JP2005075714A - Method for manufacturing perovskite-type crystal particle - Google Patents

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欣司 山田
Tomotaka Shinoda
智隆 篠田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing crystal particles having an ABOx (perovskite)-type crystal structure with an average particle diameter of ≤100 nm, capable of drastically improving its productivity by lowering the processing temperature and shortening the treatment time in forming a dielectric film having an ABOx-type crystal structure. <P>SOLUTION: This method relates to manufacturing the crystal particles having the ABOx-type crystal structure with the average particle diameter of ≤100 nm and comprises a process (I) for dissolving a specific organometallic compound containing a metal species A which constitutes the crystal particles and a specific organometallic compound containing a metal species B, a hydrolysis process (II) for adding water to the solution prepared by the dissolving process and hydrolyzing a precursor in the solution to obtain the crystal particles, and a process (III) for purifying the crystal particles obtained by the hydrolysis process with an organic solvent. Crystal particles capable of manufacturing the dielectric film having good dielectric properties even under a mild condition of ≤400°C are obtainable by this method. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ABOx型(ペロブスカイト型)の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing crystal particles having an ABOx type (perovskite type) crystal structure and having an average particle size of 100 nm or less.

携帯電話を始めとする情報産業分野のデバイスには、今後ますます高速化、高容量化、小型化が要求され、それを実現するための高機能デバイスの研究開発が広範囲で精力的に進められている。その中でも、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛に代表されるABOx型(ペロブスカイト型)結晶構造を有する誘電体材料はキャパシタやメモリー材料を始めとする電子デバイス分野で広く利用されている。しかしながら、それらの電子デバイスのさらなる小型化、高性能化のためには素子の薄膜化が不可欠の条件であり、そのためには高機能、高品質の誘電特性を有する薄膜の製造技術の確立が鍵となっている。   Devices in the information industry field, including mobile phones, will require higher speed, higher capacity, and smaller size in the future, and research and development of high-functional devices to achieve this will be conducted extensively and vigorously. ing. Among them, dielectric materials having an ABOx type (perovskite type) crystal structure typified by barium titanate, barium strontium titanate, and lead zirconate titanate are widely used in the field of electronic devices including capacitors and memory materials. ing. However, in order to further reduce the size and performance of these electronic devices, it is indispensable to reduce the thickness of the element. To that end, the establishment of manufacturing technology for thin films with high-functional and high-quality dielectric properties is the key. It has become.

現在、一般に薄膜の製造方法としては、スパッタリング等のPVD法(物理気相堆積法)、有機金属化合物を用いた化学気相堆積法等の気相法、さらにはゾル−ゲル法に代表される液相法等の種々の方法が用いられている。   Currently, thin film production methods are typically represented by PVD methods (physical vapor deposition methods) such as sputtering, chemical vapor deposition methods using organometallic compounds, and sol-gel methods. Various methods such as a liquid phase method are used.

たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛の場合には、気相法でも液相法でも良好な誘電特性を持つ結晶性薄膜が比較的容易に得られている。その一方、チタン酸バリウムやチタン酸バリウムストロンチウムの場合、誘電特性を示す薄膜の合成が気相法やゾル−ゲル法を用いて行なわれたことが数例報告されてはいるが、実用レベルの製造方法は確立されていないのが現状である。   For example, in the case of lead zirconate titanate, a crystalline thin film having good dielectric properties can be obtained relatively easily by either the vapor phase method or the liquid phase method. On the other hand, in the case of barium titanate and barium strontium titanate, several examples have been reported that the synthesis of thin films exhibiting dielectric properties was performed using a vapor phase method or a sol-gel method. The manufacturing method is not established yet.

このようなチタン酸バリウムやチタン酸バリウムストロンチウムの薄膜合成法としては、組成制御と形状付与の容易さ、さらに製造コストの観点から、気相法よりも液相法に期待が寄せられ、ゾル−ゲル法や塗布熱分解法による薄膜の合成研究が活発に行なわれている。ゾル−ゲル法とは、金属アルコキシドのゾル溶液(前駆体溶液)を出発原料として、加水分解と重縮合反応によってゾル状態からゲル状態を経由し、最終的には金属酸化物に至るまでの合成プロセスを指し、ゾル−ゲル法による薄膜形成は、PVD法や気相法等の他の薄膜形成方法と比較し、薄膜形成の対象となる基板の形状やサイズに制約を受けにくく、また薄膜形成に高価な装置を必要としない等の利点を有している。   As such a thin film synthesis method of barium titanate or barium strontium titanate, from the viewpoint of composition control and ease of shape formation, and further from the viewpoint of production cost, the liquid phase method is expected more than the vapor phase method. Studies on the synthesis of thin films by the gel method or coating pyrolysis method are actively conducted. The sol-gel method uses a sol solution (precursor solution) of a metal alkoxide as a starting material, synthesis from the sol state to the gel state by hydrolysis and polycondensation reaction, and finally to the metal oxide. Thin film formation by the sol-gel method refers to a process, and is less subject to restrictions on the shape and size of the substrate on which the thin film is formed, compared to other thin film formation methods such as the PVD method and the vapor phase method. In addition, there is an advantage that an expensive device is not required.

ところで近年の電子デバイスの開発においては、ガラスや樹脂等の耐熱性の低い基板上に誘電体薄膜を形成する技術の開発が期待されている。しかしながら、従来のゾル−ゲル法を用いた薄膜形成方法においては、基板上に塗布したアモルファス状態の酸化物をABOx型の結晶構造へ変換させる際に500℃以上の焼成温度が必要であり、耐熱温度の低い基板への適応は困難である。   By the way, in recent development of electronic devices, development of a technique for forming a dielectric thin film on a substrate having low heat resistance such as glass or resin is expected. However, in the conventional thin film forming method using the sol-gel method, a baking temperature of 500 ° C. or higher is required when converting an amorphous oxide coated on a substrate into an ABOx type crystal structure, Adapting to low temperature substrates is difficult.

たとえば、Ba、Sr、Tiの各元素を含む前駆体溶液をスピンコーティング法やディップコーティング法等によって基板上に塗布して非晶質の被膜層を形成した場合、この被膜層を結晶化させるためには500℃以上の高温焼成が必要である。しかしながら、このような高温で焼成を行うときに基板の変質や変形が発生したり、あるいは基板と薄膜層との界面で反応が生じたりして、基板に使用する材料に種々の制約が生じていた。   For example, when an amorphous coating layer is formed by applying a precursor solution containing each element of Ba, Sr, and Ti onto a substrate by a spin coating method, a dip coating method, or the like, in order to crystallize the coating layer. Requires high-temperature firing at 500 ° C. or higher. However, when firing at such a high temperature, the substrate is altered or deformed, or a reaction occurs at the interface between the substrate and the thin film layer, which causes various restrictions on the materials used for the substrate. It was.

このため、液相法による薄膜形成方法において、製造プロセス温度を低減するための技術革新が求められている。   For this reason, in the thin film formation method by a liquid phase method, the technical innovation for reducing manufacturing process temperature is calculated | required.

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものである。本発明に関連深い従来技術として、たとえば、特許文献1には塗布法によりBa、Sr、Tiのアルコキシドを原料とし、高誘電率の誘電体膜を作製する方法が述べられている。しかし、結晶化のために550℃での焼成を必要としており耐熱性の低い基板への成膜は不可能である。   The present invention has been made in view of such circumstances. As a prior art deeply related to the present invention, for example, Patent Document 1 describes a method of producing a dielectric film having a high dielectric constant using a alkoxide of Ba, Sr, and Ti as a raw material by a coating method. However, since baking at 550 ° C. is required for crystallization, film formation on a substrate with low heat resistance is impossible.

また、たとえば、特許文献2には、Ba、Ti等のアルコキシドを一部加水分解した溶液を基板に塗布し、作製した塗膜を水蒸気に暴露することで結晶性のBaTiO3薄膜を
低温形成する方法が述べられている。しかしながら、この方法では、基板を液体窒素温度まで冷却し、成膜後は長時間の熟成が必要であり、生成した結晶化膜の電気特性に関しては記述されていない。
Further, for example, in Patent Document 2, a solution obtained by partially hydrolyzing an alkoxide such as Ba or Ti is applied to a substrate, and the produced coating film is exposed to water vapor to form a crystalline BaTiO 3 thin film at a low temperature. A method is described. However, in this method, the substrate is cooled to the temperature of liquid nitrogen and aging is required for a long time after the film formation, and the electrical characteristics of the generated crystallized film are not described.

また、たとえば、特許文献3には、Ba、Ti等のアルコキシドを加水分解して結晶性のゲルを作製し、これを用いた薄膜形成法に関して述べられている。しかしながら、この方法で作製される誘電体膜は450℃の焼成では誘電損失が大きく、実用的には750℃以上の高温で焼成する必要がある。
特開平9−157008号公報 特開2001−026421号公報 特開2002−275390号公報
Further, for example, Patent Document 3 describes a method for forming a crystalline gel by hydrolyzing an alkoxide such as Ba or Ti and using this to form a thin film. However, the dielectric film produced by this method has a large dielectric loss when fired at 450 ° C., and it is practically necessary to fire at a high temperature of 750 ° C. or higher.
JP-A-9-157008 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-026421 JP 2002-275390 A

本発明は上述の実情に鑑みてなされたものであり、ABOx型の結晶構造を有する誘電体膜の形成において、プロセス温度の低温化を実現し、かつより短時間の処理を可能にすることにより、生産性を大幅に向上することができる、ABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子を製造する方法を提供することを目的としている。すなわち、低温焼成で誘電体膜を形成することが可能なABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子の製造方法の提供を目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and by forming a dielectric film having an ABOx type crystal structure, the process temperature can be lowered and processing can be performed in a shorter time. An object of the present invention is to provide a method for producing crystal particles having an ABOx type crystal structure and having an average particle size of 100 nm or less, which can greatly improve productivity. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing crystal particles having an ABOx type crystal structure and having an average particle diameter of 100 nm or less, which can form a dielectric film by low-temperature firing.

本発明に係る結晶粒子の製造方法は、金属種AがLi、Na、Ca、Sr、Ba、Laから選ばれる一種類以上の金属であり、金属種BがTi、Zr、Ta、Nbから選ばれる一種類以上の金属であるABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子を製造する方法であって、
(I)前記結晶粒子を構成する金属種Aを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種と、
前記結晶粒子を構成する金属種Bを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種とを有機溶媒に溶解させる溶解工程、
(II)前記溶解工程で調製した溶液に水を添加し、溶液中の前駆体を加水分解して結晶粒子を得る加水分解工程、
(III)前記加水分解工程で得られた結晶粒子を有機溶媒で精製する精製工程
を有することを特徴としている。なお、本明細書中、平均粒径とは、粒度分布の頻度の中央値から求められるいわゆるメジアン径を意味する。
In the method for producing crystal grains according to the present invention, the metal species A is one or more metals selected from Li, Na, Ca, Sr, Ba, La, and the metal species B is selected from Ti, Zr, Ta, Nb. A method for producing crystal particles having an average particle diameter of 100 nm or less having an ABOx type crystal structure, which is one or more kinds of metals,
(I) at least one selected from metal alkoxides, metal carboxylates, and metal complexes, including metal species A constituting the crystal particles;
A dissolution step of dissolving at least one selected from a metal alkoxide, a metal carboxylate, and a metal complex, containing the metal species B constituting the crystal particles, in an organic solvent;
(II) hydrolysis step of adding crystal to the solution prepared in the dissolution step and hydrolyzing the precursor in the solution to obtain crystal particles,
(III) It is characterized by having a purification step of purifying the crystal particles obtained in the hydrolysis step with an organic solvent. In addition, in this specification, an average particle diameter means what is called a median diameter calculated | required from the median of the frequency of a particle size distribution.

本発明では、前記加水分解工程において、液体状態の水あるいは水を含む有機溶媒を、溶液中に滴下することが好ましい。   In the present invention, in the hydrolysis step, liquid water or an organic solvent containing water is preferably added dropwise to the solution.

本発明の結晶粒子の製造方法によれば、400℃以下の穏やかな条件下でも良好な誘電特性を有する誘電体膜を作製しうる結晶粒子を得ることができる。該結晶粒子を用いるこ
とにより、加熱炉での高温焼成による結晶化が必要な従来のプロセスと比較して誘電体膜の形成プロセスが簡便になり、生産性が大幅に向上する。さらに、該結晶粒子を用いれば、高温での結晶化工程が不要となり、高温での結晶化工程が必要な従来のゾル−ゲル法では適用不可能であった耐熱性の低い各種基板に対しても誘電特性の良好な結晶化膜を作製することが可能になる。
According to the method for producing crystal grains of the present invention, crystal grains capable of producing a dielectric film having good dielectric properties even under mild conditions of 400 ° C. or lower can be obtained. By using the crystal particles, the dielectric film formation process is simplified and productivity is greatly improved as compared with a conventional process that requires crystallization by high-temperature firing in a heating furnace. Furthermore, if the crystal particles are used, a high temperature crystallization process is not required, and it is not possible to apply the conventional high temperature crystallization process to various substrates with low heat resistance that cannot be applied by the conventional sol-gel method. It is also possible to produce a crystallized film with good dielectric properties.

以下、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明のABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子を製造する方法は、
(I)前記結晶粒子を構成する金属種Aを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種と、
前記結晶粒子を構成する金属種Bを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種とを有機溶媒に溶解させる溶解工程、
(II)前記溶解工程で調製した溶液に水を添加し、溶液中の前駆体を加水分解して結晶粒子を得る加水分解工程、
(III)前記加水分解工程で得られた結晶粒子を有機溶媒で精製する精製工程
を有することを特徴としている。
The method for producing crystal particles having an ABOx type crystal structure of the present invention and having an average particle size of 100 nm or less,
(I) at least one selected from metal alkoxides, metal carboxylates, and metal complexes, including metal species A constituting the crystal particles;
A dissolution step of dissolving at least one selected from a metal alkoxide, a metal carboxylate, and a metal complex, containing the metal species B constituting the crystal particles, in an organic solvent;
(II) hydrolysis step of adding crystal to the solution prepared in the dissolution step and hydrolyzing the precursor in the solution to obtain crystal particles,
(III) It is characterized by having a purification step of purifying the crystal particles obtained in the hydrolysis step with an organic solvent.

以下に詳細を説明する。   Details will be described below.

前記溶解工程(I)では、原料として、前記ABOx型の結晶構造を有する粒子を構成する金属種Aを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種と、前記ABOx型の結晶構造を有する粒子を構成する金属種Bを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種とを用い、常法により有機溶媒に溶解させる。   In the dissolution step (I), at least one selected from a metal alkoxide, a metal carboxylate, and a metal complex containing the metal species A constituting the particles having the ABOx type crystal structure as a raw material, and the ABOx type crystal Using at least one selected from metal alkoxides, metal carboxylates, and metal complexes containing metal species B constituting the particles having a structure, they are dissolved in an organic solvent by a conventional method.

本発明では、前記粒子を構成する、金属種AはLi、Na、Ca、Sr、Ba、Laから選ばれる一種類以上の金属であり、金属種BはTi、Zr、Ta、Nbから選ばれる一種類以上の金属であることが好ましい。さらに、これらのうちでは、金属種AがSr、Baから選ばれる一種以上の金属であり、金属種BがTiであることがより好ましい。   In the present invention, the metal species A constituting the particles is one or more metals selected from Li, Na, Ca, Sr, Ba, and La, and the metal species B is selected from Ti, Zr, Ta, and Nb. One or more kinds of metals are preferred. Furthermore, among these, it is more preferable that the metal species A is one or more metals selected from Sr and Ba, and the metal species B is Ti.

この際、溶液中の金属種Aの濃度は0.1〜2.0mmol/g、好ましくは0.4〜1.5mmol/g、より好ましくは0.5〜1.0mmol/gであり、金属種Bの濃度は0.1〜2.0mmol/g、好ましくは0.4〜1.5mmol/g、より好ましくは0.5〜1.0mmol/gである。   At this time, the concentration of the metal species A in the solution is 0.1 to 2.0 mmol / g, preferably 0.4 to 1.5 mmol / g, more preferably 0.5 to 1.0 mmol / g. The concentration of seed B is 0.1 to 2.0 mmol / g, preferably 0.4 to 1.5 mmol / g, more preferably 0.5 to 1.0 mmol / g.

《金属アルコキシド》
前記金属アルコキシドは、金属原子とアルコールとが反応した化合物であり、下記一般式(1)で表される。
《Metal alkoxide》
The metal alkoxide is a compound in which a metal atom and an alcohol are reacted, and is represented by the following general formula (1).

a(OR1a ・・・式(1)
[式(1)中、Mは、Li、Na、Ca、Sr、Ba、La、Ti、Zr、Ta、Nb
から選択された金属を表しており、aは、金属Mの価数に応じた1〜7の整数であり、R1は、アルコールのOH基を除いた残基である。]
上記金属アルコキシドを形成するアルコールとしては、たとえば、下記式(2)に示すものを好適例として挙げることができる。
M a (OR 1 ) a (1)
[In the formula (1), M is Li, Na, Ca, Sr, Ba, La, Ti, Zr, Ta, Nb.
A is an integer of 1 to 7 according to the valence of the metal M, and R 1 is a residue excluding the OH group of the alcohol. ]
As alcohol which forms the said metal alkoxide, what is shown to following formula (2) can be mentioned as a suitable example, for example.

1OH ・・・式(2)
[式(2)中、R1は、炭素原子数1〜6の飽和または不飽和の炭化水素基、あるいは炭素原子数1〜6の、アルコキシル基で置換された炭化水素基を示す。]
上記一般式(2)において、R1が炭素原子数1〜6の飽和または不飽和の炭化水素基
の場合は、アルコールとして、たとえば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール等を挙げることができる。
R 1 OH Formula (2)
[In the formula (2), R 1 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydrocarbon group substituted with an alkoxyl group having 1 to 6 carbon atoms. ]
In the above general formula (2), when R 1 is a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, examples of the alcohol include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol, and amyl. Examples thereof include alcohol and cyclohexanol.

また、上記一般式(2)において、R1が炭素原子数1〜6の、アルコキシル基で置換
された炭化水素基の場合は、アルコールとして、たとえば、メトキシメタノール、メトキシエタノール、エトキシメタノール、エトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシプロパノール、プロポキシプロパノール等を挙げることができる。
In the general formula (2), when R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and substituted with an alkoxyl group, examples of the alcohol include methoxymethanol, methoxyethanol, ethoxymethanol, and ethoxyethanol. , Methoxypropanol, ethoxypropanol, propoxypropanol and the like.

より具体的には、本発明では、上記一般式(1)で表される金属アルコキシドとして、たとえば、ジメトキシバリウム、ジエトキシバリウム、ジプロポキシバリウム、ジイソプロポキシバリウム、ジブトキシバリウム、ジイソブトキシバリウムなどのバリウムアルコキシド;ジメトキシストロンチウム、ジエトキシストロンチウム、ジプロポキシストロンチウム、ジイソプロポキシストロンチウム、ジブトキシストロンチウム、ジイソブトキシストロンチウムなどのストロンチウムアルコキシド;テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトライソブトキシチタンなどのチタンアルコキシド;等を好適に使用することができる。   More specifically, in the present invention, as the metal alkoxide represented by the general formula (1), for example, dimethoxybarium, diethoxybarium, dipropoxybarium, diisopropoxybarium, dibutoxybarium, diisobutoxybarium and the like. Strontium alkoxides such as dimethoxystrontium, diethoxystrontium, dipropoxystrontium, diisopropoxystrontium, dibutoxystrontium, diisobutoxystrontium; tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra Titanium alkoxides such as butoxy titanium and tetraisobutoxy titanium; and the like can be preferably used.

《金属カルボキシレート》
前記金属カルボキシレートは、金属原子とカルボン酸が反応した化合物であり、下記一般式(3)で表される。
《Metal carboxylate》
The metal carboxylate is a compound in which a metal atom and a carboxylic acid are reacted, and is represented by the following general formula (3).

a(OCOR2a ・・・式(3)
[式(3)中、Mは、Li、Na、Ca、Sr、Ba、La、Ti、Zr、Ta、Nb
から選択された金属を表しており、aは、金属Mの価数に応じた1〜7の整数であり、R2は、カルボン酸のCOOH基を除いた残基である。]
上記金属カルボキシレートを形成するカルボン酸としては、たとえば、下記式(4)に示すものを好適例として挙げることができる。
M a (OCOR 2 ) a (3)
[In Formula (3), M is Li, Na, Ca, Sr, Ba, La, Ti, Zr, Ta, Nb.
A is an integer of 1 to 7 according to the valence of the metal M, and R 2 is a residue excluding the COOH group of the carboxylic acid. ]
As a carboxylic acid which forms the said metal carboxylate, what is shown to following formula (4) can be mentioned as a suitable example, for example.

2COOH ・・・式(4)
[式(4)中、R2は、炭素原子数1〜10の飽和または不飽和の炭化水素基で置換された炭化水素基を示す。]
上記一般式(4)で示されるカルボン酸としては、たとえば、酢酸、プロピオン酸、2−メチルプロピオン酸、ペンタン酸、2,2−ジメチルプロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、オクチル酸、ノナン酸、デカン酸などを挙げることができる。
R 2 COOH Formula (4)
[In Formula (4), R 2 represents a hydrocarbon group substituted with a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. ]
Examples of the carboxylic acid represented by the general formula (4) include acetic acid, propionic acid, 2-methylpropionic acid, pentanoic acid, 2,2-dimethylpropionic acid, butanoic acid, hexanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, Examples include octylic acid, nonanoic acid, decanoic acid, and the like.

より具体的には、本発明では、上記一般式(3)で表される金属カルボキシレートとして、たとえば、酢酸バリウム、プロピオン酸バリウム、2−メチルプロピオン酸バリウム、ペンタン酸バリウム、2,2−ジメチルプロピオン酸バリウム、ブタン酸バリウム、ヘキサン酸バリウム、2−エチルヘキサン酸バリウム、オクチル酸バリウム、ノナン酸バリウム、デカン酸バリウムなどのバリウムカルボキシレート;酢酸ストロンチウム、プロピオン酸ストロンチウム、2−メチルプロピオン酸ストロンチウム、ペンタン酸ストロンチウム、2,2−ジメチルプロピオン酸ストロンチウム、ブタン酸ストロンチウム、ヘキサン酸ストロンチウム、2−エチルヘキサン酸ストロンチウム、オクチル酸ストロンチウム、ノナン酸ストロンチウム、デカン酸ストロンチウムなどのストロンチウムカルボキシレ
ート;等を好適に使用することができる。
More specifically, in the present invention, as the metal carboxylate represented by the general formula (3), for example, barium acetate, barium propionate, barium 2-methylpropionate, barium pentanoate, 2,2-dimethyl Barium carboxylates such as barium propionate, barium butanoate, barium hexanoate, barium 2-ethylhexanoate, barium octylate, barium nonanoate, barium decanoate; strontium acetate, strontium propionate, strontium 2-methylpropionate, Strontium pentanoate, strontium 2,2-dimethylpropionate, strontium butanoate, strontium hexanoate, strontium 2-ethylhexanoate, strontium octylate, strontium nonanoate, Strontium carboxylates such as phosphate strontium; and the like can be suitably used.

《金属錯体》
前記金属錯体は、金属原子に有機化合物が配位した化合物であり、下記一般式(5)で表される。
《Metal complex》
The metal complex is a compound in which an organic compound is coordinated to a metal atom, and is represented by the following general formula (5).

a(OR1b(OCOR2c3 d ・・・式(5)
[式(5)中、Mは、Li、Na、Ca、Sr、Ba、La、Ti、Zr、Ta、Nb
から選ばれる金属を表しており、aは、金属Mの価数に応じた1〜7の整数であり、bは0〜7の整数、cは0〜7の整数であり、a=b+cを満たす。dは1〜7の整数である。R1は、上述したアルコールのOH基を除いた残基であり、R2は、上述したカルボン酸のCOOH基を除いた残基である。R3は、有機化合物である。]
金属原子に配位する有機化合物R3としては、エーテル類があり、たとえば下記式(6
−1)および(6−2)に示す化合物を挙げることができる。
M a (OR 1 ) b (OCOR 2 ) c R 3 d Formula (5)
[In Formula (5), M is Li, Na, Ca, Sr, Ba, La, Ti, Zr, Ta, Nb.
A is an integer of 1 to 7 according to the valence of the metal M, b is an integer of 0 to 7, c is an integer of 0 to 7, and a = b + c Fulfill. d is an integer of 1-7. R 1 is a residue obtained by removing the OH group of the alcohol described above, and R 2 is a residue obtained by removing the COOH group of the carboxylic acid described above. R 3 is an organic compound. ]
Examples of the organic compound R 3 coordinated to the metal atom include ethers.
-1) and the compound shown to (6-2) can be mentioned.

4(OR5m ・・・式(6−1)
[式(6−1)中、R4、R5は、それぞれ炭素原子数1〜10の飽和又は不飽和の炭化
水素基を示し、mは1〜4の整数である。]
(R6O)n ・・・式(6−2)
[式(6−2)中、R6は、炭素原子数1〜10のアルキレン基を示し、nは1〜3の整数である。]
具体的なエーテル類としては、たとえば、メチラール、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、トリオキサン、ジオキサン等を挙げることができる。
R 4 (OR 5 ) m Formula (6-1)
[In Formula (6-1), R 4 and R 5 each represent a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and m is an integer of 1 to 4. ]
(R 6 O) n Formula (6-2)
[In the formula (6-2), R 6 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 3. ]
Specific examples of ethers include methylal, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, trioxane, dioxane and the like.

また、金属原子へ配位する有機化合物R3としては、ケトン類があり、たとえば下記式
(7)および(8)に示す化合物を挙げることができる。
Examples of the organic compound R 3 coordinated to the metal atom include ketones, and examples include compounds represented by the following formulas (7) and (8).

78C=O ・・・式(7)
7(C=O)(CH2x(C=O)R8 ・・・式(8)
[式(7)および(8)中、R7、R8は、水酸基で置換されていてもよい炭素原子数1
〜10の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。また式(8)中、xは1〜10の整数である。]
具体的なケトン類としては、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ダイアセトンアルコール、アセチルアセトン等を挙げることができる。
R 7 R 8 C═O (7)
R 7 (C═O) (CH 2 ) x (C═O) R 8 Formula (8)
[In the formulas (7) and (8), R 7 and R 8 each have 1 carbon atom which may be substituted with a hydroxyl group.
10 to 10 saturated or unsaturated hydrocarbon groups. Moreover, in Formula (8), x is an integer of 1-10. ]
Specific ketones include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonyl acetone, dimethyl oxide, phorone, Examples include cyclohexanone, diacetone alcohol, and acetylacetone.

金属原子へ配位する有機化合物としてエステル類があり、たとえば、下記式(9−1)および(9−2)に示す化合物を挙げることができる。   Examples of the organic compound coordinated to the metal atom include esters, and examples thereof include compounds represented by the following formulas (9-1) and (9-2).

9(COOR10y ・・・式(9−1)
[式(9−1)中、R9は、水素原子、または炭素原子数1〜10の、酸素原子、水酸基、アシル基で置換されていてもよい飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示し、R10は、炭素原子数1〜10の、アルコキシ基で置換されていてもよい飽和又は不飽和の炭化水素基を示し、yは1〜2の整数である。]
(COOR112 ・・・式(9−2)
[式(9−2)中、R11は炭素原子数1〜10の飽和又は不飽和の炭化水素基を示す。]
具体的なエステル類としては、たとえば、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸メチル、酪酸エチル、オキシイソ酪酸エチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、メトキシブチルアセテート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等を挙げることができる。
R 9 (COOR 10 ) y Formula (9-1)
[In formula (9-1), R 9 represents a hydrogen atom or a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with an oxygen atom, a hydroxyl group or an acyl group, R 10 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with an alkoxy group, and y is an integer of 1 to 2. ]
(COOR 11 ) 2 Formula (9-2)
[In formula (9-2), R 11 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. ]
Specific esters include, for example, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, ethyl oxyisobutyrate, ethyl acetoacetate, ethyl lactate, methoxybutyl acetate, diethyl oxalate And diethyl malonate.

より具体的には、本発明では、上記一般式(5)で表される金属錯体として、たとえば、チタンアリルアセトアセテートトリイソプロポキサイド、チタンジブトキサイド(ビスー2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキサイド(ビスー2,4−ペンタンジオネート)、チタンジブトキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタンジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタンジブトキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタンジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、
等を好適に使用することができる。
More specifically, in the present invention, as the metal complex represented by the general formula (5), for example, titanium allyl acetoacetate triisopropoxide, titanium dibutoxide (bis-2,4-pentanedionate), Titanium diisopropoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium dibutoxide bis (tetramethylheptanedionate), titanium diisopropoxide bis (tetramethylheptanedionate), titanium dibutoxide bis (ethyl) Acetoacetate), titanium diisopropoxide bis (ethyl acetoacetate),
Etc. can be used suitably.

《有機溶媒》
前記金属アルコキシド、金属カルボキシレートまたは金属錯体を溶解する際に使用する有機溶媒としては、たとえば、アルコール系溶媒、多価アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒等を挙げることができる。
《Organic solvent》
Examples of the organic solvent used for dissolving the metal alkoxide, metal carboxylate or metal complex include alcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents and the like. it can.

アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール等を挙げることができる。   Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, and methylcyclohexanol.

多価アルコール系溶媒としては、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アセトエステル、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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシブタノール、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等を挙げることができる。   As the polyhydric alcohol solvent, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, Mention may be made of propylene glycol monopropyl ether, methoxybutanol, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether and the like.

エーテル系溶媒としては、メチラール、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、トリオキサン、ジオキサン等を挙げることができる。   Examples of ether solvents include methylal, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, trioxane, dioxane and the like.

ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ダイアセトンアルコール等を挙げることができる。   Ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonyl acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, diacetone. Alcohol etc. can be mentioned.

エステル系溶媒としては、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸メチル、酪酸エチル、オキシイソ酪酸エチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、メトキシブチルアセテート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等を挙げることができる。   Ester solvents include ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, ethyl oxyisobutyrate, ethyl acetoacetate, ethyl lactate, methoxybutyl acetate, diethyl oxalate, diethyl malonate Etc.

上記の溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を組合せて用いることもできる。   1 type may be used for said solvent and it can also be used in combination of 2 or more type.

次に加水分解工程(II)において、前記溶解工程(I)で調製した溶液の温度を−78〜200℃、好ましくは−20〜100℃、より好ましくは0〜50℃の範囲に保ち、該
溶液中に水を金属種Aの1モルに対して通常5〜300倍モル、好ましくは10〜200倍モル、より好ましくは20〜100倍モル添加し、溶液中の前駆体を加水分解して結晶化を行う。
Next, in the hydrolysis step (II), the temperature of the solution prepared in the dissolution step (I) is kept at -78 to 200 ° C, preferably -20 to 100 ° C, more preferably 0 to 50 ° C. Water is usually added to the solution in an amount of 5 to 300 times mol, preferably 10 to 200 times mol, more preferably 20 to 100 times mol to 1 mol of metal species A, and the precursor in the solution is hydrolyzed. Crystallize.

加水分解の際に溶液の温度を上記範囲内に保つことにより、結晶化により形成される粒子の結晶性が向上する。   By maintaining the temperature of the solution within the above range during hydrolysis, the crystallinity of particles formed by crystallization is improved.

また、加水分解の際に前記溶液に添加する水の量は、金属種Aに対して上記範囲の量が結晶性高いの粒子を得るためには最適であり、添加する水の量が上記下限値よりも少ない場合、あるいは上記上限値よりも多い場合には結晶性が低下することがある。   Further, the amount of water added to the solution at the time of hydrolysis is optimal for obtaining particles having a high crystallinity in the above range with respect to the metal species A, and the amount of water to be added is the above lower limit. When it is less than the above value, or when it is more than the above upper limit value, the crystallinity may be lowered.

このように形成される粒子の結晶性が向上すると、該粒子を有機溶媒中に分散させて均一で誘電特性に優れた誘電体膜を形成することが可能となる。   When the crystallinity of the particles thus formed is improved, the particles can be dispersed in an organic solvent to form a uniform dielectric film having excellent dielectric properties.

前記加水分解工程における溶液への水の添加方法は、直接、水のみを溶液中に添加してもよいし、上記の有機溶媒1種を用いて水と混合して添加してもよいし、あるいは上記有機溶媒2種以上を組合せて水と混合して添加してもよいが、好ましくは、液体状態の水あるいは液体状態の水を含む有機溶媒を、前記溶液中に滴下することによって行う。   As a method for adding water to the solution in the hydrolysis step, only water may be directly added to the solution, or it may be added by mixing with water using one of the above organic solvents, Alternatively, two or more of the above organic solvents may be combined and mixed with water, but it is preferably carried out by dropping liquid water or an organic solvent containing liquid water into the solution.

このように、加水分解のための水を、液体状態の水のみ、あるいは液体状態の水を含む有機溶媒を用いて、前記溶液中に滴下することにより添加すると、加水分解を再現性よく、効率的に行うことができるため好ましい。   Thus, when water for hydrolysis is added by dropping into the solution using only liquid water or an organic solvent containing liquid water, hydrolysis is reproducible and efficient. This is preferable because it can be carried out automatically.

また、このとき、添加する水に触媒が含まれていてもよい。この場合の使用可能な触媒としては、たとえば、無機酸(たとえば、塩酸、硫酸、硝酸)、有機酸(たとえば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、マレイン酸)等の酸触媒や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の無機または有機アルカリ触媒等を挙げることができる。   At this time, the water to be added may contain a catalyst. Examples of usable catalysts in this case include acid catalysts such as inorganic acids (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid) and organic acids (for example, acetic acid, propionic acid, butyric acid, maleic acid), sodium hydroxide, water Examples thereof include inorganic or organic alkali catalysts such as potassium oxide, barium hydroxide, ammonia, monoethanolamine, diethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide.

これらのうちでは、アルカリ触媒を用いることがより好ましい。カルボン酸等の有機酸を用いた場合には、有機酸が分解して生成する二酸化炭素が膜中に残存して、形成される誘電体膜の電気特性に影響を与える場合がある。また、塩酸、硝酸等の無機酸を用いた場合には、酸成分の一部が膜中に残留し、形成される誘電体膜のリーク電流特性を悪化させる場合がある。   Among these, it is more preferable to use an alkali catalyst. When an organic acid such as a carboxylic acid is used, carbon dioxide generated by decomposition of the organic acid may remain in the film and affect the electrical characteristics of the formed dielectric film. In addition, when an inorganic acid such as hydrochloric acid or nitric acid is used, a part of the acid component may remain in the film, which may deteriorate the leakage current characteristics of the formed dielectric film.

水を添加した後、生成する加水分解・縮合物を通常−10〜200℃、好ましくは20〜150℃、より好ましくは30〜100℃の温度に、通常0.5〜200時間、好ましくは1〜100時間、より好ましくは3〜20時間保持することが望ましい。   After adding water, the resulting hydrolysis / condensation product is usually at a temperature of −10 to 200 ° C., preferably 20 to 150 ° C., more preferably 30 to 100 ° C., usually 0.5 to 200 hours, preferably 1 It is desirable to hold for ˜100 hours, more preferably 3 to 20 hours.

上記溶解工程(I)、加水分解工程(II)を経ることによりABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下、好ましくは平均粒径20〜80nmの粒子を得ることができる。   By passing through the dissolution step (I) and the hydrolysis step (II), particles having an average particle size of 100 nm or less, preferably an average particle size of 20 to 80 nm, having an ABOx type crystal structure can be obtained.

その後、該粒子を有機溶媒で精製する精製工程(III)を行い、本発明の結晶粒子を得
る。
Then, the refinement | purification process (III) which refine | purifies this particle | grain with an organic solvent is performed, and the crystal grain of this invention is obtained.

上述したようにして加水分解・縮合物を結晶化させて作製した結晶粒子には、未反応の金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体(以下、単に有機金属化合物ともいう。)、一部加水分解された有機金属化合物、有機金属化合物が完全に加水分解されて生
成する金属水酸化物、金属イオン等の不純物が含まれている。
The crystal particles produced by crystallizing the hydrolysis / condensation product as described above include unreacted metal alkoxide, metal carboxylate, metal complex (hereinafter also simply referred to as organometallic compound), and partial hydrolysis. And impurities such as metal hydroxides and metal ions generated by the complete hydrolysis of the organometallic compound and the organometallic compound.

とくに、このような結晶粒子をそのまま有機溶媒中に分散させた組成物において金属種Aの液中濃度が1モル%よりも高濃度で存在すると、この組成物を用いて誘電体膜を形成した場合に、
(1)誘電体膜がイオン導電性を示し、リーク電流が増大する
(2)誘電体膜の誘電損失が大きくなる
等の問題が生じる。
In particular, in a composition in which such crystal particles are dispersed as they are in an organic solvent, when the concentration of metal species A in the liquid is higher than 1 mol%, a dielectric film is formed using this composition. In case,
(1) The dielectric film exhibits ionic conductivity, and leakage current increases. (2) The dielectric loss of the dielectric film increases.

なお、本明細書中、金属種Aの液中濃度とは、以下に示す手順(A)〜(D)によって測定し、計算された値と定義する。
(A)メチルセルソルブへABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の粒子αモルを5重量%になるように加え、攪拌または超音波照射によって分散させる。
(B)(A)で作製した粒子分散液を15000rpm回転/1時間遠心分離を行って粒
子を沈降させ、上澄を分離する。
(C)(B)で分離した上澄液中に含まれる金属種Aの量βモル、金属種Bの量γモルをICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析装置)で測定する。
(D)(C)で測定された金属種A、金属種Bの量を元に、以下の計算式によって金属種Aの液中濃度を算出する。
In this specification, the concentration of metal species A in the liquid is defined as a value measured and calculated by the following procedures (A) to (D).
(A) Add α moles of particles having an ABOx type crystal structure and an average particle diameter of 100 nm or less to methyl cellosolve so as to be 5% by weight, and disperse by stirring or ultrasonic irradiation.
(B) The particle dispersion prepared in (A) is centrifuged at 15000 rpm for 1 hour to settle the particles, and the supernatant is separated.
(C) The amount β of metal species A and the amount γ mol of metal species B contained in the supernatant separated in (B) are measured by ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer).
(D) Based on the amount of metal species A and metal species B measured in (C), the concentration of metal species A in the liquid is calculated by the following calculation formula.

金属種Aの液中濃度 (モル%) =(β−γ)/α × 100
また、加水分解・縮合物を結晶化させて作製した結晶粒子には大量の水分も含まれている。とくに、このような結晶粒子をそのまま有機溶媒中に分散させた組成物において、該組成物中に1重量%以上の水が存在すると、
(3)ABOx型の結晶構造を有する粒子の分散性を悪化させる
等の問題が生じる。組成物中における粒子の分散性が悪化すると、粒子の平均粒径が大きくなり、沈降や、膜形成した際の膜の白濁などにつながるおそれがある。
Concentration of metal species A in liquid (mol%) = (β−γ) / α × 100
In addition, a large amount of water is contained in the crystal particles produced by crystallizing the hydrolyzed / condensed product. In particular, in a composition in which such crystal particles are dispersed as they are in an organic solvent, when 1% by weight or more of water is present in the composition,
(3) Problems such as deterioration of dispersibility of particles having an ABOx type crystal structure arise. When the dispersibility of the particles in the composition is deteriorated, the average particle size of the particles is increased, which may lead to sedimentation or white turbidity of the film when the film is formed.

このため、良好な誘電体膜を作製しうる結晶粒子を得るためには、加水分解工程(II)で得られた結晶粒子を有機溶媒で精製し、精製後の粒子を洗液である有機溶媒と分離した後、あらたな有機溶媒に分散させて組成物を得た場合に、該組成物中の金属種Aの液中濃度が1モル%以下、好ましくは0.5モル%以下に、かつ、含有される水の濃度を1重量%以下、好ましくは0.05〜0.5重量%に減少させることが重要である。   Therefore, in order to obtain crystal particles capable of producing a good dielectric film, the crystal particles obtained in the hydrolysis step (II) are purified with an organic solvent, and the purified particles are washed with an organic solvent that is a washing liquid. When the composition is obtained by dispersing in a new organic solvent, the concentration of metal species A in the composition is 1 mol% or less, preferably 0.5 mol% or less, and It is important to reduce the concentration of contained water to 1% by weight or less, preferably 0.05 to 0.5% by weight.

なお、該組成物中の金属種Aの液中濃度は、高温のアルゴンプラズマ中に霧状の試料を導入し、元素をイオン化させ、このイオンを質量で分離分析する誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)によって測定した値を基に、上述したように計算することができ、該組成物に含まれる水の濃度は、カールフィシャー電量滴定法により測定することができる。   The concentration of the metal species A in the composition is determined by introducing an atomized sample into high-temperature argon plasma, ionizing the elements, and separating and analyzing these ions by mass. Based on the value measured by ICP-MS), it can be calculated as described above, and the concentration of water contained in the composition can be measured by the Karl Fischer coulometric titration method.

前記加水分解工程(II)で得られた結晶粒子を、有機溶媒で精製する精製工程(III)
において、有機溶媒で結晶粒子を精製する方法は、精製後、結晶粒子と有機溶媒とを分離することが可能であればどのような手法を用いてもよいが、たとえば、有機溶媒を結晶粒子に加え、デカンテーションあるいは遠心分離によって該粒子を沈降させて、上澄液を除去し、再度、有機溶媒を沈降した結晶粒子に加えて、加熱する工程を2〜5回繰り返すことで結晶粒子に含まれる上記不純物および水分を除去し、これらの濃度を減少させることができる。また、たとえば有機溶媒を粒子に加え、半透膜を用いた透析を2〜5回繰り返すことで含まれる上記不純物および水の濃度を減少させることもできる。
Purification step (III) for purifying the crystal particles obtained in the hydrolysis step (II) with an organic solvent
In the method of purifying crystal particles with an organic solvent, any method may be used as long as it is possible to separate the crystal particles from the organic solvent after purification. In addition, the particles are settled by decantation or centrifugation, the supernatant is removed, and the organic solvent is added again to the precipitated crystal particles, and the heating step is repeated 2-5 times to be included in the crystal particles. The above impurities and moisture can be removed to reduce their concentration. Moreover, the concentration of the impurities and water contained can be reduced by adding an organic solvent to the particles and repeating dialysis using a semipermeable membrane 2 to 5 times.

これにより、精製後の結晶粒子を有機溶媒中に分散させて組成物を得た場合に、該組成
物中の、金属種Aの液中濃度および水の濃度を上記所定の濃度まで低減させることが可能となり、上記の(1)〜(3)の問題を解決することができる。
As a result, when the purified crystal particles are dispersed in an organic solvent to obtain a composition, the concentration of metal species A in the liquid and the concentration of water in the composition are reduced to the predetermined concentration. And the above problems (1) to (3) can be solved.

前記精製工程(III)において使用する有機溶媒としては、アルコール系溶媒、多価アル
コール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒等を挙げることができる。
Examples of the organic solvent used in the purification step (III) include alcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents and the like.

アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール等を挙げることができる。   Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, and methylcyclohexanol.

多価アルコール系溶媒としては、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アセトエステル、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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシブタノール、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等を挙げることができる。   As the polyhydric alcohol solvent, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, Mention may be made of propylene glycol monopropyl ether, methoxybutanol, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether and the like.

エーテル系溶媒としては、メチラール、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、トリオキサン、ジオキサン等を挙げることができる。   Examples of ether solvents include methylal, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, trioxane, dioxane and the like.

ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ダイアセトンアルコール等を挙げることができる。   Ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonyl acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, diacetone. Alcohol etc. can be mentioned.

エステル系溶媒としては、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル、プロピオン酸メチル、酪酸エチル、オキシイソ酪酸エチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、メトキシブチルアセテート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等を挙げることができる。   Ester solvents include ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, ethyl oxyisobutyrate, ethyl acetoacetate, ethyl lactate, methoxybutyl acetate, diethyl oxalate, diethyl malonate Etc.

上記の溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を組合せて用いることもできる。   1 type may be used for said solvent and it can also be used in combination of 2 or more type.

なお、本発明により得られた結晶粒子を洗液である有機溶媒と分離した後、あらたな有機溶媒に投入し、分散させて組成物(粒子分散液)を作製することもできる。   In addition, after separating the crystal particles obtained according to the present invention from an organic solvent which is a washing solution, the composition can be added to a new organic solvent and dispersed therein to prepare a composition (particle dispersion).

この場合、結晶粒子を有機溶媒中に分散させる方法は、該粒子を有機溶媒中に均一に分散させることが可能であればどのような手法を用いてもよい。たとえば、機械的攪拌、あるいは超音波を使用した攪拌を行いながら溶媒中に分散させる。   In this case, any method for dispersing the crystal particles in the organic solvent may be used as long as the particles can be uniformly dispersed in the organic solvent. For example, it is dispersed in a solvent while performing mechanical stirring or stirring using ultrasonic waves.

分散に用いられる有機溶媒としては、精製工程(III)で用いた有機溶媒として例示し
たのと同様のアルコール系溶媒、多価アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒等を挙げることができる。
Examples of the organic solvent used for dispersion include the same alcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents and the like as exemplified as the organic solvent used in the purification step (III). be able to.

上記の溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を組合せて用いることもできる。また、分散に用いられる有機溶媒は、精製に用いた有機溶媒と同じでもよく、異なってもよい。   1 type may be used for said solvent and it can also be used in combination of 2 or more type. The organic solvent used for dispersion may be the same as or different from the organic solvent used for purification.

上記の溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を組合せて用いることもできる。   1 type may be used for said solvent and it can also be used in combination of 2 or more type.

前記組成物の安定性を考慮すると、該組成物中の結晶粒子の含有量は、固形分濃度として組成物全体の1〜20重量%、好ましくは3〜15重量%である。   Considering the stability of the composition, the content of crystal particles in the composition is 1 to 20% by weight, preferably 3 to 15% by weight, based on the total composition, as the solid content concentration.

なお、結晶粒子の分散を容易にするために、精製後の結晶粒子を有機溶媒に分散させる際に、ノニオン系界面活性剤を分散剤として用いてもよい。たとえば、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコール、エチレンジアミンのポリオキシプロピレン-ポリ
オキシエチレン縮合物(プルロニック型)、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー等を使用することもできる。
In order to facilitate the dispersion of the crystal particles, a nonionic surfactant may be used as a dispersant when the purified crystal particles are dispersed in an organic solvent. For example, polyoxyethylene-polyoxypropylene glycol, polyoxypropylene-polyoxyethylene condensate of ethylenediamine (pluronic type), polyethyleneimine, polyvinylpyrrolidone, perfluoroalkyl group-containing oligomer, and the like can also be used.

なお、分散剤の種類と添加量は結晶粒子の種類と結晶粒子を分散させる溶媒の種類により適宜選定して使用することができるが、得られる誘電体膜の誘電特性を考慮すると粒子100gに対して0.001〜10g、好ましくは0.005〜3g、より好ましくは0.01〜1gの範囲であることが望ましい。   The type and amount of the dispersing agent can be appropriately selected and used depending on the type of crystal particles and the type of solvent in which the crystal particles are dispersed, but considering the dielectric properties of the obtained dielectric film, 0.001 to 10 g, preferably 0.005 to 3 g, more preferably 0.01 to 1 g.

さらに、本発明によって得られた結晶粒子を有機溶媒中に分散した組成物を基板に塗布し、基板上に塗布膜を形成し、これを必要に応じて乾燥すること、好ましくはさらに加熱焼成することにより、誘電体膜を形成することが可能である。   Further, a composition in which the crystal particles obtained by the present invention are dispersed in an organic solvent is applied to a substrate, a coating film is formed on the substrate, and this is dried as necessary, preferably further heated and fired. Thus, a dielectric film can be formed.

具体的には、まず、前述した組成物を基板上に塗布し塗布膜を形成する。ここで、基板上への組成物の塗布方法としては、たとえば、オープンスピン塗布法、密閉スピン塗布法、ミスト化塗布のLSM−CVD法(溶液気化化学気相堆積法)、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法、印刷法、インクジェット法、電気泳動電着法等の公知の塗布法を用いることができる。   Specifically, first, the composition described above is applied onto a substrate to form a coating film. Here, as a method for applying the composition onto the substrate, for example, an open spin coating method, a closed spin coating method, a mist-coating LSM-CVD method (solution vaporization chemical vapor deposition method), a dipping method, and a spray method are used. A known coating method such as a roll coating method, a printing method, an ink jet method, or an electrophoretic electrodeposition method can be used.

塗布膜の乾燥は、通常50〜300℃、好ましくは100〜250℃の温度で行う。   The coating film is usually dried at a temperature of 50 to 300 ° C, preferably 100 to 250 ° C.

このように、基板上への組成物の塗布、ならびに必要に応じて乾燥までの一連の操作を数回繰り返して行うことにより、最終的に得られる誘電体膜を所望の膜厚に設定することができる。   In this way, the dielectric film finally obtained is set to a desired film thickness by repeatedly applying the composition on the substrate and repeating a series of operations until drying as necessary. Can do.

その後、該塗布膜を、通常300℃を超えて900℃以下、好ましくは400〜750℃の温度で加熱して焼成し、誘電体膜を得ることができる。すなわち、前記組成物を用いた場合には、従来と同様に高温域での焼成により誘電体膜を得ることができることは言うまでもなく、従来よりも低い温度、たとえば、400℃以下の温度で焼成することによっても実用に適した誘電体膜を得ることができる。   Thereafter, the coating film is heated and baked at a temperature usually exceeding 300 ° C. and not more than 900 ° C., preferably 400 to 750 ° C., to obtain a dielectric film. That is, when the composition is used, it goes without saying that a dielectric film can be obtained by firing in a high temperature region as in the conventional case, and is fired at a temperature lower than the conventional one, for example, a temperature of 400 ° C. or lower. Therefore, a dielectric film suitable for practical use can be obtained.

前記組成物が塗布される基板としては、平面でも非平面(たとえば段差があるもの)でもよく、所望のカバレージを実現できるものであればその形態は特に限定されるものではない。また、基板の形状は特に制限されるものではなく、たとえばバルク、薄板、フィルム形状のものを用いることができる。このような基板の材質の具体例としては、半導体、ガラス、金属、プラスチック、セラミックスなどを挙げることができる。   The substrate to which the composition is applied may be flat or non-planar (for example, having a step), and the form is not particularly limited as long as a desired coverage can be realized. Further, the shape of the substrate is not particularly limited, and for example, a bulk, thin plate, or film shape can be used. Specific examples of such a substrate material include semiconductors, glasses, metals, plastics, and ceramics.

半導体基板の例としては、シリコンウェーハなどが挙げられる。このシリコンウェーハ上にはシリコン酸化膜、Pt、Ir、Ru等の金属、およびその金属酸化物である導電性金属酸化物などからなる電極などが形成されていてもよい。またGaAsやInPなどの化合物半導体基板も使用可能である。   Examples of the semiconductor substrate include a silicon wafer. An electrode made of a silicon oxide film, a metal such as Pt, Ir, or Ru and a conductive metal oxide that is a metal oxide thereof may be formed on the silicon wafer. A compound semiconductor substrate such as GaAs or InP can also be used.

ガラス基板としては、たとえば石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス、ランタン系ガラス等からなる基板が使用できる。   As the glass substrate, for example, a substrate made of quartz glass, borosilicate glass, soda glass, lead glass, lanthanum glass, or the like can be used.

金属基板としては、たとえば金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄の他ステンレス鋼等からなる基板が使用できる。   As the metal substrate, for example, a substrate made of stainless steel other than gold, silver, copper, nickel, aluminum, iron or the like can be used.

プラスチック基板としては、たとえばポリイミドやメタクリル樹脂等からなる基板を使用することができる。これらのプラスチック基板は、ガラス基板や金属基板よりも耐熱性が低い場合があるが、本発明では、低温で誘電体膜(結晶化膜)を形成することができるため、本発明に適用するにあたって原理的な問題は存在しない。   As the plastic substrate, for example, a substrate made of polyimide, methacrylic resin, or the like can be used. These plastic substrates may have lower heat resistance than glass substrates and metal substrates. However, in the present invention, a dielectric film (crystallized film) can be formed at a low temperature. There is no fundamental problem.

セラミックス基板としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化チタン等からなる基板が使用できる。   As the ceramic substrate, for example, a substrate made of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, silicon carbide, titanium carbide, or the like can be used.

このようにして得られる誘電体膜は、誘電特性およびリーク電流特性が良好であるため、キャパシタなどの電子部品として好適に用いることが可能である。   Since the dielectric film thus obtained has good dielectric characteristics and leakage current characteristics, it can be suitably used as an electronic component such as a capacitor.

[実施例]
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(結晶粒子1および組成物1の作製)
メチルセルソルブ25.77gに、Ba(OCH2CH32を25.77g加えて溶解
し、110℃で1時間加熱した。その後、この溶液にTi(OCH(CH324を32
.21g加え、さらに110℃で1時間加熱した。生成した濃褐色の溶液にメタノール58gを添加してBa濃度0.8mmol/g、Ti濃度0.8mmol/gの原料溶液を調製した。
(Preparation of crystal particle 1 and composition 1)
To 25.77 g of methyl cellosolve, 25.77 g of Ba (OCH 2 CH 3 ) 2 was added and dissolved, and heated at 110 ° C. for 1 hour. Thereafter, Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 was added to this solution in 32
. 21 g was added and further heated at 110 ° C. for 1 hour. 58 g of methanol was added to the resulting dark brown solution to prepare a raw material solution having a Ba concentration of 0.8 mmol / g and a Ti concentration of 0.8 mmol / g.

上記原料溶液40gを0℃に冷却して、Baの60倍モル相当の水34.56gとメタノール24gとの混合溶液を添加し、激しく攪拌し、加水分解・縮合物を得た。その後、生成した加水分解・縮合物を60℃で3時間静置して結晶化させた。   40 g of the above raw material solution was cooled to 0 ° C., a mixed solution of 34.56 g of water equivalent to 60 times moles of Ba and 24 g of methanol was added, and the mixture was vigorously stirred to obtain a hydrolysis / condensation product. Then, the produced hydrolyzate / condensate was allowed to stand at 60 ° C. for 3 hours for crystallization.

結晶化後、デカンテーションによって結晶粒子と上澄溶液を分離し、メチルセルソルブを120g添加し、再度60℃で静置して3時間放置した。この操作を4回繰り返し、結晶粒子1を得た。   After crystallization, the crystal particles and the supernatant solution were separated by decantation, 120 g of methyl cellosolve was added, and the mixture was allowed to stand again at 60 ° C. and left for 3 hours. This operation was repeated 4 times to obtain crystal particles 1.

得られた結晶粒子1と上澄溶液を分離した後、BaTiO3換算した場合の固形分濃度
が10重量%になるようにメチルセルソルブを加え、さらに分散剤としてエチレンジアミンのポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレン縮合物を粒子重量100に対して0.1添加し、超音波分散機で結晶粒子1を分散させ、組成物1を作製した。
After separating the obtained crystal particles 1 and the supernatant solution, methylcellosolve is added so that the solid content concentration in terms of BaTiO 3 is 10% by weight, and further, polyoxypropylene-polyoxyethylene of ethylenediamine as a dispersant. Ethylene condensate was added in an amount of 0.1 with respect to the particle weight of 100, and the crystal particles 1 were dispersed with an ultrasonic disperser to prepare the composition 1.

組成物1のバリウムの液中濃度を、誘導結合プラズマ質量分析装置ELAN DRC plus 6100(Perkin Elmer社製)により誘導結合プラズマ質量分析法にて測定したところ0.2モル%であった。   The concentration of barium in composition 1 in the liquid was 0.2 mol% as measured by inductively coupled plasma mass spectrometry using an inductively coupled plasma mass spectrometer ELAN DRC plus 6100 (manufactured by Perkin Elmer).

組成物1の水分濃度を、平沼微量水分測定装置 AQ−7(平沼産業株式会社)によりカールフィシャー電量滴定法にて測定したところ0.4重量%であった。   It was 0.4 weight% when the moisture concentration of the composition 1 was measured by the Karl Fischer coulometric titration method with Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7 (Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

また、組成物1の粒子径分布を、動的光散乱式粒径分布測定装置 LB−500(堀場
製作所)により動的散乱法にて測定した結果を図1に示す。これによれば粒子径は40nmを主体とした粒子分布(平均粒径約40nm)であることがわかる。なお、誘電体形成用組成物1は容易に孔径200nmのフィルターで濾過し、粗大粒子を除去することが可能であった。
Moreover, the result of having measured the particle size distribution of the composition 1 with the dynamic light scattering method by the dynamic light-scattering type particle size distribution measuring device LB-500 (Horiba Seisakusho) is shown in FIG. According to this, it can be seen that the particle size is a particle distribution (average particle size of about 40 nm) mainly composed of 40 nm. The dielectric-forming composition 1 could be easily filtered with a filter having a pore diameter of 200 nm to remove coarse particles.

この組成物1をガラス板へ滴下し、室温で乾燥させたもののX線回折チャートを図2に示す。図2によれば、結晶粒子1が室温でBaTiO3複合酸化物のABOx型の結晶構
造になっていることが判断できる。
An X-ray diffraction chart of the composition 1 dropped on a glass plate and dried at room temperature is shown in FIG. According to FIG. 2, it can be determined that the crystal particle 1 has an ABOx type crystal structure of a BaTiO 3 composite oxide at room temperature.

[比較例1]
(結晶粒子2および組成物2の作製)
メチルセルソルブ25.77gに、Ba(OCH2CH32を25.77g加えて溶解
し、110℃で1時間加熱した。その後、この溶液にTi(OCH(CH324を32
.21g加え、さらに110℃で1時間加熱した。生成した濃褐色の溶液にメタノール58gを添加してBa濃度0.8mmol/g、Ti濃度0.8mmol/gの原料溶液を調製した。
[Comparative Example 1]
(Preparation of crystal particle 2 and composition 2)
To 25.77 g of methyl cellosolve, 25.77 g of Ba (OCH 2 CH 3 ) 2 was added and dissolved, and heated at 110 ° C. for 1 hour. Thereafter, Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 was added to this solution in 32
. 21 g was added and further heated at 110 ° C. for 1 hour. 58 g of methanol was added to the resulting dark brown solution to prepare a raw material solution having a Ba concentration of 0.8 mmol / g and a Ti concentration of 0.8 mmol / g.

上記原料溶液40gを0℃に冷却して、Baの60倍モル相当の水34.56gとメタノール24gとの混合溶液を添加し、激しく攪拌し、加水分解・縮合物を得た。その後、生成した加水分解・縮合物を60℃で3時間静置して結晶化させ、結晶粒子2を作製した。   40 g of the above raw material solution was cooled to 0 ° C., a mixed solution of 34.56 g of water equivalent to 60 times moles of Ba and 24 g of methanol was added, and the mixture was vigorously stirred to obtain a hydrolysis / condensation product. Thereafter, the produced hydrolyzed / condensed product was allowed to stand at 60 ° C. for 3 hours for crystallization, whereby crystal particles 2 were produced.

結晶化後、結晶粒子を含んだ反応液へ、BaTiO3換算した場合の固形分濃度が5重
量%になるようにメチルセルソルブを加え、超音波分散機で結晶粒子を分散させ、組成物2を作製した。
After crystallization, methyl cellosolve is added to the reaction solution containing the crystal particles so that the solid content concentration in terms of BaTiO 3 is 5% by weight, and the crystal particles are dispersed with an ultrasonic disperser. Was made.

この組成物2の水分濃度を、平沼微量水分測定装置 AQ−7(平沼産業株式会社)によりカールフィシャー電量滴定法にて測定したところ20重量%であった。   The water concentration of the composition 2 was measured by Karl Fischer coulometric titration with a Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7 (Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) and found to be 20% by weight.

組成物2の粒子径分布を、動的光散乱式粒径分布測定装置 LB−500(堀場製作所)により動的散乱法にて測定した結果を図3に示す。これによれば粒子径は180nmを主体とした粒子分布(平均粒径約180nm)であり、その分散性が悪化していることがわかる。また、組成物2に対して孔径200nmのフィルターでの濾過を試みたが、200nm以上の粒子が存在するためフィルターが目詰まりを起こし、濾過不能であった。   FIG. 3 shows the results of measuring the particle size distribution of the composition 2 by the dynamic scattering method using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device LB-500 (Horiba Seisakusho). According to this, it can be seen that the particle size is a particle distribution mainly composed of 180 nm (average particle size of about 180 nm), and the dispersibility is deteriorated. Further, filtration with a filter having a pore diameter of 200 nm was attempted with respect to Composition 2, but the filter was clogged because particles having a diameter of 200 nm or more were present, and filtration was impossible.

この組成物2をガラス板へ滴下し、室温で乾燥させたもののX線回折チャートを図4に示す。図4によれば、組成物2中の粒子が室温でBaTiO3複合酸化物のABOx型の
結晶構造になっていることが判断できる。
FIG. 4 shows an X-ray diffraction chart of the composition 2 dropped on a glass plate and dried at room temperature. According to FIG. 4, it can be judged that the particles in the composition 2 have an ABOx type crystal structure of the BaTiO 3 composite oxide at room temperature.

[試験例]
(組成物1、2を用いた誘電体膜の形成)
熱酸化法により得られた膜厚1000nmの酸化シリコン層が表面に形成された直径6インチのシリコンウェーハ上に、スパッタリング法によって、膜厚100nmのPtからなる下部電極を形成した。
[Test example]
(Formation of dielectric film using compositions 1 and 2)
A lower electrode made of Pt having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method on a silicon wafer having a diameter of 6 inches on which a silicon oxide layer having a thickness of 1000 nm obtained by thermal oxidation was formed.

次に、前記下部電極上に、組成物1を、スピンコータを用いて300rpmで5秒間、続いて1000rpmで20秒間回転塗布した後、250℃で1分間乾燥を行った。この操作を4回行ったあと、400℃で10分、塗膜を加熱し焼成することで膜厚300nmの誘電体膜1を作製した。   Next, composition 1 was spin-coated on the lower electrode using a spin coater at 300 rpm for 5 seconds, then at 1000 rpm for 20 seconds, and then dried at 250 ° C. for 1 minute. After performing this operation four times, the dielectric film 1 having a film thickness of 300 nm was produced by heating and baking the coating film at 400 ° C. for 10 minutes.

同様にして形成した前記下部電極上に、組成物2を、スピンコータを用いて300rpmで5秒間、続いて1000rpmで20秒間回転塗布した後、250℃で1分間乾燥を行った。この操作を4回行ったあと、400℃で10分、塗膜を加熱し焼成することで膜厚300nmの誘電体膜2を作製した。
(誘電体膜の誘電特性)
次いで、上記誘電体膜1、2に、それぞれメタルマスクを介して、スパッタリング法により直径0.2mmの200nm膜厚のPt上部電極を形成した。
On the lower electrode formed in the same manner, composition 2 was spin-coated at 300 rpm for 5 seconds and then at 1000 rpm for 20 seconds using a spin coater, and then dried at 250 ° C. for 1 minute. After performing this operation four times, the dielectric film 2 having a film thickness of 300 nm was produced by heating and baking the coating film at 400 ° C. for 10 minutes.
(Dielectric properties of dielectric film)
Next, a Pt upper electrode having a diameter of 0.2 mm and a thickness of 200 nm was formed on each of the dielectric films 1 and 2 by a sputtering method through a metal mask.

誘電体膜1の比誘電率と誘電損失の周波数依存性を測定した結果を図5に示す。図5より、誘電体膜1は、100kHz〜1MHzの範囲にわたって、比誘電率は約39、誘電損失は0.02以下であり、結晶粒子1を用いた組成物1から良好な誘電特性を有する誘電体膜が作製可能であることが分かる。   FIG. 5 shows the result of measuring the frequency dependence of the dielectric constant and dielectric loss of the dielectric film 1. From FIG. 5, the dielectric film 1 has a dielectric constant of about 39 and a dielectric loss of 0.02 or less over a range of 100 kHz to 1 MHz, and has good dielectric properties from the composition 1 using the crystal particles 1. It can be seen that a dielectric film can be produced.

また、誘電体膜1、2のリーク電流を測定した結果、誘電体膜1は0.2MV/cmにおいて2.7×10-8A/cm2であり、リーク電流特性が良好であり、キャパシタとし
て好適に使用できる状態であることが分かる。一方、誘電体膜2では、0.2MV/cmにおいて1×10-2A/cm2を超えるリーク電流があり、キャパシタとしての使用が不
可能であった。
In addition, as a result of measuring the leakage current of the dielectric films 1 and 2, the dielectric film 1 is 2.7 × 10 −8 A / cm 2 at 0.2 MV / cm, and the leakage current characteristics are good. It can be seen that this is a state that can be suitably used. On the other hand, the dielectric film 2 has a leakage current exceeding 1 × 10 −2 A / cm 2 at 0.2 MV / cm and cannot be used as a capacitor.

図1は、実施例1の結晶粒子径を示すチャートである。FIG. 1 is a chart showing the crystal particle diameter of Example 1. 図2は、実施例1の結晶粒子のX線回折チャートである。FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of the crystal particles of Example 1. 図3は、比較例1の結晶粒子径を示すチャートである。FIG. 3 is a chart showing the crystal particle diameter of Comparative Example 1. 図4は、比較例1の結晶粒子のX線回折チャートである。FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of the crystal particles of Comparative Example 1. 図5は、誘電体膜1の比誘電率、誘電損失の周波数依存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the frequency dependence of the dielectric constant and dielectric loss of the dielectric film 1.

Claims (2)

金属種AがLi、Na、Ca、Sr、Ba、Laから選ばれる一種類以上の金属であり、金属種BがTi、Zr、Ta、Nbから選ばれる一種類以上の金属であるABOx型の結晶構造を有する平均粒径100nm以下の結晶粒子を製造する方法であって、
(I)前記結晶粒子を構成する金属種Aを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種と、
前記結晶粒子を構成する金属種Bを含む、金属アルコキシド、金属カルボキシレート、金属錯体から選ばれる少なくとも一種とを有機溶媒に溶解させる溶解工程、
(II)前記溶解工程で調製した溶液に水を添加し、溶液中の前駆体を加水分解して結晶粒子を得る加水分解工程、
(III)前記加水分解工程で得られた結晶粒子を有機溶媒で精製する精製工程
を有することを特徴とする結晶粒子の製造方法。
ABOx type in which the metal species A is one or more metals selected from Li, Na, Ca, Sr, Ba, La, and the metal species B is one or more metals selected from Ti, Zr, Ta, Nb. A method for producing crystal particles having a crystal structure and having an average particle size of 100 nm or less,
(I) at least one selected from metal alkoxides, metal carboxylates, and metal complexes, including metal species A constituting the crystal particles;
A dissolution step of dissolving at least one selected from a metal alkoxide, a metal carboxylate, and a metal complex, containing the metal species B constituting the crystal particles, in an organic solvent;
(II) hydrolysis step of adding crystal to the solution prepared in the dissolution step and hydrolyzing the precursor in the solution to obtain crystal particles,
(III) A method for producing crystal particles, comprising a purification step of purifying the crystal particles obtained in the hydrolysis step with an organic solvent.
前記加水分解工程において、液体状態の水あるいは水を含む有機溶媒を、溶液中に滴下することを特徴とする請求項1に記載の結晶粒子の製造方法。   2. The method for producing crystal particles according to claim 1, wherein in the hydrolysis step, liquid water or an organic solvent containing water is dropped into the solution.
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