JP2001261338A - Raw material solution for forming titanium-containing metal oxide thin film, method of forming the same, and titanium-containing metal oxide thin film - Google Patents

Raw material solution for forming titanium-containing metal oxide thin film, method of forming the same, and titanium-containing metal oxide thin film

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JP2001261338A
JP2001261338A JP2000072592A JP2000072592A JP2001261338A JP 2001261338 A JP2001261338 A JP 2001261338A JP 2000072592 A JP2000072592 A JP 2000072592A JP 2000072592 A JP2000072592 A JP 2000072592A JP 2001261338 A JP2001261338 A JP 2001261338A
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JP
Japan
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thin film
raw material
oxide thin
metal oxide
forming
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Kazumasa Maki
一誠 牧
Nobuyuki Soyama
信幸 曽山
Satoshi Fujita
悟史 藤田
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a raw material solution capable of forming a thick film in a single coating operation, free of striations after being applied, excellent in stability with the lapse of time, causing no cracks in the resultant metal oxide thin film, affording a sufficiently densified metal oxide thin film with on voids, and free of film thickness unevenness after being applied for coating. SOLUTION: In this raw material solution comprised of such a solution that a partial hydrolyzate and/or partial polycondensate thereof of the corresponding alkoxy group-bearing organometallic compounds of component metals is (are) contained in an organic solvent, propylene glycol is used as the organic solvent.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化チタン薄膜、
或いはチタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチ
ウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマス、チ
タン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等のTi系酸化物薄膜
をゾルゲル法等により形成するためのTiを含有する金
属酸化物薄膜形成用原料溶液、このTiを含有する金属
酸化物薄膜の形成方法及びTiを含有する金属酸化物薄
膜に関する。
The present invention relates to a titanium oxide thin film,
Alternatively, a metal oxide containing Ti for forming a Ti-based oxide thin film such as barium titanate, barium strontium titanate, strontium titanate, bismuth titanate, lead titanate, and lead zirconate titanate by a sol-gel method or the like The present invention relates to a raw material solution for forming a thin film, a method for forming the metal oxide thin film containing Ti, and a metal oxide thin film containing Ti.

【0002】[0002]

【従来の技術】Tiを含有する金属酸化物薄膜は、Ti
自体或いは、その成分金属の組み合わせ等による特性か
ら、幅広い分野での用途が期待されており、例えば、酸
化チタン膜は、高屈折率膜、光触媒として利用されてい
る。また、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロ
ンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマ
ス、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等は、高誘電率
膜、強誘電体膜等として注目されている。
2. Description of the Related Art Ti-containing metal oxide thin films are made of Ti.
Applications in a wide range of fields are expected due to the properties of the metal itself or the combination of its component metals. For example, a titanium oxide film is used as a high refractive index film and a photocatalyst. Further, barium titanate, barium strontium titanate, strontium titanate, bismuth titanate, lead titanate, lead zirconate titanate, and the like have attracted attention as high dielectric constant films, ferroelectric films, and the like.

【0003】ところで、Tiを含有する金属酸化物薄膜
に限らず、一般に、金属酸化物薄膜の成膜法としては、
スパッタリング法、MOCVD法などがあるが、比較的
安価で簡便に薄膜を作製する手法として、有機金属溶液
を基板に塗布するゾルゲル法がある。
[0003] By the way, not only a metal oxide thin film containing Ti but also a general method of forming a metal oxide thin film includes the following.
Although there are a sputtering method, an MOCVD method, and the like, a sol-gel method of applying an organometallic solution to a substrate is a relatively inexpensive and simple method for forming a thin film.

【0004】ゾルゲル法は、原料となる各成分金属の加
水分解性の化合物、その部分加水分解物及び/又はその
部分重縮合物を含有する原料溶液を基板に塗布し、塗膜
を乾燥させた後、例えば空気中で約400℃に加熱して
金属酸化物の膜を形成し、さらにその金属酸化物の結晶
化温度以上(例えば、約700℃)で焼成して膜を結晶
化させることにより強誘電体薄膜を成膜する方法であ
る。
In the sol-gel method, a raw material solution containing a hydrolyzable compound of each component metal as a raw material, a partial hydrolyzate thereof and / or a partial polycondensate thereof is applied to a substrate, and the coating film is dried. Thereafter, the film is heated, for example, to about 400 ° C. in the air to form a metal oxide film, and then fired at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the metal oxide (eg, about 700 ° C.) to crystallize the film. This is a method of forming a ferroelectric thin film.

【0005】このゾルゲル法に似た方法として、有機金
属分解(MOD)法がある。MOD法では、熱分解性の
有機金属化合物、例えば、金属のβ−ジケトン錯体(例
えば、金属アセチルアセトネート)やカルボン酸塩(例
えば、酢酸塩)を含有する原料溶液を基板に塗布し、例
えば空気中又は含酸素雰囲気中等で加熱して、塗膜中の
溶媒の蒸発及び金属化合物の熱分解を生じさせて金属酸
化物の膜を形成し、さらに結晶化温度以上で焼成(アニ
ール)して膜を結晶化させる。従って、原料化合物の種
類が異なるだけで、成膜操作はゾルゲル法とほぼ同様で
ある。
As a method similar to the sol-gel method, there is an organic metal decomposition (MOD) method. In the MOD method, a raw material solution containing a thermally decomposable organometallic compound, for example, a metal β-diketone complex (for example, metal acetylacetonate) or a carboxylate (for example, acetate) is applied to a substrate, Heating in air or an oxygen-containing atmosphere, etc., causes evaporation of the solvent in the coating film and thermal decomposition of the metal compound to form a metal oxide film, which is then fired (annealed) at a crystallization temperature or higher. Crystallize the film. Therefore, the film forming operation is almost the same as that of the sol-gel method except for the type of the starting compound.

【0006】このようにゾルゲル法とMOD法は成膜操
作が同じであるので、両者を併用した方法も可能であ
る。即ち、原料溶液が加水分解性の金属化合物と熱分解
性の金属化合物の両方を含有していてもよく、その場合
には塗膜の加熱中に原料化合物の加水分解と熱分解が起
こり、金属酸化物が生成する。
As described above, since the sol-gel method and the MOD method have the same film forming operation, a method using both of them is also possible. That is, the raw material solution may contain both a hydrolyzable metal compound and a thermally decomposable metal compound. In this case, hydrolysis and thermal decomposition of the raw material compound occur during heating of the coating film, and the metal Oxide forms.

【0007】従って、以下において、ゾルゲル法、MO
D法、及びこれらを併用した方法を包含して「ゾルゲル
法等」と称し、このような方法で用いられる原料溶液を
「ゾルゲル液」と称す。
Accordingly, the sol-gel method, MO
The D method and the method using these methods in combination are referred to as “sol-gel method”, and the raw material solution used in such a method is referred to as “sol-gel liquid”.

【0008】ゾルゲル法等は、安価かつ簡便で量産に適
しているという利点に加えて、膜の組成制御が容易で、
成膜厚みが比較的均一であるという優れた特長を有す
る。従って、比較的平坦な基板上に強誘電体薄膜を形成
するのには最も有利な成膜法であると言える。
[0008] The sol-gel method and the like have the advantages of being inexpensive, simple, and suitable for mass production.
An excellent feature is that the film thickness is relatively uniform. Therefore, it can be said that this is the most advantageous film forming method for forming a ferroelectric thin film on a relatively flat substrate.

【0009】このゾルゲル法等の有機金属原料としては
金属アルコキシド又は有機酸塩が一般に使用されてい
る。また、これらの有機金属原料を溶解する有機溶媒と
しては、アルコール類、エチレングリコール誘導体、キ
シレン、トルエン等を使用することができるが、従来、
有機溶媒としては、エチレングリコール誘導体が良いと
され、特にエチレングリコールモノメチルエーテル(2
−メトキシエタノール)が広く使用されてきている(例
えば、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.33(1994)pp.5196−5200、
特開平9−28415号公報等)。
Metal alkoxides or organic acid salts are generally used as an organic metal raw material for the sol-gel method or the like. As the organic solvent for dissolving these organometallic raw materials, alcohols, ethylene glycol derivatives, xylene, toluene and the like can be used.
As the organic solvent, ethylene glycol derivatives are considered to be good, and in particular, ethylene glycol monomethyl ether (2
-Methoxyethanol) has been widely used (for example, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994) pp. 5196-5200,
JP-A-9-28415, etc.).

【0010】しかし、一般に、この2−メトキシエタノ
ールを有機溶媒とするゾルゲル液を用いてゾルゲル法に
より成膜を行った場合、1回の塗布で形成されるクラッ
クのない薄膜の膜厚は高々0.1μm程度(アニール後
の膜厚)であり、これが生産効率の低下、成膜コストの
向上の原因となっていた。
However, in general, when a film is formed by a sol-gel method using a sol-gel solution using 2-methoxyethanol as an organic solvent, the thickness of a crack-free thin film formed by one coating is at most 0. .About.1 μm (film thickness after annealing), which caused a reduction in production efficiency and an increase in film formation cost.

【0011】そこで、1回の塗布で成膜可能な膜厚を上
げることにより、膜形成のスループットを上げ、成膜コ
ストを下げる方法として、ゾルゲル液の有機溶媒として
1,3−プロパンジオールを用いることが提案されてい
る(Journal of Materials Science 30(1995) pp.2507-
2516)。
Therefore, as a method of increasing the film formation throughput by increasing the film thickness which can be formed by one application and lowering the film formation cost, 1,3-propanediol is used as an organic solvent of the sol-gel liquid. (Journal of Materials Science 30 (1995) pp.2507-
2516).

【0012】この1,3−プロパンジオール溶媒を用い
たゾルゲル液であれば、2−メトキシエタノール溶媒を
用いたゾルゲル液と同等の微細構造を有する高品質な膜
を、1回の塗布で最大1μm程度(アニール後の膜厚)
までの膜厚で成膜することができる。しかし、この1,
3−プロパンジオール溶媒のゾルゲル液は、沸点が21
3.5℃と高く、塗布直後も乾燥していないため、塗布
後の乾燥工程までの間に膜厚が変化し、膜中央部と膜端
部で膜厚が異なるものとなるという欠点がある(Journa
l of Materials Science 30(1995) pp.2507-2516)。ま
た、乾燥時においても、溶媒が高沸点であるため蒸発が
なだらかに起こることから、蒸発後に蒸発による膜厚ム
ラが生じる。更に、1,3−プロパンジオールは高価で
あるため、1,3−プロパンジオールを溶媒として用い
た場合、ゾルゲル液のコストも高くなるという問題点も
あった。
In the case of a sol-gel solution using this 1,3-propanediol solvent, a high-quality film having a fine structure equivalent to that of a sol-gel solution using a 2-methoxyethanol solvent can have a maximum thickness of 1 μm in a single application. Degree (film thickness after annealing)
It can be formed with a film thickness up to. However, this one
The sol-gel solution of 3-propanediol solvent has a boiling point of 21
Since the temperature is as high as 3.5 ° C. and the film is not dried immediately after the application, the film thickness changes before the drying step after the application, and there is a disadvantage that the film thickness differs between the film center portion and the film end portion. (Journa
l of Materials Science 30 (1995) pp. 2507-2516). In addition, even during drying, since the solvent has a high boiling point, the evaporation occurs smoothly, so that the film thickness becomes uneven due to the evaporation after the evaporation. Furthermore, since 1,3-propanediol is expensive, when 1,3-propanediol is used as a solvent, there is also a problem that the cost of the sol-gel liquid increases.

【0013】一方、長期保存性に優れ、かつ品質管理の
容易なゾルゲル液として、プロピレングリコールを溶媒
として用いることが提案されている(特開平4−342
422号公報)。しかし、この特開平4−342422
号公報では、多成分系原料のうちの1成分のTiについ
てのみ、金属アルコキシドを使用することを特徴として
おり、金属アルコキシドが1種類のみであるために、加
水分解特性を制御しやすく品質管理は容易になるが、ア
ルコキシドが少ないために加水分解及び縮合重合反応に
よる金属−O−金属結合は少なく、大部分が熱分解によ
りセラミックスとなっていることから、得られる強誘電
体薄膜が緻密ではなく、ボイドの多い低品質な膜とな
り、更に結晶化温度が高いという問題点もあった。ま
た、厚膜を作製するためにはゾルゲル液の高濃度化が必
要となるが、アルコキシドが少量であるため、生成する
複合アルコキシドも少量であり、高濃度化も困難であっ
た。
On the other hand, it has been proposed to use propylene glycol as a solvent as a sol-gel solution having excellent long-term storage properties and easy quality control (JP-A-4-342).
422). However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-342422 discloses
The publication discloses that metal alkoxide is used only for one component Ti of the multi-component system raw material. Since only one kind of metal alkoxide is used, the hydrolysis characteristics are easily controlled and quality control is performed. Although it is easy, the metal-O-metal bond due to hydrolysis and condensation polymerization is small due to the small amount of alkoxide, and most of the ceramics are formed by thermal decomposition, so the obtained ferroelectric thin film is not dense. In addition, there is a problem that a low-quality film having many voids is formed and the crystallization temperature is high. Further, in order to produce a thick film, it is necessary to increase the concentration of the sol-gel solution. However, since the alkoxide is small, the amount of the composite alkoxide generated is also small, and it is difficult to increase the concentration.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】このように従来におい
ては、1回の塗布で比較的膜厚の厚い薄膜を膜厚のムラ
なく形成することができ、安価で保存安定性に優れ、緻
密な薄膜を容易に形成することができるゾルゲル液は提
供されていないのが実情である。
As described above, conventionally, a relatively thin film having a relatively large thickness can be formed by a single coating without unevenness of the film thickness, and it is inexpensive, has excellent storage stability, and has a high density. In fact, no sol-gel solution capable of easily forming a thin film has been provided.

【0015】本発明は上記従来の問題点を解決し、 1回の塗布で0.2μm以上の厚膜成膜が可能であ
る。 塗布後にストリエーションがない。 経時変化安定性に優れる。 金属酸化物薄膜にクラックが生じない。 金属酸化物薄膜中にボイドがなく、十分に緻密化さ
れている。といった効果を奏し、更には、 塗布後に膜厚ムラがない。 といった効果を奏するTiを含有する金属酸化物薄膜形
成用原料溶液を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and it is possible to form a thick film having a thickness of 0.2 μm or more by one coating. No striations after application. Excellent stability over time. No cracks occur in the metal oxide thin film. There are no voids in the metal oxide thin film and the metal oxide thin film is sufficiently densified. In addition, there is no unevenness in film thickness after coating. It is an object of the present invention to provide a Ti-containing metal oxide thin film forming raw material solution having the above effects.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のTiを含有する
金属酸化物薄膜形成用原料溶液は、Tiを含有する金属
酸化物薄膜を成膜するための原料溶液であって、アルコ
キシ基を有する成分金属の有機金属化合物の部分加水分
解物及び/又はその部分重縮合物を有機溶媒中に含有す
る溶液からなる原料溶液において、該溶液中にプロピレ
ングリコールを含有することを特徴とする。
The raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to the present invention is a raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, which has an alkoxy group. In a raw material solution comprising a solution containing a partial hydrolyzate of an organometallic compound of a component metal and / or a partial polycondensate thereof in an organic solvent, propylene glycol is contained in the solution.

【0017】即ち、本発明者らは、前記〜の特性を
兼ね備えるゾルゲル液を実現するべく鋭意研究を重ねた
結果、主溶媒としてプロピレングリコールを用い、アル
コキシ基を有する成分金属の有機金属化合物、特に全金
属化合物をプロピレングリコールのアルコキシ基又はプ
ロピレングリコールのアルコキシ基とβ−ジケトン基を
含有するものとしてこれを縮重合させることで、上記の
特性を満足するゾルゲル液が得られることを見出し、本
発明を完成させた。
That is, the present inventors have conducted intensive studies to realize a sol-gel solution having the above-mentioned characteristics, and as a result, using propylene glycol as a main solvent, an organometallic compound of a component metal having an alkoxy group, particularly The present inventors have found that a sol-gel solution satisfying the above properties can be obtained by condensation polymerization of all metal compounds as those containing an alkoxy group of propylene glycol or an alkoxy group of propylene glycol and a β-diketone group. Was completed.

【0018】本発明によれば、プロピレングリコールを
含有させることで、プロピレングリコールの粘度が高い
ため溶液の粘度が上昇すること、有機金属化合物の一部
のアルコキシ基がプロピレングリコールのアルコキシ基
と置換することで厚膜成膜が可能となる(特性)。
According to the present invention, by including propylene glycol, the viscosity of the solution is increased due to the high viscosity of propylene glycol, and some of the alkoxy groups of the organometallic compound are substituted with the alkoxy groups of propylene glycol. This enables a thick film to be formed (characteristics).

【0019】また、有機金属化合物をプロピレングリコ
ールのアルコキシ基又はプロピレングリコールのアルコ
キシ基とβ−ジケトン基を含有するものとして縮重合さ
せることにより、より一層膜厚を増加させることができ
る。これは、プロピレングリコールのアルコキシ基又は
プロピレングリコールのアルコキシ基とβ−ジケトン基
を含有する有機金属化合物が、アルコール及びプロピレ
ングリコールに対して高い溶解度を持つこと、溶液中で
部分加水分解と部分重縮合による金属−酸素結合が多数
生成していることが考えられる。
The film thickness can be further increased by subjecting the organometallic compound to polycondensation to include an alkoxy group of propylene glycol or an alkoxy group of propylene glycol and a β-diketone group. This is because the alkoxy group of propylene glycol or the organometallic compound containing the alkoxy group of propylene glycol and β-diketone group has high solubility in alcohol and propylene glycol, and partial hydrolysis and polycondensation in solution. It is conceivable that a large number of metal-oxygen bonds due to are generated.

【0020】なお、膜厚を薄くしたい場合には、粘度の
低い有機溶媒等(例えば通常のアルコール)で希釈すれ
ば良い。
When it is desired to reduce the film thickness, the film may be diluted with a low-viscosity organic solvent or the like (eg, ordinary alcohol).

【0021】また、プロピレングリコールの沸点は18
7.4℃と比較的低いため、膜厚が均一になり、蒸発に
よる膜厚ムラが生じない(特性)。
The boiling point of propylene glycol is 18
Since the temperature is relatively low at 7.4 ° C., the film thickness becomes uniform, and no film thickness unevenness occurs due to evaporation (characteristic).

【0022】また、1,3−プロパンジオール溶媒を用
いた場合と比較して、沈殿やゲル化が防止され、ゾルゲ
ル液の経時変化安定性が向上するのは、プロピレングリ
コール中の金属アルコキシドの安定性が高いためと推定
される。(特性)。
Further, as compared with the case where a 1,3-propanediol solvent is used, precipitation and gelation are prevented, and the aging stability of the sol-gel solution is improved due to the stability of the metal alkoxide in propylene glycol. Presumed to be high. (Characteristic).

【0023】特に、有機金属化合物をプロピレングリコ
ールのアルコキシ基を含有するものとして縮重合させる
ことにより、プロピレングリコールを含有させたのみの
ゾルゲル液よりも更に経時変化安定性を高めることがで
きる。これは、プロピレングリコールと有機金属化合物
のアルコキシ基の置換が経時的に進行するためと思われ
る。更に、有機金属化合物をプロピレングリコールのア
ルコキシ基の他に、β−ジケトン基も有するものとする
ことにより、経時変化安定性のより一層の向上を図るこ
とができる。
In particular, by subjecting the organometallic compound to polycondensation as containing an alkoxy group of propylene glycol, the stability over time can be further improved as compared with a sol-gel solution containing only propylene glycol. This is presumably because the substitution of propylene glycol with the alkoxy group of the organometallic compound proceeds with time. Further, when the organometallic compound has a β-diketone group in addition to the alkoxy group of propylene glycol, the stability over time can be further improved.

【0024】また、全有機金属化合物をアルコキシ基又
はアルコキシ基とβ−ジケトン基を含有するものとする
ことで、ボイドが少ない酸化物薄膜を得ることができる
(特性)。この緻密化は、ゾルゲル液中の全有機金属
化合物のプロピレングリコールのアルコキシ基で、部分
加水分解と部分重縮合による金属−酸素結合が多数生成
するためと考えられる。
Further, when all the organometallic compounds contain an alkoxy group or an alkoxy group and a β-diketone group, an oxide thin film with few voids can be obtained (characteristic). This densification is considered to be due to the formation of a large number of metal-oxygen bonds due to partial hydrolysis and partial polycondensation in the alkoxy groups of propylene glycol of all the organometallic compounds in the sol-gel liquid.

【0025】このような本発明のTiを含有する金属酸
化物薄膜形成用原料溶液は、Ti酸化物薄膜(酸化チタ
ン薄膜)、Tiと他の金属を含む複合酸化物薄膜、例え
ば、TiとBa及び/又はSrを含有するペロブスカイ
ト型金属酸化物薄膜、TiとPbとを含有するペロブス
カイト型金属酸化物薄膜、TiとBiとを含有するBi
層状ペロブスカイト型金属酸化物薄膜を成膜するための
原料溶液として好適である。
Such a raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to the present invention includes a Ti oxide thin film (titanium oxide thin film), a composite oxide thin film containing Ti and another metal, for example, Ti and Ba. And / or perovskite metal oxide thin film containing Sr, perovskite metal oxide thin film containing Ti and Pb, Bi containing Ti and Bi
It is suitable as a raw material solution for forming a layered perovskite-type metal oxide thin film.

【0026】本発明において、原料溶液に存在する有機
溶媒に対するプロピレングリコールの含有率は10重量
%以上であることが好ましく、また、原料溶液中の金属
化合物の酸化物換算濃度が10重量%以上であることが
好ましい。
In the present invention, the content of propylene glycol with respect to the organic solvent present in the raw material solution is preferably at least 10% by weight, and the concentration of the metal compound in the raw material solution in terms of oxide is preferably at least 10% by weight. Preferably, there is.

【0027】また、本発明では、原料溶液に存在する金
属元素の合計原子数に対して、β−ジケトン類を0.1
〜5倍の分子数で含有することが好ましく、これによ
り、より一層優れた効果が得られる。
In the present invention, β-diketones are used in an amount of 0.1 to the total number of metal elements present in the raw material solution.
It is preferable that the compound is contained with a molecular number of up to 5 times, whereby a more excellent effect can be obtained.

【0028】本発明のTiを含有する金属酸化物薄膜形
成用原料溶液及びTiを含有する金属酸化物薄膜の形成
方法は、このようなTiを含有する金属酸化物薄膜形成
用原料溶液を、耐熱性基板に塗布した後、その結晶化温
度以上に加熱することによりTiを含有する金属酸化物
薄膜を形成する方法であって、1回の塗布工程で膜厚
0.2μm以上のTiを含有する金属酸化物薄膜を形成
することを特徴とする。
The raw material solution for forming a Ti-containing metal oxide thin film and the method for forming a Ti-containing metal oxide thin film according to the present invention comprise the steps of: A method for forming a metal oxide thin film containing Ti by applying the film to a conductive substrate and then heating the film to a temperature equal to or higher than its crystallization temperature, wherein the film contains Ti having a film thickness of 0.2 μm or more in one coating step. It is characterized by forming a metal oxide thin film.

【0029】本発明のTiを含有する金属酸化物薄膜
は、このような本発明のTiを含有する金属酸化物薄膜
の形成方法により形成されたものである。
The Ti-containing metal oxide thin film of the present invention is formed by such a method of forming a Ti-containing metal oxide thin film of the present invention.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0031】本発明で成膜するTiを含有する金属酸化
物薄膜は、Ti酸化物薄膜(酸化チタン薄膜)、或いは
Tiと他の金属を含む複合酸化物薄膜、例えば、Tiと
Ba及び/又はSrを含有するペロブスカイト型金属酸
化物薄膜、TiとPbとを含有するペロブスカイト型金
属酸化物薄膜、TiとBiとを含有するBi層状ペロブ
スカイト型金属酸化物薄膜(BiTi12系金属
酸化物薄膜)等である。
The Ti-containing metal oxide thin film formed in the present invention may be a Ti oxide thin film (titanium oxide thin film) or a composite oxide thin film containing Ti and another metal, for example, Ti and Ba and / or perovskite-type metal oxide thin film, perovskite-type metal oxide thin film, Bi layered perovskite-type metal oxide thin film containing Ti and Bi (Bi 4 Ti 3 O 12 based metal oxide containing Ti and Pb containing Sr Material thin film).

【0032】この酸化物材料には、微量のドープ元素を
含有させることができる。ドープ元素の例としては、P
b、Zr、Ca、Sr、Ba、Hf、Sn、Th、Y、
Sm、Dy、Ce、Bi、Sb、Nb、Ta、W、M
o、Cr、Co、Ni、Fe、Cu、Si、Ge、U、
Sc、V、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu、Laなどが挙げられ、その含有
量は薄膜中の金属原子の原子分率で0.1以下とするの
が好ましい。
This oxide material can contain a small amount of a doping element. Examples of doping elements include P
b, Zr, Ca, Sr, Ba, Hf, Sn, Th, Y,
Sm, Dy, Ce, Bi, Sb, Nb, Ta, W, M
o, Cr, Co, Ni, Fe, Cu, Si, Ge, U,
Sc, V, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, E
Examples thereof include r, Tm, Yb, Lu, and La, and the content is preferably 0.1 or less in terms of the atomic fraction of metal atoms in the thin film.

【0033】本発明においては、有機溶媒としてプロピ
レングリコールを用いるが、プロピレングリコールの単
独溶媒、プロピレングリコールと他の有機溶媒との混合
溶媒のいずれでも良い。プロピレングリコールと他の有
機溶媒との混合溶媒を用いる場合、前記の特性を達成す
るために、原料溶液中の全有機溶媒に対するプロピレン
グリコールの割合が10重量%以上、特に15重量%以
上となるようにするのが好ましい。
In the present invention, propylene glycol is used as the organic solvent, but may be a single solvent of propylene glycol or a mixed solvent of propylene glycol and another organic solvent. When a mixed solvent of propylene glycol and another organic solvent is used, the ratio of propylene glycol to all organic solvents in the raw material solution is 10% by weight or more, particularly 15% by weight or more, in order to achieve the above-mentioned properties. It is preferred that

【0034】なお、併用し得る他の有機溶媒としては、
プロピレングリコール以外のアルコール、カルボン酸、
エステル、ケトン、エーテル、シクロアルカン、芳香族
系溶媒などが挙げられ、このうち、アルコールとして
は、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノー
ル、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1
−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、1−
ペンタノール、2−ペンタノール、2−メチル−2−ペ
ンタノールなどのアルカノール類、シクロヘキサノール
といったシクロアルカノール類、ならびに2−メトキシ
エタノール、1−エトキシ−2−プロパノールといった
アルコキシアルコール類が使用できる。
Other organic solvents that can be used in combination include:
Alcohols other than propylene glycol, carboxylic acids,
Esters, ketones, ethers, cycloalkanes, aromatic solvents, etc., among which alcohols include ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1
-Propanol, 2-methyl-2-propanol, 1-
Alkanols such as pentanol, 2-pentanol and 2-methyl-2-pentanol, cycloalkanols such as cyclohexanol, and alkoxy alcohols such as 2-methoxyethanol and 1-ethoxy-2-propanol can be used.

【0035】また、カルボン酸溶媒の例としては、n−
酪酸、α−メチル酪酸、i−吉草酸、2−エチル酪酸、
2,2−ジメチル酪酸、3,3−ジメチル酪酸、2,3
−ジメチル酪酸、3−メチルペンタン酸、4−メチルペ
ンタン酸、2−エチルペンタン酸、3−エチルペンタン
酸、2,2−ジメチルペンタン酸、3,3−ジメチルペ
ンタン酸、2,3−ジメチルペンタン酸、2−エチルヘ
キサン酸、3−エチルヘキサン酸などが挙げられる。
Examples of the carboxylic acid solvent include n-
Butyric acid, α-methylbutyric acid, i-valeric acid, 2-ethylbutyric acid,
2,2-dimethylbutyric acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2,3
-Dimethylbutyric acid, 3-methylpentanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2-ethylpentanoic acid, 3-ethylpentanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 3,3-dimethylpentanoic acid, 2,3-dimethylpentane Acid, 2-ethylhexanoic acid, 3-ethylhexanoic acid and the like.

【0036】エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢
酸プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢
酸tert−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミ
ル、酢酸sec−アミル、酢酸tert−アミル、酢酸
イソアミルなどが挙げられる。
Examples of the ester solvents include ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, sec-butyl acetate, tert-butyl acetate, isobutyl acetate, n-amyl acetate, sec-amyl acetate, tert-amyl acetate, and isoamyl acetate. And the like.

【0037】ケトン系溶媒としては、アセトン、メチル
エチルエトン、メチルイソブチルケトンが挙げられ、エ
ーテル系溶媒としては、ジメチルエーテル、ジエチルエ
ーテルといった鎖式エーテル、並びにテトラヒドロフラ
ン、ジオキサンといった環式エーテルが挙げられる。ま
た、シクロアルカン系溶媒としては、シクロヘプタン、
シクロヘキサンなどが挙げられ、芳香族系溶媒として
は、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
The ketone solvents include acetone, methyl ethyl ethone and methyl isobutyl ketone, and the ether solvents include chain ethers such as dimethyl ether and diethyl ether, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. As the cycloalkane-based solvent, cycloheptane,
Cyclohexane and the like, and aromatic solvents include toluene, xylene and the like.

【0038】また、本発明においては、原料溶液中に安
定化剤としてβ−ジケトン類を配合するのが好ましく、
安定化剤の配合により、原料溶液の加速分解速度、重縮
合速度が抑えられ、その保存安定性が改善される。この
場合、安定化剤としてのβ−ジケトン類の添加量は、原
料溶液中に存在する金属元素の合計原子数に対するβ−
ジケトン類の分子数で0.1〜5倍の量が好ましく、よ
り好ましくは0.2〜3倍である。β−ジケトン類は添
加量が多すぎると安定性の低下が危惧され、少なすぎる
とβ−ジケトン類の効果が十分に得られない。使用する
β−ジケトン類としては、アセチルアセトン、ベンゾイ
ルアセトン、ジベンゾイルアセトン、ジイソブチルメタ
ン、ジピバロイルメタン、3−メチルペンタン−2,4
−ジオン、2,2−ジメチルペンタン−3,5−ジオ
ン、ヘプタフルオロブタノイルピバロイルメタン、トリ
フルオロアセチルアセトン等が挙げられるが、これらの
中でも特に経済性、膜の緻密性、ハロゲン化物を含まな
い等の観点からアセチルアセトンが望ましい。
In the present invention, it is preferable to mix β-diketones as a stabilizer in the raw material solution.
By adding a stabilizer, the rate of accelerated decomposition and the rate of polycondensation of the raw material solution are suppressed, and the storage stability is improved. In this case, the amount of β-diketones added as a stabilizer is β-diketone relative to the total number of metal elements present in the raw material solution.
The amount is preferably 0.1 to 5 times, more preferably 0.2 to 3 times, the number of molecules of the diketones. If the amount of the β-diketone is too large, the stability may be reduced. If the amount is too small, the effect of the β-diketone cannot be sufficiently obtained. As the β-diketones to be used, acetylacetone, benzoylacetone, dibenzoylacetone, diisobutylmethane, dipivaloylmethane, 3-methylpentane-2,4
-Dione, 2,2-dimethylpentane-3,5-dione, heptafluorobutanoylpivaloylmethane, trifluoroacetylacetone and the like, among which economicalness, denseness of the film, and halides are included. Acetylacetone is desirable from the viewpoint that there is no acetylacetone.

【0039】安定化剤としてのβ−ジケトン類は、原料
溶液の製造工程のどの段階で添加しても良いが、後述す
る共沸蒸留を行う場合には、この蒸留後に添加すること
が好ましい。また、金属アルコキシドの部分加水分解を
行う場合には、その前にβ−ジケトン類を添加しておく
方が、加水分解速度の制御が容易となることから好まし
い。なお、β−ジケトン類を添加した場合には、塗布後
の加水分解を促進させるために、原料溶液に少量の水を
添加しても良い。
The β-diketone as a stabilizer may be added at any stage in the production process of the raw material solution. However, when performing azeotropic distillation described later, it is preferable to add it after this distillation. In the case where the metal alkoxide is partially hydrolyzed, it is preferable to add β-diketones before the partial hydrolysis because the hydrolysis rate can be easily controlled. When β-diketones are added, a small amount of water may be added to the raw material solution in order to promote hydrolysis after coating.

【0040】本発明のTiを含有する金属酸化物薄膜形
成用原料溶液は、有機溶媒としてプロピレングリコール
を用い、好ましくは、全有機金属化合物としてプロピレ
ングリコールのアルコキシ基又は該アルコキシ基とβ−
ジケトン基を有するものを用い、更に、安定化剤として
β−ジケトン類を配合すること以外は常法に従って調製
することができる。
In the raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to the present invention, propylene glycol is used as an organic solvent, and preferably, an alkoxy group of propylene glycol or β-
It can be prepared according to a conventional method except that a compound having a diketone group is used, and β-diketones are further compounded as a stabilizer.

【0041】原料有機金属化合物としては、成分金属又
は2以上の成分金属を含む金属化合物、その部分加水分
解物並びにその部分重縮合物を用いることができるが、
特に好ましい有機金属化合物は、加水分解性又は熱分解
性の有機金属化合物である。例えば、アルコキシド、有
機酸塩、β−ジケトン錯体などが代表例であるが、金属
錯体については、アミン錯体をはじめとして、各種の他
の錯体も利用できる。ここでβ−ジケトンとしては、ア
セチルアセトン(=2,4−ペンタンジオン)、ヘプタ
フルオロブタノイルピバロイルメタン、ジピバロイルメ
タン、トリフルオロアセチルアセトン、ベンゾイルアセ
トンなどが挙げられる。
As the starting organometallic compound, a component metal or a metal compound containing two or more component metals, a partial hydrolyzate thereof and a partial polycondensate thereof can be used.
Particularly preferred organometallic compounds are hydrolyzable or thermally decomposable organometallic compounds. For example, alkoxides, organic acid salts, β-diketone complexes and the like are typical examples, but various other complexes such as amine complexes can be used for metal complexes. Here, examples of the β-diketone include acetylacetone (= 2,4-pentanedione), heptafluorobutanoylpivaloylmethane, dipivaloylmethane, trifluoroacetylacetone, and benzoylacetone.

【0042】原料として好適な有機金属化合物の具体例
を示すと、鉛化合物及びランタン化合物としては酢酸塩
(酢酸鉛、酢酸ランタン)などの有機酸塩並びにジイソ
プロポキシ鉛などのアルコキシドが挙げられる。チタン
化合物としては、テトラエトキシチタン、テトライソプ
ロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テトラi
−ブトキシチタン、テトラt−ブトキシチタン、ジメト
キシジイソプロポキシチタンなどのアルコキシドが好ま
しいが、有機酸塩又は有機金属錯体も使用できる。ジル
コニウム化合物は上記チタン化合物と同様である。
Specific examples of suitable organometallic compounds as raw materials include, as the lead compound and the lanthanum compound, organic acid salts such as acetates (lead acetate and lanthanum acetate) and alkoxides such as diisopropoxy lead. Examples of the titanium compound include tetraethoxy titanium, tetra isopropoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, tetra i
Alkoxides such as -butoxytitanium, tetra-t-butoxytitanium and dimethoxydiisopropoxytitanium are preferred, but organic acid salts or organometallic complexes can also be used. The zirconium compound is the same as the above-mentioned titanium compound.

【0043】また、ビスマス化合物としては、酢酸ビス
マス、2−エチルヘキサン酸ビスマス等のカルボン酸
塩、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、そ
の他ビスマスのアルコキシドが挙げられ、ストロンチウ
ム化合物としては、酢酸ストロンチウム、2−エチルヘ
キサン酸ストロンチウム等のカルボン酸塩、水酸化スト
ロンチウム、硝酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウ
ム、その他ストロンチウムのアルコキシドが挙げられ
る。
Examples of the bismuth compound include carboxylate salts such as bismuth acetate and bismuth 2-ethylhexanoate, bismuth hydroxide, bismuth nitrate, bismuth carbonate, and other alkoxides of bismuth. Examples of the strontium compound include strontium acetate. And carboxylate salts such as strontium 2-ethylhexanoate, strontium hydroxide, strontium nitrate, strontium carbonate, and other strontium alkoxides.

【0044】なお、原料の金属化合物は、上述したよう
な1種類の金属を含有する化合物の他に、2種以上の成
分金属を含有する複合化した金属化合物であってもよ
い。かかる複合化金属化合物の例としては、PbO
〔Ti(OC、PbO〔Zr(OC
などが挙げられる。
The starting metal compound may be a complex metal compound containing two or more component metals in addition to the compound containing one kind of metal as described above. Examples of such composite metal compounds include PbO
2 [Ti (OC 3 H 7 ) 3 ] 2 , PbO 2 [Zr (OC
4 H 9) 3] 2 and the like.

【0045】本発明では、前述の理由から、特に、全有
機金属化合物をプロピレングリコールのアルコキシド基
又は該アルコキシド基とβ−ジケトン基を有する化合物
とするのが好ましく、このようなアルコキシド基とβ−
ジケトン基を有するTi原料化合物としては、例えばチ
タンジイソプロポキシドビスアセチルアセテートが挙げ
られる。
In the present invention, for the above-mentioned reasons, it is particularly preferable that the total organometallic compound is an alkoxide group of propylene glycol or a compound having the alkoxide group and a β-diketone group.
Examples of the Ti raw material compound having a diketone group include titanium diisopropoxide bisacetyl acetate.

【0046】本発明では、これらの各成分金属の原料と
して使用する金属化合物を、プロピレングリコール、或
いは、プロピレングリコールを含む有機溶媒に溶解し、
好ましくは、安定化剤としてβ−ジケトン類を添加し
て、形成するTiを含有する金属酸化物薄膜の酸化チタ
ン或いは複合金属酸化物(2以上の金属を含有する酸化
物)の前駆体を含有する原料溶液を調製する。
In the present invention, a metal compound used as a raw material for each of these component metals is dissolved in propylene glycol or an organic solvent containing propylene glycol,
Preferably, a β-diketone is added as a stabilizer to contain a titanium oxide of a metal oxide thin film containing Ti or a precursor of a composite metal oxide (oxide containing two or more metals). A raw material solution is prepared.

【0047】原料溶液中に含有させる金属化合物の割合
は、成膜しようとするTiを含有する金属酸化物薄膜の
金属原子比とほぼ同じでよい。但し、一般に鉛化合物は
揮発性が高く、金属酸化物に変化させるための加熱中又
は結晶化のための焼成中に蒸発による鉛の欠損が起こる
ことがある。そのため、この欠損を見越して、鉛をやや
過剰(例えば、2〜20%過剰)に存在させても良い。
この鉛の欠損の程度は、鉛化合物の種類や成膜条件によ
って異なり、予め実験により求めることができる。
The ratio of the metal compound contained in the raw material solution may be substantially the same as the metal atomic ratio of the metal oxide thin film containing Ti to be formed. However, lead compounds generally have high volatility, and lead deficiency may occur due to evaporation during heating for changing to a metal oxide or during firing for crystallization. Therefore, in anticipation of this deficiency, lead may be present in a slight excess (for example, a 2 to 20% excess).
The degree of lead deficiency varies depending on the type of lead compound and film forming conditions, and can be determined in advance by experiments.

【0048】なお、原料溶液の有機金属化合物濃度は特
に制限されず、利用する塗布法や部分加水分解の有無に
よっても異なるが、一般に有機金属化合物換算の合計金
属含有量として10〜40重量%、特に15重量%以上
40重量%以下の範囲が好ましい。このような比較的高
濃度の原料溶液とすることにより、1回の塗布で0.2
μm以上というような厚膜形成を行える。
The concentration of the organometallic compound in the raw material solution is not particularly limited, and varies depending on the coating method used and the presence or absence of partial hydrolysis. In general, the total metal content in terms of the organometallic compound is 10 to 40% by weight. In particular, the range is preferably from 15% by weight to 40% by weight. By using such a relatively high-concentration raw material solution, 0.2% can be obtained in one application.
A thick film having a thickness of not less than μm can be formed.

【0049】有機金属化合物をプロピレングリコール、
或いはプロピレングリコールを含む有機溶媒中に溶解さ
せた溶液は、そのまま原料溶液としてゾルゲル法等によ
る成膜に使用することができる。或いは、造膜を促進さ
せるため、この溶液を加熱して、加水分解性の有機金属
化合物(例えば、アルコキシド)の部分加水分解ないし
部分重縮合を促進させても良い。
The organic metal compound is propylene glycol,
Alternatively, a solution dissolved in an organic solvent containing propylene glycol can be used as it is as a raw material solution for film formation by a sol-gel method or the like. Alternatively, in order to promote film formation, this solution may be heated to promote partial hydrolysis or partial polycondensation of a hydrolyzable organometallic compound (for example, alkoxide).

【0050】部分加水分解のための加熱は、温度や時間
を制御して、完全に加水分解が進行しないようにする。
完全に加水分解すると、原料溶液の安定性が著しく低下
し、ゲル化し易くなる上、均一な成膜も困難となる。加
熱条件としては、温度50〜200℃で、0.5〜50
時間程度が適当である。加水分解中に、加水分解物が−
M−O−結合(M=金属)により部分的に重縮合するこ
とがあるが、このような重縮合は部分的であれば許容さ
れる。
The heating for the partial hydrolysis is controlled by controlling the temperature and time so that the hydrolysis does not proceed completely.
When the hydrolysis is completely performed, the stability of the raw material solution is remarkably reduced, gelation is easily caused, and uniform film formation is difficult. The heating conditions are as follows: a temperature of 50 to 200 ° C .;
Time is appropriate. During the hydrolysis, the hydrolyzate
Polycondensation may occur partially due to the MO-bond (M = metal), but such polycondensation is acceptable if it is partial.

【0051】原料溶液が、金属アルコキシドと金属カル
ボン酸塩の両者を含有する場合には、金属アルコキシド
と混合する前に、金属カルボン酸塩に付随する結晶水を
除去しておいてもよい。この結晶水の除去は、金属カル
ボン酸だけをまず溶媒に溶解させ、この溶液を蒸留して
溶媒との共沸蒸留により脱水することにより実施でき
る。従って、この場合の溶媒は水と共沸蒸留可能なもの
を使用する。金属カルボン酸塩の結晶水を除去せずに金
属アルコキシドと混合すると、金属アルコキシドの加水
分解が進行しすぎたり、その制御が困難となることがあ
り、部分加水分解後に沈殿を生ずることがあるときに
は、結晶水を除去してもよい。
When the raw material solution contains both the metal alkoxide and the metal carboxylate, the water of crystallization accompanying the metal carboxylate may be removed before mixing with the metal alkoxide. The removal of the water of crystallization can be carried out by first dissolving only the metal carboxylic acid in a solvent, distilling the solution and dehydrating the solution by azeotropic distillation with the solvent. Therefore, in this case, a solvent that can be azeotropically distilled with water is used. When mixed with a metal alkoxide without removing the water of crystallization of the metal carboxylate, the hydrolysis of the metal alkoxide may progress excessively or may be difficult to control, and when precipitation may occur after partial hydrolysis. Alternatively, water of crystallization may be removed.

【0052】このような本発明のTiを含有する金属酸
化物薄膜形成用原料溶液によれば、従来のゾルゲル法等
と同様にして、次のような手順に従ってTiを含有する
金属酸化物薄膜を成膜することができる。
According to such a raw material solution for forming a Ti-containing metal oxide thin film of the present invention, a Ti-containing metal oxide thin film can be formed according to the following procedure in the same manner as in a conventional sol-gel method or the like. A film can be formed.

【0053】まず、本発明のTiを含有する金属酸化物
薄膜形成用原料溶液を耐熱性基板上に塗布する。塗布
は、スピンコーティングにより行うのが一般的である
が、ロール塗布、噴霧、浸漬、カーテンフローコート、
ドクターブレードなど他の塗布法も適用可能である。塗
布後、塗膜を乾燥させ、溶媒を除去する。この乾燥温度
は溶媒の種類によっても異なるが、通常は50〜200
℃程度であり、好ましくは100〜180℃の範囲でよ
い。但し、原料溶液中の金属化合物を金属酸化物に転化
させるための次工程の加熱の際の昇温中に、溶媒は除去
されるので、塗膜の乾燥工程は必ずしも必要とされな
い。
First, the material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti of the present invention is applied on a heat-resistant substrate. Coating is generally performed by spin coating, but roll coating, spraying, dipping, curtain flow coating,
Other coating methods, such as a doctor blade, are also applicable. After application, the coating is dried and the solvent is removed. The drying temperature varies depending on the type of the solvent, but is usually 50 to 200.
℃, preferably in the range of 100 to 180 ℃. However, the solvent is removed during the heating in the next step for converting the metal compound in the raw material solution into the metal oxide, so that the step of drying the coating film is not necessarily required.

【0054】その後、仮焼工程として、塗布した基板を
加熱し、金属化合物を完全に加水分解又は熱分解させて
金属酸化物に転化させ、金属酸化物からなる膜を形成す
る。この加熱は、一般に加水分解の必要なゾルゲル法で
は水蒸気を含んでいる雰囲気、例えば、空気又は含水蒸
気雰囲気(例えば、水蒸気を含有する窒素雰囲気)中で
行われ、熱分解させるMOD法では含酸素雰囲気中で行
われる。加熱温度は、金属化合物の種類によっても異な
るが、通常は150〜550℃の範囲であり、好ましく
は、300〜450℃である。加熱時間は、加水分解及
び熱分解が完全に進行するように選択するが、通常は1
分ないし2時間程度である。
Thereafter, as a calcining step, the coated substrate is heated, and the metal compound is completely hydrolyzed or thermally decomposed to be converted into a metal oxide, thereby forming a film made of the metal oxide. This heating is generally performed in an atmosphere containing steam in the sol-gel method requiring hydrolysis, for example, in an air or steam-containing atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere containing steam), and in the MOD method for thermal decomposition, oxygen-containing is used. It takes place in an atmosphere. The heating temperature varies depending on the type of the metal compound, but is usually in the range of 150 to 550 ° C, preferably 300 to 450 ° C. The heating time is selected so that hydrolysis and thermal decomposition proceed completely, but usually 1 hour.
It takes about a minute or two hours.

【0055】ゾルゲル法等の場合は、1回の塗布で、T
iを含有する金属酸化物薄膜に必要な膜厚とすることは
難しい場合が多いので、必要に応じて、上記の塗布と
(乾燥と)仮焼を繰返して、所望の膜厚の金属酸化物の
膜を得る。こうして得られた膜は、非晶質であるか、結
晶質であっても結晶性が不十分である。そのため、最後
に結晶化アニール工程として、その金属酸化物の結晶化
温度以上の温度で焼成して、ペロブスカイト型等の結晶
構造を持つ結晶質の金属酸化物薄膜とする。なお、結晶
化のための焼成は、最後に一度で行うのではなく、各塗
布した塗膜ごとに、上記の仮焼に続けて行ってもよい
が、高温での焼成を何回も繰返す必要があるので、最後
にまとめて行う方が経済的には有利である。
In the case of the sol-gel method, etc.
Since it is often difficult to obtain a film thickness required for a metal oxide thin film containing i, the above coating and (drying) calcination are repeated as necessary to obtain a metal oxide film having a desired film thickness. To obtain a film. The film obtained in this way is either amorphous or crystalline, but has insufficient crystallinity. Therefore, finally, as a crystallization annealing step, firing is performed at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the metal oxide to obtain a crystalline metal oxide thin film having a crystal structure such as a perovskite type. The firing for crystallization may not be performed once at the end, but may be performed after the above-described calcination for each applied coating film, but it is necessary to repeat firing at a high temperature many times. Therefore, it is economically advantageous to perform the operation at the end.

【0056】この結晶化のための焼成温度は通常は50
0〜1000℃の比較的低い温度で良く、例えば550
〜700℃である。従って、基板としては、この焼成温
度に耐える程度の耐熱性を有するものを使用する。結晶
化のための焼成(アニール)時間は、通常は1分から2
時間程度であり、焼成雰囲気は特に制限されないが、通
常は空気又は酸素である。
The firing temperature for this crystallization is usually 50
A relatively low temperature of 0 to 1000 ° C. may be sufficient, for example, 550
700700 ° C. Therefore, a substrate having heat resistance enough to withstand this firing temperature is used. The baking (annealing) time for crystallization is usually 1 minute to 2 minutes.
It is about time, and the firing atmosphere is not particularly limited, but is usually air or oxygen.

【0057】このようなTiを含有する金属酸化物薄膜
の形成に用いられる耐熱性の基板材料としては、シリコ
ン(単結晶又は多結晶)、白金、ニッケルなどの金属
類、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ス
トロンチウム(SrRuO)又はコバルト酸ランタン
ストロンチウム((LaSr1−x)CoO)など
のぺロブスカイト型導電性酸化物など、石英、窒化アル
ミニウム、酸化チタンなどの無機化合物が挙げられる。
キャパシター膜の場合には、基板は下部電極であり、下
部電極としては、例えば、Pt、Pt/Ti、Pt/T
a、Ru、RuO 、Ru/RuO、RuO/R
u、Ir、IrO、Ir/IrO、Pt/Ir、P
t/IrO、SrRuO又は(LaSr1−x
CoOなどのぺロブスカイト型導電性酸化物などとす
ることができる(なお、「/」を用いた2層構造のもの
は「上層/下層」として示してある。)。
Such a metal oxide thin film containing Ti
The heat-resistant substrate material used for forming
(Single crystal or polycrystal), metals such as platinum and nickel
, Ruthenium oxide, iridium oxide, ruthenate
Trontium (SrRuO3) Or lanthanum cobaltate
Strontium ((LaxSr1-x) CoO3)Such
Perovskite-type conductive oxides such as quartz and aluminum nitride
And inorganic compounds such as minium and titanium oxide.
In the case of a capacitor film, the substrate is the lower electrode,
For example, Pt, Pt / Ti, Pt / T
a, Ru, RuO 2, Ru / RuO2, RuO2/ R
u, Ir, IrO2, Ir / IrO2, Pt / Ir, P
t / IrO2, SrRuO3Or (LaxSr1-x)
CoO3Perovskite-type conductive oxide
(Note that a two-layer structure using "/"
Is indicated as “upper / lower”. ).

【0058】このようにして成膜されたTiを含有する
金属酸化物薄膜の膜厚は、その用途によっても異なる
が、通常は500Å〜5μm程度が好ましく、得られた
Tiを含有する金属酸化物薄膜は、誘導体デバイス等の
各種の用途デバイスに有用である。
The thickness of the Ti-containing metal oxide thin film thus formed varies depending on its use, but it is usually preferably about 500 to 5 μm. The thin film is useful for various application devices such as a derivative device.

【0059】[0059]

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples.

【0060】なお実施例及び比較例で用いた原料金属化
合物は次の通りである。 Ti原料化合物:チタンジイソプロポキシドビスアセチ
ルアセテート Zr原料化合物:ジルコニウムテトラn−ブトキシド Pb原料化合物:酢酸鉛3水和物 La原料化合物:酢酸ランタン1.5水和物 Sr原料化合物:酢酸ストロンチウム0.5水和物 Bi原料化合物:酢酸ビスマス Ba原料化合物:酢酸バリウム
The starting metal compounds used in the examples and comparative examples are as follows. Ti raw material compound: titanium diisopropoxide bisacetyl acetate Zr raw material compound: zirconium tetra n-butoxide Pb raw material compound: lead acetate trihydrate La raw material compound: lanthanum acetate hemihydrate Sr raw material compound: strontium acetate 0 .Pentahydrate Bi raw material compound: bismuth acetate Ba raw material compound: barium acetate

【0061】実施例1 反応容器にジルコニウムテトラn−ブトキシドと、安定
化剤としてのアセチルアセトンをジルコニウムテトラn
−ブトキシドの2モル倍添加して150℃で3時間窒素
雰囲気中で還流した。これにチタンジイソプロポキシド
ビスアセチルアセテートを添加して、更に150℃で3
時間窒素雰囲気中で還流した。次いで、酢酸鉛3水和物
と酢酸ランタン1.5水和物を添加し、主溶媒としての
プロピレングリコールを酢酸鉛3水和物と酢酸ランタン
1.5水和物の合計に対して7モル倍添加して150℃
で3時間窒素雰囲気中で還流した。その後、150℃で
減圧蒸留して副生成物を除去し、更に主溶媒としてのプ
ロピレングリコールを添加して濃度調整することによ
り、酸化物換算で30重量%濃度の有機金属化合物を含
有する液を得た。この液を更に150℃で3時間窒素雰
囲気中で還流した後撹拌下放冷し、エタノールで希釈し
て濃度調整することにより、表1に示す金属原子比で、
酸化物換算で25重量%濃度の有機金属化合物を含有す
るゾルゲル液を得た。
Example 1 A reaction vessel was charged with zirconium tetra-n-butoxide and acetylacetone as a stabilizer.
-Butoxide was added 2 mole times, and refluxed at 150 ° C for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate was added thereto, and the mixture was further added at 150 ° C. for 3 hours.
Refluxed in a nitrogen atmosphere for hours. Next, lead acetate trihydrate and lanthanum acetate hemihydrate were added, and propylene glycol as a main solvent was added in an amount of 7 mol based on the total of lead acetate trihydrate and lanthanum acetate hemihydrate. 150 ° C with double addition
For 3 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the by-product was removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration, whereby a liquid containing an organometallic compound at a concentration of 30% by weight in terms of oxide was obtained. Obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, and diluted with ethanol to adjust the concentration, whereby the metal atom ratio shown in Table 1 was obtained.
A sol-gel solution containing an organometallic compound at a concentration of 25% by weight in terms of oxide was obtained.

【0062】このゾルゲル液をPbTiO(40Å)
/Pt(2000Å)/Ti(200Å)/SiO
(5000Å)/Si(100Å)ウェーハの基板上
にスビンコート法により塗布し(1500rpm、それ
ぞれ30秒及び60秒)、100℃で5分間空気中で乾
燥した(ホットプレート)。その後、350℃で5分間
空気中で仮焼し(ホットプレート)、更に450℃で1
0分間空気中で仮焼し(ホットプレート)、最後にRT
A炉(急速加熱処理炉)にて700℃で5分間酸素雰囲
気で焼成して結晶化させて金属酸化物薄膜を形成した。
This sol-gel solution was mixed with PbTiO 3 (40 °)
/ Pt (2000Å) / Ti (200Å) / SiO
2 (5000 °) / Si (100 °) wafer was coated on a substrate by a spin coating method (1500 rpm, 30 seconds and 60 seconds, respectively) and dried in air at 100 ° C. for 5 minutes (hot plate). After that, it is calcined in air at 350 ° C. for 5 minutes (hot plate).
Calcination in the air for 0 minutes (hot plate), and finally RT
It was baked in an oxygen atmosphere at 700 ° C. for 5 minutes in an A furnace (rapid heat treatment furnace) for crystallization to form a metal oxide thin film.

【0063】この金属酸化物薄膜薄膜について、膜性状
を下記方法で調べ、結果を表1に示した。なお、表1に
は、調製したゾルゲル液を半年間室温で放置したときの
ゲル化の有無及び沈殿発生の有無の調査結果も併記し
た。 [ストリエーションの有無]仮焼成後の膜について光学
顕微鏡で確認 [膜厚ムラの有無]仮焼成後の膜について目視で確認 [クラックの有無]結晶化後に光学顕微鏡で確認 [膜厚(nm)]700℃のアニール後にSEM写真で
確認
The metal oxide thin film was examined for film properties by the following method, and the results are shown in Table 1. Table 1 also shows the results of an investigation on the presence or absence of gelation and the occurrence of precipitation when the prepared sol-gel solution was left at room temperature for six months. [Presence / absence of striation] Confirm the film after calcination by optical microscope [Presence / absence of film thickness unevenness] Visually confirm the film after calcination [Presence / absence of crack] Confirm by optical microscope after crystallization [Film thickness (nm)] ] Confirmed by SEM photograph after annealing at 700 ° C

【0064】実施例2 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートと酢酸鉛3水和物を添加し、主溶媒としてのプロ
ピレングリコールを酢酸鉛3水和物に対して7モル倍添
加して150℃で3時間窒素雰囲気中で還流した。その
後、150℃で減圧蒸留して副生成物を除去し、更に主
溶媒としてのプロピレングリコールを添加して濃度調整
することにより、酸化物換算で30重量%濃度の有機金
属化合物を含有する液を得た。この液を更に150℃で
3時間窒素雰囲気中で還流した後撹拌下放冷し、エタノ
ールで希釈して濃度調整することにより、表1に示す金
属原子比で、酸化物換算で25重量%濃度の有機金属化
合物を含有するゾルゲル液を得た。
Example 2 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate and lead acetate trihydrate were added to a reaction vessel, and propylene glycol as a main solvent was added in a molar amount of 7 times the lead acetate trihydrate. The mixture was refluxed at 150 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the by-product was removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration, whereby a liquid containing an organometallic compound at a concentration of 30% by weight in terms of oxide was obtained. Obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, and diluted with ethanol to adjust the concentration, whereby the metal atom ratio shown in Table 1 was 25% by weight as an oxide. A sol-gel solution containing an organometallic compound was obtained.

【0065】このゾルゲル液をPt(2000Å)/T
i(200Å)/SiO(5000Å)/Si(10
0Å)ウェーハの基板上にスビンコート法により塗布し
(1500rpm、60秒)、100℃で5分間空気中
で乾燥した(ホットプレート)。その後、350℃で5
分間空気中で仮焼し(ホットプレート)、更に450℃
で10分間空気中で仮焼し(ホットプレート)、最後に
RTA炉(急速加熱処理炉)にて700℃で5分間酸素
雰囲気中で焼成して結晶化させて金属酸化物薄膜を形成
した。
This sol-gel solution was converted to Pt (2000 °) / T
i (200 °) / SiO 2 (5000 °) / Si (10
0 °) A wafer was coated on a substrate by a spin coating method (1500 rpm, 60 seconds) and dried in air at 100 ° C. for 5 minutes (hot plate). Then, at 350 ° C., 5
Calcined in air (hot plate) for more than 450 minutes
For 10 minutes in air (hot plate), and finally baked in an RTA furnace (rapid heat treatment furnace) at 700 ° C. for 5 minutes in an oxygen atmosphere to crystallize to form a metal oxide thin film.

【0066】調製したゾルゲル液とこの金属酸化物につ
いて、実施例1と同様に評価を行って、結果を表1に示
した。
The prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0067】実施例3 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートを添加し、主溶媒としてのプロピレングリコール
をチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセテートに
対して3モル倍添加して150℃で3時間窒素雰囲気中
で還流した。その後、150℃で減圧蒸留して副生成物
を除去し、更に主溶媒としてのプロピレングリコールを
添加して濃度調整することにより、酸化物換算で20重
量%濃度の有機金属化合物を含有する液を得た。この液
を更に150℃で3時間窒素雰囲気中で還流した後撹拌
下放冷し、エタノールで希釈して濃度調整することによ
り、表1に示す金属原子比で、酸化物換算で10重量%
濃度の有機金属化合物を含有するゾルゲル液を得た。
Example 3 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate was added to a reaction vessel, and propylene glycol as a main solvent was added 3 mol times the amount of titanium diisopropoxide bisacetyl acetate, and the mixture was added at 150 ° C. for 3 hours. Reflux in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the by-product was removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration. Obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, diluted with ethanol, and adjusted in concentration to obtain a metal atom ratio shown in Table 1 at 10% by weight in terms of oxide.
A sol-gel solution containing a concentration of an organometallic compound was obtained.

【0068】このゾルゲル液を用いて、実施例2と同様
にして成膜を行い、調製したゾルゲル液とこの金属酸化
物について実施例1と同様に評価を行って、結果を表1
に示した。
Using this sol-gel solution, a film was formed in the same manner as in Example 2. The prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 1.
It was shown to.

【0069】実施例4 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートと酢酸ストロンチウム0.5水和物を添加し、主
溶媒としてのプロピレングリコールを酢酸ストロンチウ
ム0.5水和物に対して5モル倍添加して150℃で3
時間窒素雰囲気中で還流した。その後、150℃で減圧
蒸留して副生成物を除去し、更に主溶媒としてのプロピ
レングリコールを添加して濃度調整することにより、酸
化物換算で25重量%濃度の有機金属化合物を含有する
液を得た。この液を更に150℃で3時間窒素雰囲気中
で還流した後撹拌下放冷し、エタノールで希釈して濃度
調整することにより、表1に示す金属原子比で、酸化物
換算で20重量%濃度の有機金属化合物を含有するゾル
ゲル液を得た。
Example 4 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate and strontium acetate hemihydrate were added to a reaction vessel, and propylene glycol was used as a main solvent in an amount of 5 mol per strontium acetate hemihydrate. 3 times at 150 ° C
Refluxed in a nitrogen atmosphere for hours. Thereafter, the by-product was removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration. Obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, diluted with ethanol, and adjusted in concentration to obtain a metal atom ratio shown in Table 1 having a concentration of 20% by weight as oxide. A sol-gel solution containing an organometallic compound was obtained.

【0070】このゾルゲル液を用いて、実施例2と同様
にして成膜を行い、調製したゾルゲル液とこの金属酸化
物について実施例1と同様に評価を行って、結果を表1
に示した。
Using this sol-gel solution, a film was formed in the same manner as in Example 2. The prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 1.
It was shown to.

【0071】実施例5 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートと酢酸バリウムを添加し、主溶媒としてのプロピ
レングリコールを酢酸バリウムに対して5モル倍添加し
て150℃で3時間窒素雰囲気中で還流した。その後、
150℃で減圧蒸留して副生成物を除去し、更に主溶媒
としてのプロピレングリコールを添加して濃度調整する
ことにより、酸化物換算で25重量%濃度の有機金属化
合物を含有する液を得た。この液を更に150℃で3時
間窒素雰囲気中で還流した後撹拌下放冷し、エタノール
で希釈して濃度調整することにより、表1に示す金属原
子比で、酸化物換算で20重量%濃度の有機金属化合物
を含有するゾルゲル液を得た。
Example 5 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate and barium acetate were added to a reaction vessel, and propylene glycol as a main solvent was added at 5 times the molar amount of barium acetate. At reflux. afterwards,
By-products were removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration to obtain a liquid containing an organometallic compound at a concentration of 25% by weight in terms of oxide. . The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, diluted with ethanol, and adjusted in concentration to obtain a metal atom ratio shown in Table 1 having a concentration of 20% by weight in terms of oxide. A sol-gel solution containing an organometallic compound was obtained.

【0072】このゾルゲル液を用いて、実施例2と同様
にして成膜を行い、調製したゾルゲル液とこの金属酸化
物について実施例1と同様に評価を行って、結果を表1
に示した。
Using this sol-gel solution, a film was formed in the same manner as in Example 2. The prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 1.
It was shown to.

【0073】実施例6 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートと、酢酸バリウム及び酢酸ストロンチウム0.5
水和物を添加し、主溶媒としてのプロピレングリコール
を酢酸バリウムと酢酸スロトンチウム0.5水和物の合
計に対して5モル倍添加して150℃で3時間窒素雰囲
気中で還流した。その後、150℃で減圧蒸留して副生
成物を除去し、更に主溶媒としてのプロピレングリコー
ルを添加して濃度調整することにより、酸化物換算で2
5重量%濃度の有機金属化合物を含有する液を得た。こ
の液を更に150℃で3時間窒素雰囲気中で還流した後
撹拌下放冷し、エタノールで希釈して濃度調整すること
により、表1に示す金属原子比で、酸化物換算で20重
量%濃度の有機金属化合物を含有するゾルゲル液を得
た。
Example 6 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate, barium acetate and strontium acetate 0.5 were placed in a reaction vessel.
A hydrate was added, and propylene glycol as a main solvent was added at a molar ratio of 5 times the total amount of barium acetate and sulotonium acetate hemihydrate, and the mixture was refluxed at 150 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, by-product distillation was performed at 150 ° C. under reduced pressure to remove by-products, and propylene glycol as a main solvent was added to adjust the concentration.
A liquid containing an organic metal compound at a concentration of 5% by weight was obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, diluted with ethanol, and adjusted in concentration to obtain a metal atom ratio shown in Table 1 having a concentration of 20% by weight as oxide. A sol-gel solution containing an organometallic compound was obtained.

【0074】このゾルゲル液を用いて、実施例2と同様
にして成膜を行い、調製したゾルゲル液とこの金属酸化
物について実施例1と同様に評価を行って、結果を表1
に示した。
Using this sol-gel solution, a film was formed in the same manner as in Example 2, and the prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
It was shown to.

【0075】実施例7 反応容器にチタンジイソプロポキシドビスアセチルアセ
テートと酢酸ビスマスを添加し、主溶媒としてのプロピ
レングリコールを酢酸ビスマスに対して12モル倍添加
して150℃で3時間窒素雰囲気中で還流した。その
後、150℃で減圧蒸留して副生成物を除去し、更に主
溶媒としてのプロピレングリコールを添加して濃度調整
することにより、酸化物換算で20重量%濃度の有機金
属化合物を含有する液を得た。この液を更に150℃で
3時間窒素雰囲気中で還流した後撹拌下放冷し、エタノ
ールで希釈して濃度調整することにより、表1に示す金
属原子比で、酸化物換算で15重量%濃度の有機金属化
合物を含有するゾルゲル液を得た。
Example 7 Titanium diisopropoxide bisacetyl acetate and bismuth acetate were added to a reaction vessel, and propylene glycol as a main solvent was added at a molar ratio of 12 times the amount of bismuth acetate. At reflux. Thereafter, the by-product was removed by distillation under reduced pressure at 150 ° C., and propylene glycol as a main solvent was further added to adjust the concentration. Obtained. The solution was further refluxed in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 3 hours, allowed to cool under stirring, diluted with ethanol, and adjusted in concentration to obtain a metal atom ratio shown in Table 1 and a concentration of 15% by weight in terms of oxide. A sol-gel solution containing an organometallic compound was obtained.

【0076】このゾルゲル液を用いて、実施例2と同様
にして成膜を行い、調製したゾルゲル液とこの金属酸化
物について実施例1と同様に評価を行って、結果を表1
に示した。
Using this sol-gel solution, a film was formed in the same manner as in Example 2, and the prepared sol-gel solution and this metal oxide were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 1.
It was shown to.

【0077】比較例1〜7 主溶媒としてプロピレングリコールの代りに1,3−プ
ロパンジオールを用いたこと以外はそれぞれ実施例1〜
7と同様にしてゾルゲル液の調製及び成膜と、調製した
ゾルゲル液と成膜した金属酸化物薄膜の評価を行って、
結果を表1に示した。なお、表1において、○は無し
を、×は有りを示す。
Comparative Examples 1 to 7 Examples 1 to 7, respectively, except that 1,3-propanediol was used in place of propylene glycol as the main solvent.
Preparation and film formation of the sol-gel liquid in the same manner as in 7, and evaluation of the prepared sol-gel liquid and the formed metal oxide thin film,
The results are shown in Table 1. In Table 1, ○ indicates no, and X indicates yes.

【0078】[0078]

【表1】 [Table 1]

【0079】以上の結果から、本発明のTiを含有する
金属酸化物薄膜形成用原料溶液は、前記の特性を満足す
る良好なゾルゲル液であることがわかる。
From the above results, it can be seen that the raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti of the present invention is a good sol-gel solution satisfying the above-mentioned characteristics.

【0080】これに対して、主溶媒アルコールとして
1,3−プロパンジオールを用いた比較例1〜7では、
膜厚ムラがあり、また厚膜化が困難である上に、ゾルゲ
ル液の安定性においても劣るものとなる。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7 using 1,3-propanediol as the main solvent alcohol,
There is unevenness in film thickness, it is difficult to increase the film thickness, and the stability of the sol-gel liquid is also poor.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、1
回の塗布で厚膜成膜が可能である;塗布後にストリエー
ションがない;経時変化安定性に優れる;金属酸化物薄
膜にクラックが生じない;金属酸化物薄膜中にボイドが
なく、十分に緻密化されている;更には、塗布後に膜厚
ムラがない;といった優れた効果を奏するTiを含有す
る金属酸化物薄膜形成用原料溶液により、高品質なTi
を含有する金属酸化物薄膜を形成することができる。
As described in detail above, according to the present invention, 1
Thick film can be formed by one application; no striation after application; excellent stability over time; no cracks in metal oxide thin film; no voids in metal oxide thin film; sufficiently dense Furthermore, a high-quality Ti-containing material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, which has an excellent effect such as non-uniformity of the film thickness after coating, is obtained.
Can be formed.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 悟史 兵庫県三田市テクノパーク12−6 三菱マ テリアル株式会社三田工場内 Fターム(参考) 4G047 CA02 CA05 CA07 CA08 CB06 CC02 CC03 CD02 4G048 AA03 AB02 AC02 AC08 AD02 AE05 AE08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Satoshi Fujita 12-6 Techno Park, Mita City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Materials Corporation Mita Plant F-term (reference) 4G047 CA02 CA05 CA07 CA08 CB06 CC02 CC03 CD02 4G048 AA03 AB02 AC02 AC08 AD02 AE05 AE08

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Tiを含有する金属酸化物薄膜を成膜す
るための原料溶液であって、アルコキシ基を有する成分
金属の有機金属化合物の部分加水分解物及び/又はその
部分重縮合物を有機溶媒中に含有する溶液からなる原料
溶液において、該溶液中にプロピレングリコールを含有
することを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄膜形
成用原料溶液。
1. A raw material solution for forming a Ti-containing metal oxide thin film, wherein a partial hydrolyzate of an organometallic compound of a component metal having an alkoxy group and / or a partial polycondensate thereof is converted to an organic solution. 1. A raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, wherein the raw material solution comprises a solution contained in a solvent, wherein the solution contains propylene glycol.
【請求項2】 請求項1において、Ti酸化物薄膜形成
用原料溶液であることを特徴とするTiを含有する金属
酸化物薄膜形成用原料溶液。
2. The raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to claim 1, which is a raw material solution for forming a Ti oxide thin film.
【請求項3】 請求項1において、TiとBa及び/又
はSrを含有するペロブスカイト型酸化物薄膜形成用原
料溶液であることを特徴とするTiを含有する金属酸化
物薄膜形成用原料溶液。
3. The raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to claim 1, which is a raw material solution for forming a perovskite-type oxide thin film containing Ti, Ba and / or Sr.
【請求項4】 請求項1において、TiとPbとを含有
するペロブスカイト型酸化物薄膜形成用原料溶液である
ことを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄膜形成用
原料溶液。
4. The raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to claim 1, which is a raw material solution for forming a perovskite oxide thin film containing Ti and Pb.
【請求項5】 請求項1において、TiとBiとを含有
するBi層状ペロブスカイト型酸化物薄膜形成用原料溶
液であることを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄
膜形成用原料溶液。
5. The raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti according to claim 1, which is a raw material solution for forming a Bi layered perovskite oxide thin film containing Ti and Bi.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て、該溶液中の全有機金属化合物がプロピレングリコー
ルのアルコキシ基又は該アルコキシ基とβ−ジケトン基
を有することを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄
膜形成用原料溶液。
6. The method according to claim 1, wherein all of the organometallic compounds in the solution contain Ti which is characterized by having an alkoxy group of propylene glycol or having the alkoxy group and a β-diketone group. Raw material solution for forming a metal oxide thin film.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項におい
て、原料溶液に存在する有機溶媒に対するプロピレング
リコールの含有率が10重量%以上であることを特徴と
するTiを含有する金属酸化物薄膜形成用原料溶液。
7. The metal oxide thin film containing Ti according to claim 1, wherein the content of propylene glycol with respect to the organic solvent present in the raw material solution is 10% by weight or more. Raw material solution for formation.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項におい
て、原料溶液中の成分金属化合物の酸化物換算濃度が1
0重量%以上であることを特徴とするTiを含有する金
属酸化物薄膜形成用原料溶液。
8. The method according to claim 1, wherein the concentration of the component metal compound in the raw material solution in terms of oxide is 1%.
A raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, which is 0% by weight or more.
【請求項9】 請求項1ないし8のいずれか1項におい
て、原料溶液に存在する金属元素の合計原子数に対し
て、β−ジケトン類を0.1〜5倍の分子数で含有する
ことを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄膜形成用
原料溶液。
9. The method according to claim 1, wherein the β-diketones have a molecular number 0.1 to 5 times the total number of atoms of the metal element present in the raw material solution. A raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, characterized in that:
【請求項10】 請求項1ないし9のいずれか1項にお
いて、耐熱性基板に塗布した後、その結晶化温度以上に
加熱することにより、1回の塗布工程で膜厚0.2μm
以上のTiを含有する金属酸化物薄膜を形成する原料溶
液であることを特徴とするTiを含有する金属酸化物薄
膜形成用原料溶液。
10. The method according to claim 1, wherein the film is coated on a heat-resistant substrate and heated to a temperature higher than its crystallization temperature to form a film having a thickness of 0.2 μm in one coating step.
A raw material solution for forming a metal oxide thin film containing Ti, which is a raw material solution for forming the above-mentioned metal oxide thin film containing Ti.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれか1項に
記載のTiを含有する金属酸化物薄膜形成用原料溶液を
耐熱性基板に塗布した後、その結晶化温度以上に加熱す
ることによりTiを含有する金属酸化物薄膜を形成する
方法であって、1回の塗布工程で膜厚0.2μm以上の
Tiを含有する金属酸化物薄膜を形成することを特徴と
するTiを含有する金属酸化物薄膜の形成方法。
11. A Ti-containing metal oxide thin film-forming raw material solution according to any one of claims 1 to 10, which is applied to a heat-resistant substrate and heated to a temperature higher than its crystallization temperature. A method for forming a metal oxide thin film containing Ti, comprising forming a Ti-containing metal oxide thin film having a thickness of 0.2 μm or more in one coating step. Method of forming a thin film.
【請求項12】 請求項11の方法で形成されたTiを
含有する金属酸化物薄膜。
12. A metal oxide thin film containing Ti formed by the method of claim 11.
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