JP2964893B2 - 酸化物薄膜の作製方法 - Google Patents
酸化物薄膜の作製方法Info
- Publication number
- JP2964893B2 JP2964893B2 JP6308433A JP30843394A JP2964893B2 JP 2964893 B2 JP2964893 B2 JP 2964893B2 JP 6308433 A JP6308433 A JP 6308433A JP 30843394 A JP30843394 A JP 30843394A JP 2964893 B2 JP2964893 B2 JP 2964893B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- hydrocarbon group
- solution
- aliphatic hydrocarbon
- represented
- 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
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 22
- -1 alkoxide compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 54
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 34
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 12
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 8
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001346 alkyl aryl ethers Chemical class 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- JDFDHBSESGTDAL-UHFFFAOYSA-N 3-methoxypropan-1-ol Chemical compound COCCCO JDFDHBSESGTDAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 2-propoxyethanol Chemical compound CCCOCCO YEYKMVJDLWJFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHMWPVBQGARKQM-UHFFFAOYSA-N 3-ethoxy-1-propanol Chemical compound CCOCCCO XHMWPVBQGARKQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDMRLRNXHLPZJN-UHFFFAOYSA-N 3-propoxypropan-1-ol Chemical compound CCCOCCCO LDMRLRNXHLPZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- TVSNZOUKUFGNLK-UHFFFAOYSA-N barium(2+);butan-1-olate Chemical compound [Ba+2].CCCC[O-].CCCC[O-] TVSNZOUKUFGNLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYIWFHXWLCXGQO-UHFFFAOYSA-N barium(2+);ethanolate Chemical compound [Ba+2].CC[O-].CC[O-] GYIWFHXWLCXGQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQDSDRAVKYTTTH-UHFFFAOYSA-N barium(2+);methanolate Chemical compound [Ba+2].[O-]C.[O-]C BQDSDRAVKYTTTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCKXRHNLRWLPLJ-UHFFFAOYSA-N barium(2+);propan-1-olate Chemical compound [Ba+2].CCC[O-].CCC[O-] ZCKXRHNLRWLPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940075557 diethylene glycol monoethyl ether Drugs 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- ITNVWQNWHXEMNS-UHFFFAOYSA-N methanolate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].[O-]C.[O-]C.[O-]C.[O-]C ITNVWQNWHXEMNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- HKJYVRJHDIPMQB-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound CCCO[Ti](OCCC)(OCCC)OCCC HKJYVRJHDIPMQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFZYNDKPEWGZNJ-UHFFFAOYSA-N strontium;butan-1-olate Chemical compound [Sr+2].CCCC[O-].CCCC[O-] XFZYNDKPEWGZNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YTBRWVXQNMQQTK-UHFFFAOYSA-N strontium;ethanolate Chemical compound CCO[Sr]OCC YTBRWVXQNMQQTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSMBUEVFPXLCNC-UHFFFAOYSA-N strontium;methanolate Chemical compound CO[Sr]OC BSMBUEVFPXLCNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FTTZMRHPHQKQQK-UHFFFAOYSA-N strontium;propan-1-olate Chemical compound [Sr+2].CCC[O-].CCC[O-] FTTZMRHPHQKQQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
- C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
- C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
- C23C18/1216—Metal oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
電体、焦電体等に利用可能な酸化物強誘電体薄膜または
酸化物常誘電体薄膜の作製方法に関する。
性、圧電性、焦電性、電気光学効果などの多くの性質に
よりエレクトロニクスの多くの分野で用いられ、また近
年ではDRAMのメモリセルへの適用が集積化の急速な
展開とともに注目を集めている。この中でもチタン酸バ
リウム・ストロンチウムは、チタン酸ストロンチウムよ
り比誘電率が高く、またバリウムとストロンチウムの組
成比によりキュリー温度を変化させることが可能であ
り、デバイスの使用温度で常誘電体として使用できるの
で特に有望な材料である。従来、酸化物薄膜の製造方法
としては、スパッタリング法や真空蒸着法などのドライ
プロセスによる成膜や、ゾルゲル法などのウエットプロ
セスによる成膜等の方法が採用されている。
の場合、使用する装置は非常に高価な上、元素ごとに蒸
気圧が異なるため、化学的量論性に優れた薄膜を安定し
て製造することができない、結晶性が悪くなってしま
う、生産性が低くコストが高いという欠点があり、実用
化には程遠い状態にある。一方、ウエットプロセスによ
り成膜する場合、例えば、有機金属化合物を用いたゾル
ゲル法は、精密な化学組成制御、分子レベルの均一性、
プロセスの低温化、大面積化、低設備コストなどの面で
利点がある。しかしながら、従来のゾルゲル法では溶媒
として主にメタノールや、エタノールなどの低級アルコ
ールを用いるために、有機金属化合物の溶液が極めて不
安定であり、大気中の水分を吸収して容易に加水分解さ
れるために、均質な薄膜を作製することが困難であっ
た。さらに、これらの低級アルコールが蒸気圧が高いた
めに、スピン・コートなどにおいては塗布後の膜の乾燥
が速く、均一な膜厚の薄膜を作製することが困難であっ
た。また近年、例えばJ.Am.Ceram.So
c.,71,(5),C−280(1988)等には、
チタン酸鉛などの強誘電体薄膜の作製においてエチレン
グリコールモノメチルエーテルを用いることが示されて
いるが、これを一般式(Bax Sr1-x )TiO3 (0
≦x≦1)で表される酸化物薄膜の合成のための溶媒と
して用いた場合、Baの有機金属化合物とTiの有機金
属化合物が選択的に反応し、沈殿が生ずるという問題が
あった。更に、Advanced Ceramic M
aterials,3,(2),183(1988)等
には、バリウムアセテートを酢酸水溶液に溶解してチタ
ニウムイソプロポキシドと混合することが記載されてい
るが、この方法ではチタニウムイソプロポキシドと酢酸
が反応して析出物が生成しやすい。また、組成の精密な
制御と均一性を達成するためには、金属原子比を制御し
た複合アルコキシドを前駆体として合成する必要がある
が、水を原料に添加しているために前駆体の溶液が不安
定であり、前駆体の化学組成の制御が困難であった。
な実情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明
の目的は、有機金属化合物を用いて基板上に薄膜キャパ
シター、圧電体、焦電体等に利用可能な、均一で化学的
量論性に優れた酸化物強誘電体薄膜または酸化物常誘電
体薄膜を安定して作製する方法を提供することにある。
果、一般式(Bax Sr1-x )TiO3 (0≦x≦1)
で表される酸化物薄膜の作製方法において、Ba、S
r、Ti成分を各々含む有機金属化合物を特定の溶媒に
溶解するか、またはそれらを特定の順序で特定の溶媒に
溶解し、得られた混合溶液を基板上に塗布して薄膜を形
成し、次いで熱分解に続いて結晶化させることにより、
均一で化学量論性に優れた酸化物薄膜を作製できること
を見いだした。
r1-x )TiO3 (0<x≦1)で表される酸化物薄膜
の作製方法に関するものであって、下記一般式(I-A)
で示される溶媒に、 R1 ′OR2 OH (I-A) (式中、R1 ′は炭素数2以上の脂肪族炭化水素基を表
し、R2 はエーテル結合を有していてもよい2価の脂肪
族炭化水素基を表す。)下記一般式(II)および(III
)で示される2種の金属アルコキシド化合物または一
般式(II)ないし(IV)で示される3種の金属アルコキ
シド化合物を、 Ba(OR3 )2 (II) Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R3 、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化
水素基を表す。)同時または任意の順序で添加して混合
した後、加熱反応させ、得られた混合溶液を基板上に塗
布して薄膜を形成し、次いで熱処理することを特徴とす
る.
r1-x )TiO3 (0<x<1)で表される酸化物薄膜
の作製方法に関するものであって、下記一般式(I-B)
で示される溶媒に、 CH3 OR2 ′OH (I-B) (式中、R2 ′は2価の脂肪族炭化水素基を表す。)下
記一般式(II)で示されるバリウムアルコキシド化合物
を溶解して加熱反応させ、 Ba(OR3 )2 (II) (式中、R3 は脂肪族炭化水素基を表す。)次いで、下
記一般式(III )および(IV)で示される2種の金属ア
ルコキシド化合物を添加して反応させ、 Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化水素基
を表す。)得られた混合溶液を基板上に塗布して薄膜を
形成し、次いで熱処理することを特徴とする。
される酸化物薄膜の作製方法に関するものであって、下
記一般式(I) R1 OR2 OH (I) (式中、R1 は脂肪族炭化水素基を表し、R2 はエーテ
ル結合を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基を表
す。) 下記一般式(III )および(IV)で示される2種の金属
アルコキシド化合物を同時または任意の順序で添加して
混合した後、加熱反応させ、 Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化水素基
を表す。)得られた混合溶液を基板上に塗布して薄膜を
形成し、次いで熱処理することを特徴とする。
いて、使用される金属アルコキシド化合物は、下記一般
式(II)、(III )および(IV)で示されるものから選
択される。 Ba(OR3 )2 (II) Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R3 、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化
水素基を表す。) 上記一般式(II)、(III )および(IV)における
R3 、R4 およびR5 としては、炭素数1〜4のアルキ
ル基が好ましく、具体的な金属アルコキシド化合物とし
ては、バリウムジメトキシド、バリウムジエトキシド、
バリウムジプロポキシド、バリウムジブトキシド、スト
ロンチウムジメトキシド、ストロンチウムジエトキシ
ド、ストロンチウムジプロポキシド、ストロンチウムジ
ブトキシド、チタニウムテトラメトキシド、チタニウム
テトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チ
タニウムテトラブトキシド等が例示できる。しかしなが
ら、本発明においてはこれらに限定されるものではな
い。
般式(I)で示されるものである。 R1 OR2 OH (I) (式中、R1 は脂肪族炭化水素基を表し、R2 は、エー
テル結合を有してもよい二価の脂肪族炭化水素基を表
す。) R1 の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜4のアル
キル基が好ましく、R2 は、エーテル結合を有してもよ
い二価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数2〜4のア
ルキレン基、炭素数2〜4のアルキレン基が、エーテル
結合によって結合している全炭素数4〜8の二価の基が
好ましい。具体的には、例えば、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエー
テル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチ
レングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコ
ールのモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコール
モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチル
エーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル
等のジエチレングリコールのモノアルキルエーテル類、
1,2−プロピレングリコールモノメチルエーテルなど
の1,2−プロピレングリコールモノアルキルエーテル
類、1,3−プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、1,3−プロピレングリコールモノエチルエーテ
ル、1,3−プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル等の1,3−プロピレングリコールのモノアルキルエ
ーテル類等があげられるが、これらに限定されるもので
はない。またこれらは単独でまたは2種以上併用して使
用してもよい。この中で、上記一般式(I-B)で示され
る溶媒としては、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、1,3−プロピレングリコールモノメチルエーテル
等があげられる。
I )および(IV)で示される金属アルコキシド化合物
は、上記一般式(I)で示される溶媒に、同時に、或い
は任意の順序で添加、溶解し、加熱して反応させる。こ
の場合、溶媒として、一般式(I)におけるR1 がメチ
ル基を示す場合、すなわち上記一般式(I-B)で示され
る溶媒を用いる場合には、上記金属アルコキシドの添加
順序に注意を払わなければならない。すなわち、まず一
般式(II)で示されるバリウムアルコキシド化合物を添
加して溶解し、加熱反応させておく。それによりBaの
配位子が溶媒と置換される。次いで、この溶液に上記一
般式(III )で示されるTiを含む金属アルコキシド化
合物と一般式(IV)で示されるSrを含む金属アルコキ
シド化合物を加える。この様な添加順序にしない場合に
は、溶液に沈殿が生じ、均質な混合溶液を得ることがで
きなくなる。BaTiO3 で示される酸化物薄膜の作製
の場合には、上記一般式(II)および(III )で示され
る2種の金属アルコキシド化合物を用い、SrTiO3
で示される酸化物薄膜の作製の場合には、上記一般式
(III )および(IV)で示される2種の金属アルコキシ
ド化合物を用いればよい。上記のようにして得られた混
合溶液は、さらに蒸留や還流によって処理し、前駆体で
ある複合アルコキシドを形成させておくことが有効であ
る。
応させることにより得られた混合溶液を基板上に塗布し
て薄膜を形成し、次いで熱処理する。この場合、上記混
合溶液は加水分解をした後に、基板上に塗布することも
可能である。基板としては、目的とする素子に適用でき
るものであれば、如何なるものでも使用でき、例えば、
ITO/SiO2 ガラス、Pt/Ti/SiO2 /Si
等が使用できる。この溶液を基板上に塗布する方法とし
ては、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、
スクリーン印刷法、インクジェット法などを用いること
ができる。
わち、0.1〜500℃/秒の昇温速度で基板を加熱
し、100℃〜500℃の結晶化の起こらない温度範囲
で塗布層を熱分解し、次いで0.1〜500℃/秒の昇
温速度で基板を加熱し、300℃〜1200℃の温度範
囲で酸化物薄膜を結晶化させる。塗布を繰り返す場合に
は、塗布した後に、0.1〜500℃/秒の昇温速度で
基板を加熱し、100℃〜500℃の結晶化の起こらな
い温度範囲で塗布層を熱分解する。この塗布と熱分解を
所定の回数繰り返した後、300℃〜1200℃の温度
範囲で酸化物薄膜を結晶化させる。この加熱処理により
酸化物薄膜が形成される。
00℃の範囲である場合には、上記のようにして得られ
た混合溶液は、水または触媒を添加していない状態(す
なわち、加水分解していない状態)で基板に塗布し、熱
処理するのが好ましい。なぜならば、加水分解していな
い状態で使用する方が、電気特性、特にリーク電流特性
の点でより好ましいからである。
るが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるも
のではない。 実施例1 Ba(OC2 H5 )2 をモレキュラー・シーブで脱水し
たエチレングリコールモノメチルエーテルに溶解して
0.6M濃度の溶液を得た。この溶液を、攪拌しつつ1
25℃で2時間蒸留し、さらに22時間還流を行い、B
a(OC2 H4 OCH3 )2 を得た。この溶液にBaと
SrとTiのモル比が0.5:0.5:1となるように
Sr(OC2 H5 )2 とTi(O−i-C3 H7 )4 を加
えて0.6M濃度の溶液とした。次にこの溶液を、攪拌
しつつ125℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流
を行い、複合アルコキシド:(Ba0.5 Sr0.5 )Ti
(OC2 H4 OCH3 )6 を得た。このアルコール置換
反応は、 1H NMRスペクトルによって確認した。こ
の溶液は析出物がなく、均一で薄茶色の透明な液体であ
った。この溶液をITO/SiO2 ガラス基板上にスピ
ンコートし、続いて10℃/秒の速度にて加熱し、30
0℃で2分間および700℃で1時間保持した。得られ
たペロブスカイト単相よりなる(Ba0.5 Sr0.5 )T
iO3 薄膜の表面は、光学的に平滑で且つ透明であっ
た。
(O−i-C3 H7 )4 をBaとSrとTiのモル比が
0.5:0.5:1となるように、モレキュラー・シー
ブで脱水したエチレングリコールモノメチルエーテル
に、同時に溶解して0.6M濃度の溶液とし、攪拌しつ
つ125℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流を行
った。この溶液は室温でしばらく静置すると析出物が生
成し、均一な溶液にはならなかった。分析の結果、析出
物にはBaとTiが多く検出され、また溶液中には仕込
みの組成比よりもSrが多く検出された。この分析結果
から、この比較例の方法によっては化学量論性に優れた
前駆体を合成することができないことがわかった。
水したエチレングリコールモノエチルエーテルに溶解し
て0.6M濃度の溶液とし、この溶液を、攪拌しつつ1
35℃で2時間蒸留した。この溶液にBaとSrとTi
のモル比が0.6:0.4:1となるようにBa(O−
i-C3 H7 )2 とSr(OC2 H5 )2を加えて0.6
Mの溶液を得た。次にこの溶液を、攪拌しつつ135℃
で2時間蒸留し、さらに22時間の還流を行い、複合ア
ルコキシド:(Ba0.6 Sr0.4)Ti(OC2 H4 O
C2 H5 )6 を得た。このアルコール置換反応は 1H
NMRスペクトルによって確認した。この溶液は析出物
がなく均一で薄茶色の透明な液体であった。この溶液を
ITO/SiO2 ガラス基板上にスピンコートし、続い
て10℃/秒の速度にて加熱し、300℃で2分間およ
び700℃で1時間保持した。得られた膜厚0.1μm
の(Ba0.6 Sr0.4 )TiO3 薄膜は、ペロブスカイ
ト単相よりなり、その表面は光学的に平滑で且つ透明で
あった。
(O−i-C3 H7 )4 を、BaとSrとTiのモル比が
0.6:0.4:1となるように、モレキュラー・シー
ブで脱水したエチレングリコールモノメチルエーテルに
同時に溶解して、0.6M濃度の溶液とし、攪拌しつつ
125℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流を行っ
た。この溶液は室温でしばらく静置しておくと金属色の
析出物が生成してしまい、均一な溶液にはならなかっ
た。分析の結果、析出物にはBaとTiが多く検出さ
れ、また溶液中には仕込みの組成比よりもSrが多く検
出された。この分析結果から、この比較例の方法によっ
ては、化学量論性に優れた前駆体を合成することができ
ないことが分った。
水したエチレングリコールモノエチルエーテルに溶解し
0.6M濃度の溶液とした。この溶液を、攪拌しつつ1
35℃で2時間蒸留した。この溶液にBaとTiのモル
比が1:1となるようにBa(O−i-C3 H7 )2 を加
え、0.6M濃度の溶液を得た。次にこの溶液を、攪拌
しつつ135℃で2時間蒸留し、さらに18時間の還流
を行い複合アルコキシド:BaTi(OC2 H4 OC2
H5 )6 を得た。このアルコール置換反応は 1H NM
Rスペクトルによって確認した。この溶液は析出物がな
く均一で薄茶色の透明な液体であった。さらに、この溶
液にBaとのモル比が1:1となるように水を加えて均
一な部分加水分解溶液を得た。この溶液をPt/Ti/
SiO2 /Si基板上にスピンコートし、続いて10℃
/秒の速度にて加熱し、350℃で2分間および700
℃で30分間保持した。得られた膜厚0.1μmの強誘
電体薄膜BaTiO3 はペロブスカイト単相よりなり、
その表面は光学的に平滑で且つ透明であった。
aとTiのモル比が1:1となるように、モレキュラー
・シーブで脱水したエチレングリコールモノメチルエー
テルに同時に溶解して、0.6M濃度の溶液とし、攪拌
しつつ125℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流
を行った。この溶液は室温でしばらく静置すると多量の
析出物が生成し、均一な溶液にはならなかった。
rとTiのモル比が1:1となるように、モレキュラー
・シーブで脱水したエチレングリコールモノメチルエー
テルに同時に溶解して、0.5M濃度の溶液とし、攪拌
しつつ125℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流
を行い、複合アルコキシド:SrTi(OC2 H4 OC
H3 )6 を得た。このアルコール置換反応は 1H NM
Rスペクトルによって確認した。この溶液は析出物がな
く均一で薄茶色の透明な液体であった。この溶液をSi
基板上にスピンコートし、続いて10℃/秒の速度にて
加熱し、300℃で2分間および700℃で1時間保持
した。得られた膜厚0.1μmのSrTiO3 薄膜はペ
ロブスカイト単相よりなり、その表面は光学的に平滑で
且つ透明であった。
(OC2 H4 OCH3)6 を含む溶液を、ITO/ガラ
ス基板上にスピンコートし、続いて10℃/秒の速度に
て加熱し、300℃で2分間および600℃で30分間
保持した。さらにこの薄膜状にPtを付着し、リーク電
流を測定したところ、印加電圧2Vにおいて、およそ1
×10-6A/cm2 であった。
Ti(OC2 H4 OCH3 )6 を含む溶液に、Tiとの
モル比が1:1となるように水を加えて均一な部分加水
分解溶液を得た。この溶液をITO/ガラス基板上にス
ピンコートし、続いて10℃/秒の速度にて加熱し、3
00℃で2分間および600℃で30分間保持した。さ
らにこの薄膜上にPtを付着し、リーク電流を測定した
ところ、印加電圧2Vにおいて、およそ1×10-5A/
cm2 であった。
rとTiのモル比が1:1となるように、モレキュラー
・シーブで脱水したエチレングリコールモノエチルエー
テルに同時に溶解して、0.6M濃度の溶液とし、攪拌
しつつ135℃で2時間蒸留し、さらに22時間の還流
を行い、複合アルコキシド:SrTi(OC2 H4 OC
2 H5 )6 を得た。このアルコール置換反応は 1H N
MRスペクトルによって確認した。この溶液は析出物が
なく均一で薄茶色の透明な液体であった。この溶液をI
TO/ガラス上にスピンコートし、続いて10℃/秒の
速度にて加熱し、300℃で2分間および600℃で3
0分保持した。さらに、得られた薄膜上にPtを付着
し、リーク電流を測定したところ、印加電圧2Vにおい
て、およそ5×10-7A/cm2 であった。
(OC2 H4 OC2 H5 )6 を含む溶液に、Tiとのモ
ル比が1:1となるように水を加えて均一な部分加水分
解溶液を得た。この溶液をITO/ガラス基板上にスピ
ンコートし、続いて10℃/秒の速度にて加熱し、30
0℃で2分間および600℃で30分間保持した。さら
にこの薄膜上にPtを付着し、リーク電流を測定したと
ころ、印加電圧2Vにおいて、およそ5×10-6A/c
m2 であった。
(I)で示される溶媒に、Ba、Sr、Ti成分を含む
金属アルコキシド化合物を添加して作製された混合溶液
を用い、そして溶媒として上記一般式(I-B)で示され
るものを用いる場合には、上記金属アルコキシド化合物
を特定の順序で添加して作製された混合溶液を用いるか
ら、形成される一般式(Bax Sr1-x )TiO3 (0
≦x≦1)で表される酸化物薄膜は、均一で、化学量論
性に優れており、薄膜キャパシター、圧電体、焦電体等
に利用可能な酸化物薄膜として使用することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式(Bax Sr1-x )TiO3 (0
<x≦1)で表される酸化物薄膜の作製方法において、
下記一般式(I-A)で示される溶媒に、 R1 ′OR2 OH (I-A) (式中、R1 ′は炭素数2以上の脂肪族炭化水素基を表
し、R2 はエーテル結合を有していてもよい2価の脂肪
族炭化水素基を表す。)下記一般式(II)および(III
)で示される2種の金属アルコキシド化合物または一
般式(II)ないし(IV)で示される3種の金属アルコキ
シド化合物を、 Ba(OR3 )2 (II) Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R3 、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化
水素基を表す。)同時または任意の順序で添加して混合
した後、加熱反応させ、得られた混合溶液を基板上に塗
布して薄膜を形成し、次いで熱処理することを特徴とす
る酸化物薄膜の作製方法。 - 【請求項2】 一般式(Bax Sr1-x )TiO3 (0
<x<1)で表される酸化物薄膜の作製方法において、
下記一般式(I-B)で示される溶媒に、 CH3 OR2 ′OH (I-B) (式中、R2 ′は2価の脂肪族炭化水素基を表す。)下
記一般式(II)で示されるバリウムアルコキシド化合物
を溶解して加熱反応させ、 Ba(OR3 )2 (II) (式中、R3 は脂肪族炭化水素基を表す。)次いで、下
記一般式(III )および(IV)で示される2種の金属ア
ルコキシド化合物を添加して反応させ、 Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化水素基
を表す。)得られた混合溶液を基板上に塗布して薄膜を
形成し、次いで熱処理することを特徴とする酸化物薄膜
の作製方法。 - 【請求項3】 SrTiO3 で示される酸化物薄膜の作
製方法において、下記一般式(I)で示される溶媒に、 R1 OR2 OH (I) (式中、R1 は脂肪族炭化水素基を表し、R2 はエーテ
ル結合を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基を表
す。)下記一般式(III )および(IV)で示される2種
の金属アルコキシド化合物を同時または任意の順序で添
加して混合した後、加熱反応させ、 Ti(OR4 )4 (III ) Sr(OR5 )2 (IV) (式中、R4 およびR5 は、それぞれ脂肪族炭化水素基
を表す。)得られた混合溶液を基板上に塗布して薄膜を
形成し、次いで熱処理することを特徴とする酸化物薄膜
の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6308433A JP2964893B2 (ja) | 1993-12-21 | 1994-11-18 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-344663 | 1993-12-21 | ||
| JP34466393 | 1993-12-21 | ||
| JP6308433A JP2964893B2 (ja) | 1993-12-21 | 1994-11-18 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07232961A JPH07232961A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2964893B2 true JP2964893B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=26565543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6308433A Expired - Fee Related JP2964893B2 (ja) | 1993-12-21 | 1994-11-18 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964893B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6308433A patent/JP2964893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hyde,A.R.et al.「Preparation of BaxSi(1−x)Ti03 and silica films by sol−gel techniques」Br.Ceram.Proc.(1991),第48巻,第37−46頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07232961A (ja) | 1995-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5271955A (en) | Method for making a semiconductor device having an anhydrous ferroelectric thin film | |
| US6066581A (en) | Sol-gel precursor and method for formation of ferroelectric materials for integrated circuits | |
| JP4329287B2 (ja) | Plzt又はpzt強誘電体薄膜、その形成用組成物及び形成方法 | |
| KR100513724B1 (ko) | 강유전성 박막 및 그 제조방법 | |
| Sriprang et al. | Processing and Sol Chemistry of a Triol‐Based Sol–Gel Route for Preparing Lead Zirconate Titanate Thin Films | |
| US5925183A (en) | Method for producing layer-structured perovskite thin film of bismuth-based compounds having ferroelectric properties | |
| US6001416A (en) | Oxide thin film and process for forming the same | |
| JP3865442B2 (ja) | 多層酸化物薄膜素子及びその製造方法 | |
| Livage et al. | Glycol-based sol-gel process for the fabrication of ferroelectric PZT thin films: Code: EP28 | |
| Malic et al. | Homogeneity issues in chemical solution deposition of Pb (Zr, Ti) O3 thin films | |
| US5620739A (en) | Thin film capacitors on gallium arsenide substrate and process for making the same | |
| JP2964893B2 (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| JPH08245263A (ja) | 酸化物薄膜およびその作製方法 | |
| JP2783158B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| JP4329289B2 (ja) | Sbt強誘電体薄膜、その形成用組成物及び形成方法 | |
| US5637346A (en) | Process for preparing a thin ferroelectric or para-dielectric oxide film | |
| JP4042276B2 (ja) | Pb系ペロブスカイト型金属酸化物薄膜の形成方法 | |
| JP2003095651A (ja) | 誘電体膜形成用前駆体ゾル、前駆体ゾルの調製方法、誘電体膜、及び誘電体膜の形成方法 | |
| Faure et al. | Synthesis of ferroelectric thin films and ceramics from solution processes | |
| JP3359436B2 (ja) | PbTiO3配向膜の製造方法 | |
| JP2003002649A (ja) | Blt強誘電体薄膜、その形成用組成物及び形成方法 | |
| JPH0543241A (ja) | ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 | |
| Sirera et al. | Physicochemical characterisation of lead titanate solutions applied to the processing of thin films: Code: EP14 | |
| JP2856599B2 (ja) | ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 | |
| JP3465487B2 (ja) | 強誘電体薄膜作製用前駆体の製造方法、及び強誘電体薄膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| 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: 20070813 Year of fee payment: 8 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| 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: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |