が高温に維持されるか、あるいは他のエネルギー、例えばラジオ周波数（ＲＦ）エネルギーがＲＦ供給源により生成する場合には、全体として低下させることができる。
【００４１】
電子装置製造の場合において、堆積のために好適な基体は、ケイ素、ヒ化ガリウム、インジウム燐、および他の好適な基体である。かかる基体は、集積回路、発光ダイオード、光学装置および電子光学装置の製造において特に有用である。
【００４２】
堆積は、所望の性質を有するフィルムを製造するために望ましいだけ長く続けられる。典型的には、フィルム厚は、堆積が停止した時に数百から数千オングストロームまたはそれ以上である。
【００４３】
式１の本発明の化合物は、ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属（その合金を包含する）を含む任意のフィルムの堆積において有用である。好適なフィルムとしては、これらに限定されないが、インジウム、インジウム−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物、インジウム−ガリウム−アルミニウム−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物／ガリウム−ヒ化物／アルミニウム−ガリウム−ヒ化物、ガリウム−窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、インジウム−ヒ化物、インジウム−アンチモン化物、インジウム−ヒ化物−ビスマス化物、亜鉛−セレン化物、カドミウム−テルル化物およびカドミウム−水銀−テルル化物が挙げられる。
【００４４】
従って、本発明はＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを基体上に堆積させるための方法であって：ａ）式１の化合物を気相において、基体を含む堆積チャンバーに輸送する工程；ｂ）堆積チャンバー中の式１の化合物を分解する工程；およびｃ）ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを基体上に堆積させる工程を含む方法を提供する。
【００４５】
次の実施例は、本発明の様々な態様を説明することを意図されるが、本発明の範囲を限定することを意図されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
ガリウムトリクロリド（１５６ｇ、０．８８モル）を新たに脱気されたトルエン（１４０ｍＬ）中に溶解させ、脱気されたトリエチルアミン（１３７ｇ、１．３６モル）およびトリメチルアルミニウム（９８ｇ、１．３６モル）を２５℃で混合することにより調製された付加物に撹拌しながら滴下した。反応は発熱反応であることが判明し、反応マスを８０℃未満に維持した。添加完了後、反応混合物を１時間１００℃で撹拌した。大気圧での分別蒸留により、５６℃で沸騰するフラクションとして、粗生成物、トリメチルガリウム（８２ｇ、８１％）を得た。フーリエ変換核磁気共鳴分析法（「ＦＴ−ＮＭＲ」）および誘導結合プラズマ発光分光分析（「ＩＣＰ−ＯＥＳ」）技術をそれぞれ用いた有機および金属不純物の不在についての分析により、最終生成物を基準試料と比較した。
【実施例２】
【００４７】
ニートのトリエチルアルミニウム（７４５ｇ、６．５３モル）を、脱気したトリプロピルアミン（９４４ｇ、６．６０モル）に室温で撹拌しながら滴下した。得られる付加物を数時間減圧で撹拌し、次いでニートのガリウムトリクロリド（７３０ｇ、４．１５モル）粉末に添加した。添加速度を調節することにより反応温度を１００℃未満に維持した。添加が完了したら、反応混合物を２時間１００℃で撹拌した。減圧蒸留により、７６〜７８℃で沸騰するフラクション（６０ｔｏｒｒ、８ｋＰａ）として粗生成物を分離した。トリエチルガリウムの、最終生成物の収量は、６００ｇ（９２％）であることが判明した。それぞれＦＴ−ＮＭＲおよびＩＣＰ−ＯＥＳ技術を用いた有機および金属不純物の不在についての分析により、最終生成物を基準サンプルと比較した。
【実施例３】
【００４８】
ガリウムトリクロリド（２９ｇ、０．１６モル）を脱気されたトルエン（２０ｍＬ）中に溶解させ、撹拌しながら塩化ジメチルアルミニウム（４６ｇ、０．４９モル）に滴下した。反応は、初期の添加中は発熱であることが判明した。冷却して、脱気されたトリエチルアミン（５０ｇ、０．４９モル）を反応混合物に滴下した。反応フラスコを次いでさらに１時間１００℃で加熱した。粗生成物を次いで大気圧でＶｉｇｒｅｕｘカラムにより蒸留した。５５〜７９℃以内で沸騰するフラクションを粗生成物として集めた。これにより、ＮＭＲスペクトル（４００ＭＨｚ）によると、トリメチルガリウムおよびトルエンを８．４：１のモル比で含有する正味１７ｇの物質が得られた。こうして、粗トリメチルガリウムの収量は１５．５ｇ（８２％）であった。
【実施例４】
【００４９】
二塩化亜鉛（６８ｇ、０．５モル）の、脱気されたトルエン（１００ｍＬ）中の撹拌懸濁液に、トリメチルアルミニウム（３７ｇ、０．５１モル）、トリエチルアミン（５２ｇ、０．５１モル）およびトルエン（６０ｍＬ）を混合することにより調製される付加物の溶液を滴下した。添加が完了すると、予想される生成物であるジメチル亜鉛は大気圧でＶｉｇｒｅｕｘカラムを用いて蒸留され、高収率で得られると予想される。
【実施例５】
【００５０】
カドミウムジクロリド（９２ｇ、０．５モル）の、脱気された直鎖アルキルベンゼン（１００ｍＬ）中の撹拌懸濁液に、ジメチルアルミニウムクロリド（９４ｇ、１．０１モル）、トリプロピルアミン（１４５ｇ、１．０１モル）および直鎖アルキルベンゼン（１００ｍＬ）を混合することにより調製される付加物の溶液を滴下する。添加が完了したら、予想される生成物であるジメチルカドミウムは充填された蒸留塔を用いて大気圧で蒸留され、高収率で得られると考えられる。
【実施例６】
【００５１】
次の表中の生成物は、前記手順の１以上を用いて製造されると予想される。使用される出発物質および手順を表に記載する。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表において、次の略号を使用する：Ｍｅ＝メチル；Ｅｔ＝エチル；Ｐｒ＝プロピル；Ｂｕ＝ブチル、ＯＡｃ＝アセテート；ＤＭＡＰ＝ジメチルアミノプロピル；Ｃｐ＝シクロペンタジエニル；ｉ−＝イソ；ｎ−＝ノルマル；ｔ−＝ターシャリー。
【実施例７】
【００５４】
インジウムトリクロリド（７７ｇ、０．３５モル）を、脱気された直鎖アルキルベンゼン（２００ｍＬ）中に分散させ、この懸濁液に撹拌しながらメチルアルミニウムジクロリド（４０ｇ、０．３５モル）、ジメチルアルミニウムクロリド（３２ｇ、０．３５モル）およびトリヘキシルアミン（２４０ｍＬ、１９１ｇ、０．７モル）の混合物を滴下した。反応は若干激しく、発熱を伴うことが予想され、反応マスを適当に冷却し、制御して添加することがアルキル交換を首尾良く行うのに重要であることが予想される。試薬の添加完了後、反応マスを９０〜１００℃に１時間加熱する。副生成物はアルミニウムトリクロリド−トリヘキシルアミン複合体と少量（１０％未満）のメチルアルミニウムジクロリド−トリヘキシルアミンであると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、真空中での昇華によりさらに精製されることが予想される。トリメチルインジウムは高収率で、酸素化有機および金属不純物を、ＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例８】
【００５５】
メチルインジウムジクロリド（９０ｇ、０．４５モル）、ジメチルインジウムクロリド（８０ｇ、０．４５モル）、およびトリブチルアミン（８５ｇ、０．４６モル）の混合物に、撹拌しながらニートのトリメチルアルミニウム（４５ｍＬ、３４ｇ、０．４６モル）を滴下した。反応は発熱であると予想される。試薬の添加完了後、反応マスを９０〜１００℃に１時間加熱する。副生成物は、アルミニウムトリクロリド−トリブチルアミン複合体と少量のメチルアルミニウムジクロリド−トリブチルアミンであると予想される。粗生成物は、バキュームトランスファーにより得られ、真空中での昇華によりさらに精製されると予想される。トリメチルインジウムは高収率で、ＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満の酸素化有機および金属不純物を含有すると予想される。
【実施例９】
【００５６】
メチルインジウムジクロリド（６０ｇ、０．３０モル）を脱気されたスクアラン（２５０ｍＬ）中に分散させ、この懸濁液に撹拌しながらトリ−イソプロピルアルミニウム（４７ｇ、０．３０モル）とトリブチルアミン（７０ｍＬ、５５ｇ、０．３０モル）の付加物を滴下した。反応は若干激しく、発熱を伴うと予想される。従って、反応マスを適当に冷却し、有機アルミニウム付加物の制御された添加が、所望のアルキル交換を首尾良く行うのに重要であると予想される。試薬の添加完了後、反応マスを８０〜９０℃に１時間加熱する。副生成物は、イソプロピルアルミニウムジクロリド−トリブチルアミン複合体と少量のアルミニウムトリクロリド−トリブチルアミン複合体であると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、減圧蒸留によりさらに精製されると予想される。ジイソプロピルメチルインジウムは高収率で得られ、酸素化有機および金属不純物をＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例１０】
【００５７】
７０〜９０℃に維持されたメチルアルミニウムジクロリド（４５ｇ、０．４０モル）、ジメチルアルミニウムクロリド（３７ｇ、０．４０モル）、および直鎖アルキルベンゼン（２００ｍＬ）の混合物に、トリオクチルアミン（１３５ｍＬ、１１０ｇ、０．４２モル）を素速く撹拌しながら滴下する。反応はゆっくりと進行し、トリメチルアルミニウムおよびトリクロロアルミニウムとトリオクチルアミンの複合体を生成すると予想される。添加が完了すると、反応マスを１００℃に２時間加熱して、反応を確実に完了させる。副生成物は、少量のメチルアルミニウムジクロリド−トリオクチルアミン複合体を含有すると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、充填された蒸留塔を用いた減圧蒸留によりさらに精製されると予想される。トリメチルアルミニウムは高収率で得られ、酸素化有機および金属不純物をＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例１１】
【００５８】
ドープされていないＧａＡｓ層の堆積を、商業的な低温壁（ｃｏｌｄ−ｗａｌｌ）、垂直チャンバー（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｍｂｅｒ）、および大気圧で作動し、グロースあたり１ウェハを収容する誘導加温されたＭＯＣＶＤリアクター中で行った。６μｍの厚さを有する薄いＧａＡｓ層を、約２００μｍの厚さを有するＧａＡｓ基体上、６２０℃で標準的ＭＯＣＶＤ技術により堆積させた。基体を標準的脱脂技術によりあらかじめ化学的に処理した。ガリウム供給源はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）であり、ヒ素ガスをヒ素供給源として使用した。キャリアガス希釈剤、水素を、１５０のＶ／ＩＩＩ比（すなわち、ヒ素／ガリウム比）をもたらすフロー比で使用した。水素化物原料、ヒ素を別のラインにより導入した。反応物質を６２０℃に加熱されたＧａＡｓ基体上で分解させた。ＧａＡｓのエピタキシャル層を、３００および７７Ｋの両方での電子移動度およびキャリア濃度の標準的ファンデルパウホール効果（ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ）測定により分析した。２つの別個の商業的供給源（ＡおよびＢ）の半導体グレードのＴＥＧを、実施例２の手順により得られたＴＥＧ生成物の比較評価のために、同じフィルム成長条件下で使用した。次の表に示すように、優れた電気的性質、すなわち、高い電子移動度および低いキャリア濃度が、実施例２の手順により生成されたＴＥＧを用いて達成された。
【００５９】
【表２】
【実施例１２】
【００６０】
コンデンサーおよび磁気撹拌棒を備えたフラスコ中で撹拌されたインジウム金属（５ｇ、４４モル）のスクアラン（２０ｍＬ）中の懸濁液に、ヨードメタン（９．３ｇ、６６ミリモル）を滴下して、メチルインジウムセスキヨージドを合成した。反応を窒素雰囲気下で行った。反応は、反応マスを１１０℃に加熱した後にだけ開始することが判明した。加熱を２時間続け、内容物を冷却した。反応混合物を１Ｈ ＦＴ−ＮＭＲにより分析し、トリメチルインジウムの存在が示された。サイフォン技術を用いてトリメチルアルミニウム（４．７ｇ、６６ミリモル）の付加物およびトリプロピルアミン（９．４ｇ、６６ミリモル）を反応混合物に滴下した。反応混合物を９０℃に１時間加熱した。バキュームトランスファーを用いて生成物を単離する試みを行った。形成され得るトリメチルインジウムを検出するために、粗生成物をＦＴ−ＮＭＲにより分析した。分析により、粗生成物はトリメチルインジウム、過剰のトリメチルアルミニウム−トリプロピルアミン付加物、およびスクアランからなることが示された。
【００６１】
比較例
コンデンサーおよび磁気撹拌棒を備えたフラスコ中、インジウム金属（５ｇ、４４ミリモル）の直鎖アルキルベンゼン（２０ｍＬ）中の懸濁液に、ヨードメタン（１０ｇ、６４ミリモル）を滴下して、エチルインジウムセスキヨージドを合成した。反応を窒素雰囲気下で行った。反応マスを１１０℃に加熱した後にのみ反応が開始することが判明した。加熱を２時間続け、内容物を冷却した。サイフォン技術を用いてトリメチルアルミニウム（３ｇ、４２ミリモル）を反応混合物に滴下した。バキュームトランスファーを用いて生成物を単離する試みを行った。形成される可能性のあるトリメチルインジウムを検出するために、粗生成物をＦＴ−ＮＭＲにより分析した。分析により、粗生成物はトリメチルアルミニウム、ヨードメタンおよび直鎖アルキルベンゼンからなることが示された。トリメチルインジウムは粗生成物において検出されなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に有機金属化合物の分野に関する。特に、本発明は蒸着および金属含有フィルムのエピタキシャル成長における使用に好適な有機金属化合物の調製に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属フィルムを、様々な手段、例えば化学蒸着法（「ＣＶＤ」）、物理的蒸着法（「ＰＶＤ」）、および他のエピタキシャル技術、例えば液相エピタキシー（「ＬＰＥ」）、分子線エピタキシー（「ＭＢＥ」）、化学線エピタキシー（「ＣＢＥ」）および原子層堆積（「ＡＬＤ」）により、表面上に堆積させることができる。化学蒸着法、例えば金属有機化学蒸着法（「ＭＯＣＶＤ」）は、有機金属化合物（「前駆体」と呼ばれることが多い）を高温、すなわち室温より高い温度で、大気圧または減圧で分解することにより金属層を堆積させる。このようなＣＶＤまたはＭＯＣＶＤプロセスを用いて様々な金属を堆積させることができる。
【０００３】
半導体および電子デバイスの用途のためには、これらの有機金属化合物は、純度が高くなければならず、かつ検出可能なレベルの、ケイ素および亜鉛をはじめとする金属不純物ならびに酸素化不純物が何れも実質的にないものでなければならない。酸素化不純物は、典型的にはかかる有機金属化合物を調製するために使用される溶媒、例えばエーテル系溶媒からもたらされ、水分または酸素の他の外来性供給源からももたらされる。
【０００４】
ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属の有機金属化合物は様々な従来法により調製され得る。かかる方法は、いくつかある方法の中でも特に、ＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属ハライドをグリニャール試薬と、エーテル系溶媒中で反応させること、有機ハライドを金属溶融物と反応させること、およびトリアルキルアルミニウムを用いて金属ハライドをトランスアルキル化することを含む。トランスアルキル化反応、例えば米国特許第５，７５６，７８６号、および第６，７７０，７６９号に開示されているものは、エーテル系溶媒を回避することができるものとして特に有用である。
【特許文献１】米国特許第５，７５６，７８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７０，７６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＩＩＡ族金属トリハライド、例えばインジウムトリハライド、およびトリメチルアルミニウムを用いてトランスメチル化反応を用いる場合、この反応は移動されるメチル基に関しては有効ではない。１モルのインジウムトリハライドに関して、３モルのトリメチルアルミニウムを使用しなければならない。得られる副生成物も、所望の反応生成物であるトリメチルインジウムから分離するのが困難である。従って、ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族化合物の改良された製造法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族有機金属化合物は、ＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属ハライド化合物およびＩＩＩＡ族金属アルキル化合物を第３級アミンの存在下で反応させることにより高収率かつ高純度で調製することができることが見いだされた。典型的には、かかる反応は炭化水素溶媒中で行われる。この方法により製造される有機金属化合物は、非常に純粋であり、実質的に酸素化不純物がない。
【０００７】
本発明は、式ＲａＭｂＹｃ（式１）（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物であって、９９．９９９９％の純度を有し、０．５ｐｐｍ未満の酸素化不純物を有する化合物を提供する。
【０００８】
本発明により、前記化合物を調製する方法であって：式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式２）（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式３）（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である化合物の調製法も提供される。
【０００９】
本発明はさらに、１以上の前記化合物を含む蒸気送達装置も提供する。加えて、前記化合物を用いて１以上のＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを堆積させる方法も本発明により意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書全体にわたって使用されるように、特に他に明記しない限り、次の略号は次の意味を有する：℃＝摂氏度；ｍｏｌ＝モル；ｍｍｏｌ＝ミリモル；ｂ．ｐ．＝沸点；ｇ＝グラム；Ｌ＝リットル；μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル；ｐｐｍ＝百万分率；ｐｐｂ＝１０億分率；ｋＰａ＝キロパスカル；およびｍＬ＝ミリリットル。
【００１１】
「ハロゲン」とは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を意味し、「ハロ」とは、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨードを意味する。同様に、「ハロゲン化」とは、フッ素化、塩素化、臭素化およびヨウ素化を意味する。「アルキル」は、直鎖、分岐鎖および環状アルキルを包含する。同様に、「アルケニル」および「アルキニル」はそれぞれ直鎖、分岐鎖および環状アルケニルおよびアルキニルを包含する。「アリール」なる用語は、任意の芳香族部分、好ましくは芳香族炭化水素を意味する。本発明において用いられる場合、「ＣＶＤ」は、化学蒸着のあらゆる形態、例えば、ＭＯＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ、ＯＭＶＰＥ、ＯＭＣＶＤおよびＲＰＣＶＤを包含することを意図される。
【００１２】
特に他に記載しない限り、全ての量は重量パーセントであり、全ての比はモル比である。全ての数値範囲は境界値を含み、かかる数値範囲が合計して１００％までにされることが明らかである場合を除いては任意の順序で組み合わせ可能である。
【００１３】
式ＲａＭｂＹｃ（式１）（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物が本発明により提供される。一具体例において、ａ＝ｂである。Ｒの好適な基としては、アルキル、アルケニル、アルキニルおよびアリールが挙げられる。Ｒ基は任意に、式ＮＲ’Ｒ”（式中、Ｒ’およびＲ”は独立して、（Ｃ１−Ｃ４）アルキルから選択される）の１以上のジアルキルアミノ基で置換されていてもよい。「置換される」とは、有機基の１以上の水素がジアルキルアミノ基で置き換わっていることを意味する。典型的には、Ｒは、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル基であって、任意に１以上のジアルキルアミノ基で置換されている。Ｒ基の例としては、これらに制限されるわけではないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソ−ペンチルおよびネオ−ペンチルが挙げられる。かかる化合物は少なくとも１個のＲ基を有し、１より多く有していてもよい。化合物が１より多くのＲ基を含有する場合、かかるＲ基は同一であっても、異なっていてもよい。Ｙは（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンを表す。カルボキシレートの例としては、ホルメート、アセテートおよびプロピオネートが挙げられる。典型的には、Ｙはハロゲンであり、さらに典型的にはクロロ、ブロモまたはヨードである。１より多くのＹ基が前記化合物において存在する場合、かかるＹ基は同一であっても、異なっていてもよい。典型的には、Ｍは亜鉛、カドミウム、アルミニウム、インジウムまたはガリウムである。一具体例において、Ｍはインジウムまたはガリウムである。もう一つの具体例において、ａ＝３である。さらにもう一つの具体例において、ａ＝２およびｃ＝１である。式１の化合物がＲ基のみを含有する場合、Ｒ基は同一であっても、異なっていてもよい。すなわち、化合物はそれぞれホモレプティックであっても、ヘテロレプティックであってもよい。
【００１４】
式１の化合物の例としては、これらに制限されるわけではないが、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリ−ｎ−プロピルインジウム、トリ−イソ−プロピルインジウム、ジメチルイソ−プロピルインジウム、ジメチルエチルインジウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルインジウム、メチルジ−ｔｅｒｔ−ブチルインジウム、メチルジ−イソプロピルインジウム、ジメチルインジウムクロリド、ジメチルインジウムブロミド、ジエチルインジウムクロリド、ジ−イソ−プロピルインジウムクロリド、ジメチルインジウムアセテート、ジメチルインジウムプロピオネート、メチルインジウムジクロリド、エチルインジウムジクロリド、イソ−プロピルインジウムジクロリド、イソ−ブチルインジウムジクロリド、アリルジメチルインジウム、メチルジアリルインジウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリ−イソ−プロピルガリウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルガリウム、ジメチルガリウムクロリド、ジメチルガリウムブロミド、ジエチルガリウムクロリド、ジ−イソ−プロピルガリウムクロリド、ジメチルガリウムアセテート、ジメチルガリウムプロピオネート、メチルガリウムジクロリド、エチルガリウムジクロリド、イソ−プロピルガリウムジクロリド、イソ−ブチルガリウムジクロリド、ジメチルイソ−プロピルガリウム、ジエチルｔｅｒｔ−ブチルガリウム、アリルジメチルガリウム、メチルジ−イソ−プロピルガリウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルガリウム、ジメチルネオ−ペンチルガリウム、ｔｅｒｔ−ブチルガリウムジクロリド、メチルエチルイソプロピルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−プロピルアルミニウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、ジメチルイソ−プロピルアルミニウム、ジメチルエチルアルミニウム、ジメチルｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、メチルジ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、メチルジ−イソ−プロピルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソ−プロピルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムアセテート、ジメチルアルミニウムプロピオネート、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ｎ−プロピルアルミニウムジクロリド、アリルジメチルアルミニウム、メチルジアリルアルミニウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジ−イソ−プロピル亜鉛、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル亜鉛、ジ−イソブチル亜鉛、アリルメチル亜鉛、メチルシクロペンタジエニル亜鉛、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウム、ジ−イソ−プロピルカドミウム、アリルメチルカドミウム、メチル亜鉛クロリド、メチル亜鉛ブロミド、メチル亜鉛ヨージド、メチルカドミウムクロリド、エチルメチルカドミウム、イソ−プロピルメチルカドミウム、およびメチルシクロペンタジエニルカドミウムが挙げられる。
【００１５】
式Ｉの化合物は実質的に純粋である。一具体例において、これらの化合物は９９．９９９９％（シックスナイン）の純度を有する。また、これらの化合物は実質的に酸素化不純物を含まない。すなわち、これらは０．５ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５０ｐｐｂ以下の酸素化不純物を含有する。式１のかかる化合物は、電子および光学（オプトエレクトロニックを包含する）デバイスの製造において用いられる蒸着による金属フィルムの形成に特に有用である。かかる化合物を使用して堆積される金属フィルムは、純度が増大し、欠陥が減少し、電子移動度が増大する。
【００１６】
式１の化合物は、典型的には式２の化合物、および式３の有機基が置換した化合物を第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で使用する金属交換反応により調製される。式２の化合物は、式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢまたはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）を有する。式３の化合物は式Ｒ２ｘＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）を有する。この金属交換反応において、式３の化合物の１以上のＲ２基がＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属（Ｍ１）に移され、その後対応する数のＹ１基の移動が伴う。従って、Ｍ１はＭ２の電気陰性度以上の電気陰性度を有する。かかる反応は典型的には有機溶媒を用いて行われる。さらに、かかる金属交換反応は酸素のない雰囲気中で行われる。
【００１７】
式２の好適な化合物としては、これら制限されることはないが、ＩＩＢ族金属ジハライド、アルキルＩＩＢ族金属ハライド、アルキルＩＩＩＡ族金属ジハライド、ジアルキルＩＩＩＡ族金属ハライドおよびＩＩＩＡ族金属トリハライドが挙げられる。式２の化合物の例としては、カドミウムジクロリド、二塩化亜鉛、二臭化亜鉛、アルミニウムトリクロリド、アルミニウムトリブロミド、インジウムトリクロリド、インジウムトリブロミド、インジウムトリヨージド、インジウムトリフルオリド、ガリウムトリクロリド、ガリウムトリブロミド、ガリウムトリヨージド、ガリウムトリフルオリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジ−イソ−プロピルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソ−プロピルアルミニウムジクロリド、イソ−ブチルアルミニウムジクロリド、イソ−プロピルアルミニウムジクロリド、ジメチルガリウムクロリド、ジメチルガリウムブロミド、ジエチルガリウムクロリド、ジ−イソ−プロピルガリウムクロリド、メチルガリウムジクロリド、エチルガリウムジクロリド、イソ−プロピルガリウムジクロリド、イソ−ブチルガリウムジクロリド、ジメチルインジウムクロリド、ジメチルインジウムブロミド、ジエチルインジウムクロリド、ジ−イソ−プロピルインジウムクロリド、メチルインジウムジクロリド、エチルインジウムジクロリド、イソ−プロピルインジウムジクロリド、およびイソ−ブチルインジウムジクロリドが挙げられる。一具体例において、式２の化合物は二塩化亜鉛、二臭化亜鉛、インジウムトリクロリド、インジウムトリブロミド、インジウムトリヨージド、インジウムトリフルオリド、ガリウムトリクロリド、ガリウムトリブロミド、ガリウムトリヨージド、およびガリウムトリフルオリドである。式２の化合物は一般に商業的に入手可能であるか、または当業者に周知の方法から調製することができる。
【００１８】
式２の化合物がＩＩＩＡ族金属のセスキ−Ｙ−置換化合物を包含し得ることは、当業者に理解される。かかるセスキ−Ｙ−置換された式２の化合物は、式Ｒ１３Ｍ１２Ｙ１３（式中、Ｙ１は典型的にはハロゲンである）を有する。理論により限定されることを望まないが、これらのセスキ−Ｙ−置換化合物（Ｙがハロゲンである場合は「セスキハライド」、およびＹがカルボキシレートである場合は「セスキカルボキシレート」）は一般式Ｒ１２Ｍ１Ｙ１およびＲ１Ｍ１Ｙ１２の化合物の１：１理論量比混合物と平衡にあると考えられる。Ｒ１２Ｍ１Ｙ１およびＲ１Ｍ１Ｙ１２のいずれか、または両方とも、それぞれ１または２の有機基を付加するために金属交換を受けることができる。
【００１９】
式３の任意の化合物は、Ｍ１およびＭ２が同じ電気陰性度を有する（すなわちこれらが同じ金属であるか、またはＭ１がＭ２よりも電気陰性度が高い）という条件で、式２の化合物との金属交換反応において用いることができる。ＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属のうち、アルミニウムが１．６１の最も低い電気陰性度を有する（すなわち、アルミニウムが最も電気的に陽性である）。アルミニウムは任意のＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属の金属交換反応において用いることができる。他のＩＩＢ族およびＩＩＩＡ族金属の電気陰性度は次の通りである：Ｚｎ：１．６５；Ｃｄ：１．６９；Ｉｎ：１．７８；およびＧａ：１．８１。
【００２０】
一具体例において、式３の化合物は式Ｒ２ｚＡｌＸｎ（式中、Ｒ２は（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｘはハロゲンであり、ｚ＝１〜３であり、ｎ＝０〜２、ｚ＋ｎ＝３である）を有するアルミニウム化合物である。典型的には、Ｒ２は（Ｃ１−Ｃ１０）アルキルであり、好ましくは（Ｃ１−Ｃ６）アルキルであり、さらに好ましくは（Ｃ１−Ｃ３）アルキルである。Ｘは典型的には塩素である。好適なアルミニウム化合物としては、これらに限定されるわけではないが、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−プロピルアルミニウム、トリ−イソ−ブチルアルミニウム、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリドなどが挙げられる。かかるアルミニウム化合物は一般に様々な供給源から商業的に入手可能であるか、または文献において公知の様々な方法により調製することができる。
【００２１】
もう一つの具体例において、式３の化合物は、ＩＩＩＡ族金属のセスキ−Ｙ−置換化合物である。式３のセスキ−Ｙ−置換化合物は、一般式Ｒ２３Ｍ２２Ｙ２３（式中、Ｙ２は典型的にはハロゲンである）を有する。さらに別の具体例において、式２のセスキハライド、例えばアルキルインジウムセスキクロリド、および式３のセスキハライド、例えばアルキルアルミニウムセスキクロリドは金属交換反応において用いることができる。
【００２２】
式２または３のセスキハライドは、任意の好適な方法、例えば１：１の理論量比混合物の一般式Ｒ２ＭＹおよびＲＭＹ２を有する化合物の組み合わせにより調製することができる。セスキハライドを形成するための他の方法は、当業者に周知であり、文献において見いだすことができる。
【００２３】
任意の第３級アミンまたは第３級ホスフィンを本発明において好適に用いることができる。好適な第３級アミンとしてはこれらに限定されるわけではないが、一般式ＮＲ４Ｒ５Ｒ６（式中、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は独立して（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、ジ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルアミノ置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、およびフェニルから選択され、Ｒ４およびＲ５はこれらが結合している窒素と一緒になって５〜７員複素環を形成することができる）を有するものが挙げられる。かかる複素環は、芳香族であっても、非芳香族であってもよい。第３級アミンの例としては、これらに限定されるわけではないが、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−イソ−プロピルアミン、トリ−イソ−ブチルアミン、ジメチルアミノシクロヘキサン、ジエチルエアミノシクロヘキサン、ジメチルアミノシクロペンタン、ジエチルアミノシクロペンタン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−エチルピロリジン、Ｎ−ｎ−プロピルピロリジン、Ｎ−イソ−プロピルピロリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ−ｎ−プロピルピペリジン、Ｎ−イソ−プロピルピペリジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，２−ジアミノエタン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、およびその混合物が挙げられる。特に有用な第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−イソ−プロピルアミン、およびトリ−ｎ−ブチルアミンが挙げられる。一具体例において、第３級アミンはトリエチルアミンまたはトリ−ｎ−プロピルアミンである。
【００２４】
第３級ホスフィンの例としては、これらに限定されるわけではないが、一般式Ｒ７Ｒ８Ｒ９Ｐ（式中、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９は独立して、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、フェニルおよび（Ｃ１−Ｃ６）アルキル置換フェニルから選択される）のものが挙げられる。好適な第３級ホスフィンとしては、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、フェニルジメチルホスフィン、フェニルジエチルホスフィンおよびブチルジエチルホスフィンが挙げられる。
【００２５】
１より多くの第３級アミンまたは第３級ホスフィンを本発明において使用することができることを当業者は理解する。第３級アミンと第３級ホスフィンの混合物も使用することができる。かかる第３級アミンおよび第３級ホスフィンは一般に様々な供給源から商業的に入手可能である。かかる第３級アミンおよび第３級ホスフィンはそのまま使用することもできるし、あるいは使用前にさらに精製してもよい。かかる精製技術は当業者にはよく知られている。
【００２６】
様々な有機溶媒を本発明において任意に用いることができる。典型的には、かかる有機溶媒はエーテル結合などの酸素化部分を含有せず、好ましくは酸素を含有しない。有機溶媒の例としては、これらに限定されるわけではないが、炭化水素および芳香族炭化水素が挙げられる。好適な有機溶媒としては、これらに限定されるわけではないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、スクアラン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、およびその混合物が挙げられる。１より多くの有機溶媒が本発明において有利に用いられ得ることが理解される。別の具体例において、第３級アミンは有機溶媒として用いられ得る。かかる有機溶媒は一般にＡｌｄｒｉｃｈ（ミルウォーキー、ウィスコンシン）をはじめとする様々な供給源から商業的に入手可能である。かかる溶媒は、そのまま使用することもできるし、あるいは使用前に精製することもできる。
【００２７】
好ましくは、かかる有機溶媒は使用前に脱酸素化される。溶媒は、不活性ガスをパージするか、真空中で溶媒を脱気するか、またはその組み合わせをはじめとする様々な手段により脱酸素化され得る。好適な不活性ガスとしては、アルゴン、窒素およびヘリウムが挙げられ、典型的にはアルゴンまたは窒素が挙げられる。
【００２８】
使用される具体的な第３級アミン、第３級ホスフィンおよび有機溶媒は、所望される個々の式１の化合物によって決まる。例えば、有機溶媒および第３級アミンは、式１の所望の化合物よりも揮発性が高いかまたは低くなるように選択され得る。揮発性におけるかかる差により、アミンおよび有機溶媒の両方からの所望の化合物の分離がより容易になる。第３級アミン、第３級ホスフィンおよび有機溶媒の選択は当業者の能力の範囲内である。
【００２９】
一般に、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは、式３の化合物に対してほぼ化学量論的量において存在する。式２の化合物と式３の化合物とのモル比は、広範囲（例えば１：０．１から１：５）にわたって変化し得、具体的なモル比は所望の式１の化合物によって決まる。モル比の別の好適な範囲は、１：０．５〜１：２である。１：５より大きいモル比も有効であると予想される。金属交換反応から得られる式１の特定の化合物は、式２の化合物と式３の化合物のモル比を選択することにより制御することができる。すなわち、式２の化合物において置換されるＹ１基の数は使用される式３の化合物のモル数により制御することができる。
【００３０】
一具体例において、式３の化合物、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび有機溶媒は、式２の化合物との反応前に任意の順序で組み合わせることができる。さらなる具体例において、式３の化合物はまず第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンと組み合わせられて、アミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物を形成する。典型的には、アミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物は様々な温度で形成することができる。付加物を形成するための好適な温度は、周囲温度から９０℃である。式２の化合物を次にアミン−式３の化合物の付加物またはホスフィン−式３の化合物の付加物と反応させて、所望の式１の化合物を形成する。典型的には、式２の化合物は、そのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで付加物に滴下される。あるいは、付加物が式２の化合物にそのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで滴下されてもよい。式１の化合物を形成するための好適な温度は周囲温度から１００℃である。
【００３１】
もう一つ別の具体例において、式２の化合物は、式３の化合物および任意に有機溶媒と、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの添加前に組み合わせることができる。次に、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび任意に有機溶媒を滴下などにより式２の化合物および式３の化合物の混合物に添加することができる。あるいは、式２の化合物および式３の化合物の混合物を、滴下などにより第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンおよび任意に有機溶媒に添加してもよい。
【００３２】
式１の化合物は、任意に連続的に調製することができる。例えば、式２の化合物およびアルミニウム化合物を、芳香族または脂肪族炭化水素をはじめとする好適な溶媒中第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンを含有する反応容器に独立して連続的に添加することができる。式２の化合物およびアルミニウム化合物の添加は、様々な適当な手段、例えばマスフローコントローラーの使用により制御することができる。かかる連続的プロセスにおいて、式２の化合物およびアルミニウム化合物を反応容器に添加しつつ、所望の式１の化合物を、例えば蒸留により除去することができる。さらに別の方法において、式２の化合物およびアルミニウム化合物の混合物を好適な溶媒中において第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンに添加することができる。かかる別の連続法において、式２の化合物／アルミニウム化合物混合物を反応容器に添加しつつ、所望の式１の化合物を蒸留などにより除去することができる。かかる連続操作は、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの定期的または連続的補充を必要とする。
【００３３】
式２および３の化合物は、かかる化合物が組み合わせられた場合に、セスキ−Ｙ−置換化合物が形成されるように選択することができる。第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンを次いでかかるセスキ−Ｙ−置換化合物に添加することができる。あるいは、かかるセスキ−Ｙ−置換化合物を第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンに添加することができる。かかる反応は任意に加熱され、加熱されるのが好ましい。例えば、アルキルアルミニウムジハライドは式２の化合物として使用することができ、ジアルキルアルミニウムハライドは式３の化合物として使用することができる。混合した場合、かかる化合物は典型的には式Ｒ３Ａｌ２Ｘ３（式中、Ｒはアルキルであり、Ｘはハロゲンである）のアルキルアルミニウムセスキハライドを形成する。かかるセスキハライドを第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンと、任意に加熱しながら、任意に有機溶媒の存在下で、接触させる場合、トリアルキルアルミニウムおよびアルミニウム（ＩＩＩ）ハライドが生成する。かかる方法はトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウムおよびトリブチルアルミニウムの製造に特に適している。ヘテロレプティックトリアルキルアルミニウム化合物は、かかる反応を用いて調製することもできる。「ヘテロレプティック」とは、対称的でない、すなわち、金属に結合している基の全てが同じであるわけではない有機金属化合物を意味する。
【００３４】
本発明の方法は、適当に純粋な形態で、そのまま使用することができる式１の化合物を提供する。しかしながら、このような式１の化合物は、様々な技術、例えば蒸留、昇華、および再結晶によりさらに精製することができる。本発明の方法は、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズをはじめとする金属不純物が実質的に含まれない（≦０．５ｐｐｍ）式１の化合物を提供する。式１の化合物はまた、エーテル系溶媒および酸素化有機金属をはじめとする酸素化不純物も実質的に含まれず（≦０．５ｐｐｍ）、かかる酸素化不純物は含まれないのが好ましい。
【００３５】
加えて、前記方法により金属交換反応のより有効な利用が可能になる。例えば、トリメチルインジウムを調製するために用いられる通常の金属交換反応（第３級アミンまたは第３級ホスフィンのいずれかの不存在下で行われる）は、１モルのトリクロロインジウムにつき３モルのトリメチルアルミニウムを使用する。第３級アミンまたは第３級ホスフィンの何れかを使用する本発明の方法に従って、２モルのインジウムトリクロリドおよび３モル（または２モルでも）のトリメチルアルミニウムを使用してトリメチルインジウムを調製することができる。かくして、同じ量のトリメチルアルミニウムを用いて２倍以上ものトリメチルインジウムを生成させることができる。
【００３６】
ＭがＩＩＩＡ族金属であり、１以上のハロゲンを含む式１の化合物をさらに還元して、対応する水素化化合物を形成することができる。様々な還元剤を使用することができる。特に有用な還元剤としては、これらに制限されないが、水素化ホウ素還元剤、例えば水素化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素リチウム；水素化アルミニウム還元剤、例えば水素化リチウムアルミニウムおよびＮａＡｌＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ３）２；ボラン還元剤、例えばジメチルアミンボラン、シクロヘキシルアミンボラン、モルホリンボランおよびアラン還元剤、例えば、トリメチルアミンアラン、メチルピロリジンアラン、およびジメチルエチルアミンアランが挙げられる。
【００３７】
一般に、ＩＩＩＡ族金属水素化化合物は、式１（式中、Ｙはハロゲンであり、ｃ≠０）のＩＩＩＡ族金属ハライド化合物を還元剤と有機溶媒中、任意に第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンの存在下で反応させることにより調製される。かかる還元反応は、典型的にはエーテル系溶媒、特に１７５℃以上の沸点を有するエーテル系溶媒、さらに詳細には２００℃以上の沸点を有するエーテル系溶媒中で行われる。第３級アミンまたは第３級ホスフィンは前記の任意のものであってよい。任意の第３級アミンおよび／または第３級ホスフィン、有機溶媒および還元剤を、式１のＩＩＩＡ族金属ハライドとの反応の前に任意の順序で組み合わせることができる。式１の化合物は、典型的には、そのまま、または炭化水素溶液としてのいずれかで、アミン還元剤および／またはホスフィン還元剤混合物に滴下される。典型的には、還元は広範囲の温度、例えば周囲温度未満から９０℃までで行うことができる。
【００３８】
かかる還元反応において、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは典型的には還元される式１の化合物におけるハロゲンの数に基づいた化学量論的量で存在するが、他の好適な量も使用することができる。例えば、式１の化合物が２個のハロゲンを含む場合には、第３級アミンおよび／または第３級ホスフィンは式１の化合物のモル量の２倍で用いられる。還元剤の量は典型的には還元される式１の化合物中のハロゲンの数に基づいた化学量論的量において存在するが、他の好適な量も使用することができる。
【００３９】
ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属のフィルムは、典型的にはまず式１の所望の金属化合物、すなわちソース化合物または前駆化合物を、堆積チャンバーに連結された出口を有するデリバリー装置（シリンダーまたはバブラー）に入れることにより堆積される。使用される個々の堆積装置によって様々なシリンダーを用いることができる。ソース化合物は典型的にはシリンダー中に液体または固体として保持される。固体ソース化合物を堆積チャンバーに輸送する前に典型的には気化または昇華させる。ソース化合物は典型的には、キャリアガスをシリンダーに通すことにより堆積チャンバーに輸送される。好適なキャリアガスとしては、窒素、水素、およびその混合物が挙げられる。一般に、キャリアガスはソース化合物の表面下に導入され、ソース化合物を通って泡だってその上のヘッドスペースに上昇し、キャリアガス中にソース化合物の蒸気を運び去りまたは輸送する。運び去りまたは輸送された蒸気を次に堆積チャンバーに通す。
【００４０】
堆積チャンバーは、典型的にはその中で少なくとも１つ（可能ならば多く）の基体が配置される加熱容器である。堆積チャンバーは、典型的にはチャンバーから副生成物を抜き取るため、および適するならば減圧をもたらすために真空ポンプに連結された出口を有する。ＭＯＣＶＤは大気圧または減圧で行うことができる。堆積チャンバーは、ソース化合物の分解を誘発するために十分高い温度で維持される。典型的な堆積チャンバー温度は、約３００℃から約１０００℃であり、選択される正確な温度は、有効な堆積を提供するために最適化される。任意に、堆積チャンバー中の温度は、基体が高温に維持されるか、あるいは他のエネルギー、例えばラジオ周波数（ＲＦ）エネルギーがＲＦ供給源により生成する場合には、全体として低下させることができる。
【００４１】
電子装置製造の場合において、堆積のために好適な基体は、ケイ素、ヒ化ガリウム、インジウム燐、および他の好適な基体である。かかる基体は、集積回路、発光ダイオード、光学装置および電子光学装置の製造において特に有用である。
【００４２】
堆積は、所望の性質を有するフィルムを製造するために望ましいだけ長く続けられる。典型的には、フィルム厚は、堆積が停止した時に数百から数千オングストロームまたはそれ以上である。
【００４３】
式１の本発明の化合物は、ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属（その合金を包含する）を含む任意のフィルムの堆積において有用である。好適なフィルムとしては、これらに限定されないが、インジウム、インジウム−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物、インジウム−ガリウム−アルミニウム−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物−燐化物、インジウム−ガリウム−ヒ化物／ガリウム−ヒ化物／アルミニウム−ガリウム−ヒ化物、ガリウム−窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、インジウム−ヒ化物、インジウム−アンチモン化物、インジウム−ヒ化物−ビスマス化物、亜鉛−セレン化物、カドミウム−テルル化物およびカドミウム−水銀−テルル化物が挙げられる。
【００４４】
従って、本発明はＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを基体上に堆積させるための方法であって：ａ）式１の化合物を気相において、基体を含む堆積チャンバーに輸送する工程；ｂ）堆積チャンバー中の式１の化合物を分解する工程；およびｃ）ＩＩＢ族および／またはＩＩＩＡ族金属を含むフィルムを基体上に堆積させる工程を含む方法を提供する。
【００４５】
次の実施例は、本発明の様々な態様を説明することを意図されるが、本発明の範囲を限定することを意図されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
ガリウムトリクロリド（１５６ｇ、０．８８モル）を新たに脱気されたトルエン（１４０ｍＬ）中に溶解させ、脱気されたトリエチルアミン（１３７ｇ、１．３６モル）およびトリメチルアルミニウム（９８ｇ、１．３６モル）を２５℃で混合することにより調製された付加物に撹拌しながら滴下した。反応は発熱反応であることが判明し、反応マスを８０℃未満に維持した。添加完了後、反応混合物を１時間１００℃で撹拌した。大気圧での分別蒸留により、５６℃で沸騰するフラクションとして、粗生成物、トリメチルガリウム（８２ｇ、８１％）を得た。フーリエ変換核磁気共鳴分析法（「ＦＴ−ＮＭＲ」）および誘導結合プラズマ発光分光分析（「ＩＣＰ−ＯＥＳ」）技術をそれぞれ用いた有機および金属不純物の不在についての分析により、最終生成物を基準試料と比較した。
【実施例２】
【００４７】
ニートのトリエチルアルミニウム（７４５ｇ、６．５３モル）を、脱気したトリプロピルアミン（９４４ｇ、６．６０モル）に室温で撹拌しながら滴下した。得られる付加物を数時間減圧で撹拌し、次いでニートのガリウムトリクロリド（７３０ｇ、４．１５モル）粉末に添加した。添加速度を調節することにより反応温度を１００℃未満に維持した。添加が完了したら、反応混合物を２時間１００℃で撹拌した。減圧蒸留により、７６〜７８℃で沸騰するフラクション（６０ｔｏｒｒ、８ｋＰａ）として粗生成物を分離した。トリエチルガリウムの、最終生成物の収量は、６００ｇ（９２％）であることが判明した。それぞれＦＴ−ＮＭＲおよびＩＣＰ−ＯＥＳ技術を用いた有機および金属不純物の不在についての分析により、最終生成物を基準サンプルと比較した。
【実施例３】
【００４８】
ガリウムトリクロリド（２９ｇ、０．１６モル）を脱気されたトルエン（２０ｍＬ）中に溶解させ、撹拌しながら塩化ジメチルアルミニウム（４６ｇ、０．４９モル）に滴下した。反応は、初期の添加中は発熱であることが判明した。冷却して、脱気されたトリエチルアミン（５０ｇ、０．４９モル）を反応混合物に滴下した。反応フラスコを次いでさらに１時間１００℃で加熱した。粗生成物を次いで大気圧でＶｉｇｒｅｕｘカラムにより蒸留した。５５〜７９℃以内で沸騰するフラクションを粗生成物として集めた。これにより、ＮＭＲスペクトル（４００ＭＨｚ）によると、トリメチルガリウムおよびトルエンを８．４：１のモル比で含有する正味１７ｇの物質が得られた。こうして、粗トリメチルガリウムの収量は１５．５ｇ（８２％）であった。
【実施例４】
【００４９】
二塩化亜鉛（６８ｇ、０．５モル）の、脱気されたトルエン（１００ｍＬ）中の撹拌懸濁液に、トリメチルアルミニウム（３７ｇ、０．５１モル）、トリエチルアミン（５２ｇ、０．５１モル）およびトルエン（６０ｍＬ）を混合することにより調製される付加物の溶液を滴下した。添加が完了すると、予想される生成物であるジメチル亜鉛は大気圧でＶｉｇｒｅｕｘカラムを用いて蒸留され、高収率で得られると予想される。
【実施例５】
【００５０】
カドミウムジクロリド（９２ｇ、０．５モル）の、脱気された直鎖アルキルベンゼン（１００ｍＬ）中の撹拌懸濁液に、ジメチルアルミニウムクロリド（９４ｇ、１．０１モル）、トリプロピルアミン（１４５ｇ、１．０１モル）および直鎖アルキルベンゼン（１００ｍＬ）を混合することにより調製される付加物の溶液を滴下する。添加が完了したら、予想される生成物であるジメチルカドミウムは充填された蒸留塔を用いて大気圧で蒸留され、高収率で得られると考えられる。
【実施例６】
【００５１】
次の表中の生成物は、前記手順の１以上を用いて製造されると予想される。使用される出発物質および手順を表に記載する。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表において、次の略号を使用する：Ｍｅ＝メチル；Ｅｔ＝エチル；Ｐｒ＝プロピル；Ｂｕ＝ブチル、ＯＡｃ＝アセテート；ＤＭＡＰ＝ジメチルアミノプロピル；Ｃｐ＝シクロペンタジエニル；ｉ−＝イソ；ｎ−＝ノルマル；ｔ−＝ターシャリー。
【実施例７】
【００５４】
インジウムトリクロリド（７７ｇ、０．３５モル）を、脱気された直鎖アルキルベンゼン（２００ｍＬ）中に分散させ、この懸濁液に撹拌しながらメチルアルミニウムジクロリド（４０ｇ、０．３５モル）、ジメチルアルミニウムクロリド（３２ｇ、０．３５モル）およびトリヘキシルアミン（２４０ｍＬ、１９１ｇ、０．７モル）の混合物を滴下した。反応は若干激しく、発熱を伴うことが予想され、反応マスを適当に冷却し、制御して添加することがアルキル交換を首尾良く行うのに重要であることが予想される。試薬の添加完了後、反応マスを９０〜１００℃に１時間加熱する。副生成物はアルミニウムトリクロリド−トリヘキシルアミン複合体と少量（１０％未満）のメチルアルミニウムジクロリド−トリヘキシルアミンであると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、真空中での昇華によりさらに精製されることが予想される。トリメチルインジウムは高収率で、酸素化有機および金属不純物を、ＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例８】
【００５５】
メチルインジウムジクロリド（９０ｇ、０．４５モル）、ジメチルインジウムクロリド（８０ｇ、０．４５モル）、およびトリブチルアミン（８５ｇ、０．４６モル）の混合物に、撹拌しながらニートのトリメチルアルミニウム（４５ｍＬ、３４ｇ、０．４６モル）を滴下した。反応は発熱であると予想される。試薬の添加完了後、反応マスを９０〜１００℃に１時間加熱する。副生成物は、アルミニウムトリクロリド−トリブチルアミン複合体と少量のメチルアルミニウムジクロリド−トリブチルアミンであると予想される。粗生成物は、バキュームトランスファーにより得られ、真空中での昇華によりさらに精製されると予想される。トリメチルインジウムは高収率で、ＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満の酸素化有機および金属不純物を含有すると予想される。
【実施例９】
【００５６】
メチルインジウムジクロリド（６０ｇ、０．３０モル）を脱気されたスクアラン（２５０ｍＬ）中に分散させ、この懸濁液に撹拌しながらトリ−イソプロピルアルミニウム（４７ｇ、０．３０モル）とトリブチルアミン（７０ｍＬ、５５ｇ、０．３０モル）の付加物を滴下した。反応は若干激しく、発熱を伴うと予想される。従って、反応マスを適当に冷却し、有機アルミニウム付加物の制御された添加が、所望のアルキル交換を首尾良く行うのに重要であると予想される。試薬の添加完了後、反応マスを８０〜９０℃に１時間加熱する。副生成物は、イソプロピルアルミニウムジクロリド−トリブチルアミン複合体と少量のアルミニウムトリクロリド−トリブチルアミン複合体であると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、減圧蒸留によりさらに精製されると予想される。ジイソプロピルメチルインジウムは高収率で得られ、酸素化有機および金属不純物をＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例１０】
【００５７】
７０〜９０℃に維持されたメチルアルミニウムジクロリド（４５ｇ、０．４０モル）、ジメチルアルミニウムクロリド（３７ｇ、０．４０モル）、および直鎖アルキルベンゼン（２００ｍＬ）の混合物に、トリオクチルアミン（１３５ｍＬ、１１０ｇ、０．４２モル）を素速く撹拌しながら滴下する。反応はゆっくりと進行し、トリメチルアルミニウムおよびトリクロロアルミニウムとトリオクチルアミンの複合体を生成すると予想される。添加が完了すると、反応マスを１００℃に２時間加熱して、反応を確実に完了させる。副生成物は、少量のメチルアルミニウムジクロリド−トリオクチルアミン複合体を含有すると予想される。粗生成物はバキュームトランスファーにより得られ、充填された蒸留塔を用いた減圧蒸留によりさらに精製されると予想される。トリメチルアルミニウムは高収率で得られ、酸素化有機および金属不純物をＦＴ−ＮＭＲおよび／またはＩＣＰ−ＯＥＳ技術により分析すると０．１ｐｐｍ未満で含有すると予想される。
【実施例１１】
【００５８】
ドープされていないＧａＡｓ層の堆積を、商業的な低温壁（ｃｏｌｄ−ｗａｌｌ）、垂直チャンバー（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｍｂｅｒ）、および大気圧で作動し、グロースあたり１ウェハを収容する誘導加温されたＭＯＣＶＤリアクター中で行った。６μｍの厚さを有する薄いＧａＡｓ層を、約２００μｍの厚さを有するＧａＡｓ基体上、６２０℃で標準的ＭＯＣＶＤ技術により堆積させた。基体を標準的脱脂技術によりあらかじめ化学的に処理した。ガリウム供給源はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）であり、ヒ素ガスをヒ素供給源として使用した。キャリアガス希釈剤、水素を、１５０のＶ／ＩＩＩ比（すなわち、ヒ素／ガリウム比）をもたらすフロー比で使用した。水素化物原料、ヒ素を別のラインにより導入した。反応物質を６２０℃に加熱されたＧａＡｓ基体上で分解させた。ＧａＡｓのエピタキシャル層を、３００および７７Ｋの両方での電子移動度およびキャリア濃度の標準的ファンデルパウホール効果（ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ）測定により分析した。２つの別個の商業的供給源（ＡおよびＢ）の半導体グレードのＴＥＧを、実施例２の手順により得られたＴＥＧ生成物の比較評価のために、同じフィルム成長条件下で使用した。次の表に示すように、優れた電気的性質、すなわち、高い電子移動度および低いキャリア濃度が、実施例２の手順により生成されたＴＥＧを用いて達成された。
【００５９】
【表２】
【実施例１２】
【００６０】
コンデンサーおよび磁気撹拌棒を備えたフラスコ中で撹拌されたインジウム金属（５ｇ、４４モル）のスクアラン（２０ｍＬ）中の懸濁液に、ヨードメタン（９．３ｇ、６６ミリモル）を滴下して、メチルインジウムセスキヨージドを合成した。反応を窒素雰囲気下で行った。反応は、反応マスを１１０℃に加熱した後にだけ開始することが判明した。加熱を２時間続け、内容物を冷却した。反応混合物を１Ｈ ＦＴ−ＮＭＲにより分析し、トリメチルインジウムの存在が示された。サイフォン技術を用いてトリメチルアルミニウム（４．７ｇ、６６ミリモル）の付加物およびトリプロピルアミン（９．４ｇ、６６ミリモル）を反応混合物に滴下した。反応混合物を９０℃に１時間加熱した。バキュームトランスファーを用いて生成物を単離する試みを行った。形成され得るトリメチルインジウムを検出するために、粗生成物をＦＴ−ＮＭＲにより分析した。分析により、粗生成物はトリメチルインジウム、過剰のトリメチルアルミニウム−トリプロピルアミン付加物、およびスクアランからなることが示された。
【００６１】
比較例
コンデンサーおよび磁気撹拌棒を備えたフラスコ中、インジウム金属（５ｇ、４４ミリモル）の直鎖アルキルベンゼン（２０ｍＬ）中の懸濁液に、ヨードメタン（１０ｇ、６４ミリモル）を滴下して、エチルインジウムセスキヨージドを合成した。反応を窒素雰囲気下で行った。反応マスを１１０℃に加熱した後にのみ反応が開始することが判明した。加熱を２時間続け、内容物を冷却した。サイフォン技術を用いてトリメチルアルミニウム（３ｇ、４２ミリモル）を反応混合物に滴下した。バキュームトランスファーを用いて生成物を単離する試みを行った。形成される可能性のあるトリメチルインジウムを検出するために、粗生成物をＦＴ−ＮＭＲにより分析した。分析により、粗生成物はトリメチルアルミニウム、ヨードメタンおよび直鎖アルキルベンゼンからなることが示された。トリメチルインジウムは粗生成物において検出されなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
９９．９９９９％の純度を有し、０．５ｐｐｍ未満の酸素化不純物を有する式ＲａＭｂＹｃ（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物。
【請求項２】
Ｍがインジウムまたはガリウムである請求項１記載の化合物。
【請求項３】
式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である請求項１記載の化合物の調製方法。
【請求項４】
Ｙがハロゲンである請求項３記載の方法。
【請求項５】
反応が有機溶媒の存在下で行われる請求項３記載の方法。
【請求項６】
Ｍ１およびＭ２がどちらもアルミニウムである請求項５記載の方法。
【請求項７】
加熱工程をさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項８】
各Ｒ１および各Ｒ２が（Ｃ１−Ｃ６）アルキルである請求項３記載の方法。
【請求項９】
第３級アミンが式ＮＲ４Ｒ５Ｒ６（式中、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は独立して（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、ジ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルアミノ置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、およびフェニルから選択され；Ｒ４およびＲ５はこれらが結合している窒素と一緒になって５〜７員複素環を形成することができる）を有する請求項３記載の方法。
【請求項１０】
トリアルキルアルミニウムおよびアルミニウムトリハライドが生じる請求項９記載の方法。
【請求項１】
９９．９９９９％の純度を有し、０．５ｐｐｍ未満の酸素化不純物を有する式ＲａＭｂＹｃ（式中、各Ｒは独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、ＭはＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙは独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ＝１〜３であり、ｂはＭの価数であり、ｃ＝０〜２であり、ａ＋ｃ＝ｂである）の化合物。
【請求項２】
Ｍがインジウムまたはガリウムである請求項１記載の化合物。
【請求項３】
式Ｒ１ａ’Ｍ１ｂ’Ｙ１ｃ’（式中、各Ｒ１は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ１はＩＩＢ族またはＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ１は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ａ’＝０〜２であり、ｂ’はＭ１の価数であり、ｃ’＝１〜３であり、ａ’＋ｃ’＝ｂ’である）の化合物を式Ｒ２ＸＭ２Ｙ２３−ｘ（式中、各Ｒ２は独立して（Ｃ１−Ｃ１０）有機基であり、Ｍ２はＩＩＩＡ族金属であり、各Ｙ２は独立して（Ｃ１−Ｃ４）カルボキシレートまたはハロゲンであり、ｘ＝１〜３である）の化合物と第３級アミンまたは第３級ホスフィンの存在下で反応させる工程を含み、Ｍ１の電気陰性度がＭ２の電気陰性度以上である請求項１記載の化合物の調製方法。
【請求項４】
Ｙがハロゲンである請求項３記載の方法。
【請求項５】
反応が有機溶媒の存在下で行われる請求項３記載の方法。
【請求項６】
Ｍ１およびＭ２がどちらもアルミニウムである請求項５記載の方法。
【請求項７】
加熱工程をさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項８】
各Ｒ１および各Ｒ２が（Ｃ１−Ｃ６）アルキルである請求項３記載の方法。
【請求項９】
第３級アミンが式ＮＲ４Ｒ５Ｒ６（式中、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は独立して（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、ジ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルアミノ置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、およびフェニルから選択され；Ｒ４およびＲ５はこれらが結合している窒素と一緒になって５〜７員複素環を形成することができる）を有する請求項３記載の方法。
【請求項１０】
トリアルキルアルミニウムおよびアルミニウムトリハライドが生じる請求項９記載の方法。
【公開番号】特開２００６−１０４１８９（Ｐ２００６−１０４１８９Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−２５０８２６（Ｐ２００５−２５０８２６）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（５９６１５６６６８）ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． (31)
【住所又は居所原語表記】４５５ Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ ０１７５２ Ｕ．Ｓ．Ａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５０８２６（Ｐ２００５−２５０８２６）
【出願日】平成１７年８月３１日（２００５．８．３１）
【出願人】（５９６１５６６６８）ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． (31)
【住所又は居所原語表記】４５５ Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ ０１７５２ Ｕ．Ｓ．Ａ
【Ｆターム（参考）】
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