JP3152135B2 - Composition for forming Ba1-xSrxTiyO3 thin film and method for forming Ba1-xSrxTiyO3 thin film - Google Patents

Composition for forming Ba1-xSrxTiyO3 thin film and method for forming Ba1-xSrxTiyO3 thin film

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JP3152135B2
JP3152135B2 JP31410195A JP31410195A JP3152135B2 JP 3152135 B2 JP3152135 B2 JP 3152135B2 JP 31410195 A JP31410195 A JP 31410195A JP 31410195 A JP31410195 A JP 31410195A JP 3152135 B2 JP3152135 B2 JP 3152135B2
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carboxylate
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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Ba1-x Srx Ti
y3 薄膜形成用組成物及びBa1-x Srx Tiy3
薄膜の形成方法に係り、特に、薄膜コンデンサや半導体
集積回路装置の容量絶縁膜、DRAMのキャパシタ材料
などに有効に用いられるBa1-x Srx Tiy3 誘電
体薄膜形成用組成物及びBa1-x Srx Tiy3 薄膜
の形成方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to Ba 1-x Sr x Ti
y O 3 thin film forming composition and Ba 1-x Sr x Ti y O 3
Relates to a method of forming the thin film, in particular, the capacitor insulating film, Ba 1-x Sr x Ti y O 3 dielectric thin film-forming composition to be effectively used like in the capacitor material of the DRAM in the thin-film capacitor and a semiconductor integrated circuit device, and Ba The present invention relates to a method for forming a 1-x Sr x Ti y O 3 thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンデンサ素子の小型化、半導体
集積回路の高集積化に伴い、これらに適用されるキャパ
シタ絶縁膜には誘電率の高い物質が求められている。こ
の高誘電率の物質としては、ペロブスカイト型の結晶構
造を持つBaTiO3 ,SrTiO3 ,(Ba1-x Sr
x )TiO3 などのチタン酸バリウム系誘電物質が注目
されており、薄膜形成法としては、スパッタリング法、
ゾルゲル法、CVD法などがある。具体的には、次のよ
うなものが提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of capacitor elements and the high integration of semiconductor integrated circuits, a material having a high dielectric constant is required for a capacitor insulating film applied thereto. Examples of the material having a high dielectric constant include BaTiO 3 , SrTiO 3 , and (Ba 1-x Sr) having a perovskite crystal structure.
x ) Barium titanate-based dielectric materials such as TiO 3 have been attracting attention.
There are a sol-gel method and a CVD method. Specifically, the following has been proposed.

【0003】(i) 低級カルボン酸バリウム塩(酢酸バ
リウムが好ましい)及びチタンイソプロポキシドをエチ
レングリコールモノメチルエーテルを含む有機溶媒に溶
解し、これに水を接触させてチタン酸バリウム薄膜形成
用組成物としたもの(特開平1−100024号公
報)。
(I) A composition for forming a barium titanate thin film by dissolving barium lower carboxylate (preferably barium acetate) and titanium isopropoxide in an organic solvent containing ethylene glycol monomethyl ether and contacting water with this (JP-A-1-1000024).

【0004】(ii) BaCO3 ,SrCO3 及びTiO
2 の混合粉末を800〜1000℃で仮焼してターゲッ
トとして用い、基板温度400〜600℃でスパッタリ
ング法により(Ba1-x Srx )TiO3 薄膜を成膜す
る方法。
(Ii) BaCO 3 , SrCO 3 and TiO
(2 ) A method of forming a (Ba 1-x Sr x ) TiO 3 thin film by a sputtering method at a substrate temperature of 400 to 600 ° C. by calcining the mixed powder at 800 to 1000 ° C. as a target.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のゾルゲル法によ
るチタン酸バリウム系薄膜の形成においては、特開平1
−100024号公報記載の方法のように低級カルボン
酸塩を原料に用いるために、結晶化の際に800℃以上
もの高温を必要とし、この高温焼成による絶縁性の劣化
が避けられず、リーク電流が大きいために実用化には至
っていない。なお、この絶縁性の劣化は、高温焼成によ
る膜の急激な収縮や下地電極の劣化などにより、薄膜内
に微小なクラックやボイドが発生することによるものと
考えられる。
In forming a barium titanate-based thin film by a conventional sol-gel method, Japanese Patent Laid-Open No.
In order to use a lower carboxylate as a raw material as in the method described in JP-A-100024, a temperature as high as 800 ° C. or more is required for crystallization, and deterioration of insulating properties due to this high-temperature sintering is inevitable. Has not been put to practical use due to its large size. It is considered that the deterioration of the insulating property is caused by generation of minute cracks and voids in the thin film due to abrupt shrinkage of the film due to high-temperature baking and deterioration of the underlying electrode.

【0006】スパッタリング法によるBST薄膜の形成
でも、基板温度が600℃以上になるとリーク特性が悪
化することが特開平3−257020号公報に示されて
いる。
JP-A-3-257020 discloses that even when a BST thin film is formed by a sputtering method, the leak characteristics deteriorate when the substrate temperature exceeds 600 ° C.

【0007】このように、高誘電率を有するペロブスカ
イト構造の物質においては、特に欠陥によるキャリアが
発生し易く、比誘電率が高いほどリーク電流が大きいと
いう傾向にあり、従来においては、高誘電率と高絶縁性
の両立は難しいとされている。
As described above, in a substance having a perovskite structure having a high dielectric constant, particularly, carriers due to defects tend to be easily generated, and the higher the relative dielectric constant, the larger the leak current tends to be. It is said that it is difficult to achieve both high insulation and high insulation.

【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、電子
デバイスにおける様々な用途のキャパシタ材料に有効
な、高誘電率かつ高絶縁性を有する誘電体薄膜を形成す
ることができるBa1-x Srx Tiy3 薄膜形成用組
成物及びこのようなBa1-x Srx Tiy3 薄膜形成
用組成物を用いたBa1-x Srx Tiy3 薄膜の形成
方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above conventional problems, effective capacitor material for various applications in electronic devices, Ba 1-x capable of forming a dielectric thin film having a high dielectric constant and high insulating properties providing Sr x Ti y O 3 thin film-forming composition and such Ba 1-x Sr x Ti y O 3 Ba using a thin film forming composition 1-x Sr x Ti y O 3 thin film forming method The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1のBa1-x Sr
x Tiy3 薄膜形成用組成物は、カルボン酸バリウ
ム、カルボン酸ストロンチウム及びチタンアルコキシド
を、モル比でBa:Sr:Ti=(1−x):x:y
(ただし、0≦x≦1.0,0.9≦y≦1.1)とな
るように有機溶剤中に混合すると共に、カルシウム化合
物を溶解させてなるBa1-x Srx Tiy3 薄膜形成
用組成物であって、該有機溶剤がカルボン酸とエステル
とを含む混合溶剤であり、組成物中のカルボン酸の含有
量がチタンアルコキシドに対して2〜11倍モルであ
り、かつ、カルシウム化合物の含有量が組成物中のSr
含有量に対してCa換算で0.5〜10モル%であるこ
とを特徴とする。
A Ba 1-x Sr according to claim 1
The composition for forming a thin film of x Ti y O 3 is obtained by mixing barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide in a molar ratio of Ba: Sr: Ti = (1-x): x: y
(Provided that 0 ≦ x ≦ 1.0, 0.9 ≦ y ≦ 1.1) and Ba 1-x Sr x Ti y O 3 obtained by dissolving a calcium compound in an organic solvent. A composition for forming a thin film, wherein the organic solvent is a mixed solvent containing a carboxylic acid and an ester, and the content of the carboxylic acid in the composition is 2 to 11 moles relative to the titanium alkoxide, and When the content of the calcium compound is Sr in the composition
It is characterized by being 0.5 to 10 mol% in terms of Ca with respect to the content.

【0010】薄膜原料のカルボン酸バリウム、カルボン
酸ストロンチウム及びチタンアルコキシドを溶解する有
機溶剤として、通常のエステルやアルコールと共に、カ
ルボン酸、特に、カルボン酸バリウム及び/又はカルボ
ン酸ストロンチウムを形成するカルボン酸と同一のカル
ボン酸を適量混合使用することにより、薄膜形成用組成
物の安定性を高め、均質な薄膜を形成することが可能と
なる。このため、薄膜の形成に当り、低温焼成が可能と
なり、従って、基板の劣化、誘電率等の電気特性の低下
等の問題を引き起こすことなく、良好なBa1-x Srx
Tiy3 薄膜を形成することができる。
As an organic solvent for dissolving barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide as a raw material for a thin film, a carboxylic acid, in particular, a carboxylic acid forming barium carboxylate and / or strontium carboxylate is used together with ordinary esters and alcohols. By mixing and using the same carboxylic acid in an appropriate amount, the stability of the composition for forming a thin film can be enhanced, and a uniform thin film can be formed. For this reason, when forming a thin film, low-temperature baking can be performed, and therefore, good Ba 1-x Sr x can be obtained without causing problems such as deterioration of a substrate and deterioration of electric characteristics such as a dielectric constant.
A Ti y O 3 thin film can be formed.

【0011】また、所定量のカルシウム化合物を溶解さ
せることにより、比誘電率が大きく、絶縁性の高い理想
的な誘電体薄膜を形成することが可能となる。
Further, by dissolving a predetermined amount of a calcium compound, it becomes possible to form an ideal dielectric thin film having a large relative dielectric constant and a high insulating property.

【0012】本発明においては、特に、カルボン酸バリ
ウム及びカルボン酸ストロンチウムを構成するアシルオ
キシ基が一般式Cn2n+1COOO- (ただし、nは3
〜7の整数)で表され、有機溶剤のカルボン酸は、カル
ボン酸バリウム及び/又はカルボン酸ストロンチウムを
形成するカルボン酸と同一のカルボン酸であることが好
ましい。
[0012] In the present invention, in particular, an acyloxy group constituting the barium carboxylic acid and carboxylic acid strontium general formula C n H 2n + 1 COOO - ( where, n is 3
The carboxylic acid of the organic solvent is preferably the same carboxylic acid as the carboxylic acid forming barium carboxylate and / or strontium carboxylate.

【0013】このようなBa1-x Srx Tiy3 薄膜
形成用組成物であれば、これを基板に塗布、乾燥して、
450〜800℃で焼成することにより、容易に高誘電
率かつ高絶縁性のBa1-x Srx Tiy3 薄膜を形成
することができる。
With such a composition for forming a Ba 1-x Sr x Ti y O 3 thin film, it is applied to a substrate and dried,
By baking at 450 to 800 ° C., a Ba 1 -x Sr x Ti y O 3 thin film having a high dielectric constant and a high insulating property can be easily formed.

【0014】[0014]

【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.

【0015】本発明のBa1-x Srx Tiy3 薄膜形
成用組成物は、薄膜原料のカルボン酸バリウム、カルボ
ン酸ストロンチウム及びチタンアルコキシドを溶解させ
る有機溶剤として、カルボン酸とエステルとを含む混合
溶剤、例えば、カルボン酸とエステルとの混合溶剤、カ
ルボン酸とエステルとアルコールとの混合溶剤、好まし
くはカルボン酸とエステルとの混合溶剤を用いる。
The composition for forming a Ba 1-x Sr x Ti y O 3 thin film of the present invention contains a carboxylic acid and an ester as an organic solvent for dissolving barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide as thin film raw materials. A mixed solvent, for example, a mixed solvent of a carboxylic acid and an ester, a mixed solvent of a carboxylic acid, an ester and an alcohol, preferably a mixed solvent of a carboxylic acid and an ester is used.

【0016】本発明に係る混合溶剤において、カルボン
酸としては、薄膜原料となるカルボン酸バリウム及び/
又はカルボン酸ストロンチウムを形成するカルボン酸と
同一のカルボン酸を用いるのが好ましい。従って、この
カルボン酸としては、一般式Cn2n+1COOH(ただ
し、nは3〜7の整数)で表されるカルボン酸、具体的
には、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−エチルヘキサン酸を用いるの
が好ましい。
In the mixed solvent according to the present invention, the carboxylic acid includes barium carboxylate and / or
Alternatively, it is preferable to use the same carboxylic acid as the carboxylic acid forming strontium carboxylate. Therefore, as the carboxylic acid, a carboxylic acid represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH (where n is an integer of 3 to 7), specifically, 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,
-Methylpentanoic acid, 2-ethylpentanoic acid, 3-ethylpentanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 3,3-
Dimethylpentanoic acid, 2,3-dimethylpentanoic acid, 2
It is preferable to use -ethylhexanoic acid and 3-ethylhexanoic acid.

【0017】また、エステルとしては、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
イソアミルを用いるのが好ましく、アルコールとして
は、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、イソ−ブチルアルコール、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、イソ−アミルアルコールを用いるのが好適
である。
Examples of the ester 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. It is preferable to use 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, iso-butyl alcohol, 1-propanol.
It is preferred to use pentanol, 2-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, iso-amyl alcohol.

【0018】本発明において、溶剤として用いる上記カ
ルボン酸の割合は、薄膜原料のチタンアルコキシドに対
して2〜11倍モルとする。カルボン酸の割合がチタン
アルコキシドに対して2倍モル未満であるとカルボン酸
を用いたことによる溶解性、安定性、均質薄膜形成性の
改善効果が十分に得られない。カルボン酸の割合がチタ
ンアルコキシドに対して11倍モルを超えると、溶液の
粘度が高くなりすぎ、均一に塗布することが困難とな
る。
In the present invention, the ratio of the carboxylic acid used as the solvent is 2 to 11 times the molar amount of the titanium alkoxide used as the raw material for the thin film. If the ratio of the carboxylic acid is less than twice the molar amount of the titanium alkoxide, the effects of using the carboxylic acid to improve the solubility, stability and uniform thin film formation cannot be sufficiently obtained. When the ratio of the carboxylic acid exceeds 11 times the molar amount of the titanium alkoxide, the viscosity of the solution becomes too high, and it is difficult to apply the solution uniformly.

【0019】混合溶剤の組成は、カルボン酸とエステル
との混合溶剤の場合には、カルボン酸3〜40重量%に
対してエステル20〜90重量%とするのが好ましい。
カルボン酸とエステルとアルコールとの混合溶剤の場合
には、カルボン酸3〜40重量%に対して、エステル1
4〜60重量%、アルコール7〜30重量%とするのが
好ましい。
In the case of a mixed solvent of a carboxylic acid and an ester, the composition of the mixed solvent is preferably 3 to 40% by weight of the carboxylic acid and 20 to 90% by weight of the ester.
In the case of a mixed solvent of a carboxylic acid, an ester and an alcohol, the ester 1 is contained with respect to 3 to 40% by weight of the carboxylic acid.
Preferably, the content is 4 to 60% by weight and the alcohol is 7 to 30% by weight.

【0020】本発明のBa1-x Srx Tiy3 薄膜形
成用組成物は、このような混合溶剤に対して、薄膜原料
のカルボン酸バリウム、カルボン酸ストロンチウム及び
チタンアルコキシドを、酸化物換算の合計濃度が4〜1
0重量%となるように溶解させると共に、カルシウム化
合物をSr含有量に対するCa換算の割合が0.5〜1
0モル%となるように溶解させて調製される。
The composition for forming a thin film of Ba 1-x Sr x Ti y O 3 according to the present invention is obtained by converting barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide, which are raw materials for a thin film, into such a mixed solvent in terms of oxide. Total concentration of 4-1
0% by weight, and the calcium compound has a Ca conversion ratio of 0.5 to 1 with respect to the Sr content.
It is prepared by dissolving so as to be 0 mol%.

【0021】ここで、カルシウム化合物としては、上記
混合溶剤に溶解可能なものであれば良く、特に制限はな
いが、通常の場合、2−エチルヘキサン酸カルシウム、
2−エチル酪酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、
酢酸カルシウム等の有機酸のカルシウム塩、アセチルア
セトナトカルシウム、カルシウムアルコキシド等の有機
カルシウム化合物、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等
の無機酸のカルシウム塩等を用いることができる。
Here, the calcium compound is not particularly limited as long as it can be dissolved in the above-mentioned mixed solvent, and is usually calcium 2-ethylhexanoate,
Calcium 2-ethylbutyrate, calcium propionate,
Calcium salts of organic acids such as calcium acetate, organic calcium compounds such as calcium acetylacetonate and calcium alkoxide, and calcium salts of inorganic acids such as calcium chloride and calcium nitrate can be used.

【0022】本発明において、カルシウム化合物の含有
量が組成物中のSr含有量に対してCa換算で0.5モ
ル%未満ではカルシウム化合物を添加したことによる誘
電率や絶縁性の改善効果が十分に得られず、10モル%
を超えると誘電率が低下する。
In the present invention, if the content of the calcium compound is less than 0.5 mol% in terms of Ca with respect to the Sr content in the composition, the effect of improving the dielectric constant and insulating properties by adding the calcium compound is sufficient. 10 mol%
If it exceeds, the dielectric constant decreases.

【0023】なお、本発明において、薄膜原料のうち、
チタンアルコキシドとしては、炭素数2〜5の直鎖状又
は分岐状アルコールのチタンアルコキシド、例えば、チ
タンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブト
キシド、チタンアミロキシドが挙げられるが、特に、適
当な反応速度であることから、チタンイソプロポキシド
を用いるのが好ましい。
In the present invention, of the thin film raw materials,
Examples of the titanium alkoxide include titanium alkoxides of linear or branched alcohols having 2 to 5 carbon atoms, for example, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide, and titanium amiloxide. Therefore, it is preferable to use titanium isopropoxide.

【0024】また、カルボン酸バリウム及びカルボン酸
ストロンチウムを構成するアシルオキシ基は、一般式C
n2n+1COO- (ただし、nは3〜7の整数)である
ことが好ましい。
The acyloxy group constituting barium carboxylate and strontium carboxylate has the general formula C
n H 2n + 1 COO (where n is an integer of 3 to 7) is preferable.

【0025】上記一般式中、nが2以下であると、熱分
解時に炭酸塩を形成し易く、逆にnが8以上であると、
有機成分の蒸発による重量変化が大きく、クラックのな
い均質な薄膜を形成し得ない。
In the above formula, when n is 2 or less, a carbonate is easily formed at the time of thermal decomposition. Conversely, when n is 8 or more,
The change in weight due to evaporation of the organic components is large, and a homogeneous film without cracks cannot be formed.

【0026】カルボン酸バリウム及びカルボン酸ストロ
ンチウムの具体例としては、混合溶剤のカルボン酸の具
体例として前述したカルボン酸のバリウム塩及びストロ
ンチウム塩が挙げられる。
Specific examples of barium carboxylate and strontium carboxylate include the aforementioned barium salts and strontium salts of carboxylic acids as specific examples of the carboxylic acid in the mixed solvent.

【0027】なお、カルボン酸バリウム及びカルボン酸
ストロンチウムのアシルオキシ基は、同一であっても異
なるものであっても良い。
The acyloxy groups of barium carboxylate and strontium carboxylate may be the same or different.

【0028】これら薄膜原料のカルボン酸バリウム、カ
ルボン酸ストロンチウム及びチタンアルコキシドは、所
望のBa1-x Srx Tiy3 組成となるように、前述
の混合溶剤中に混合される。
The barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide as the raw materials for the thin film are mixed in the above-mentioned mixed solvent so that a desired composition of Ba 1-x Sr x Ti y O 3 is obtained.

【0029】このような本発明のBa1-x Srx Tiy
3 薄膜形成用組成物によりBa1-x Srx Tiy3
薄膜を形成するには、スピンコート、ディップコート等
の塗布法により、Si,Pt/Ti/SiO2 /Si,
Pt/Ta/SiO2 /Si,Pt/SiO2 /Si,
Ru/RuO2 /SiO2 /Si,RuO2 /Si,R
uO2 /Ru/SiO2 /Si,Ir/IrO2 /S
i,Pt/Ir/IrO2 /Si,Pt/IrO2 /S
i等の基板上に本発明の組成物を塗布し、乾燥(仮焼
成)及び本焼成を行う。なお、1回の塗布では、所望の
膜厚が得られない場合には、塗布、乾燥の工程を複数回
繰り返し行った後、本焼成を行う。ここで、乾燥(仮焼
成)は、150〜400℃で行われ、本焼成は450〜
800℃で30分〜2時間程度行われる。
The Ba 1-x Sr x Ti y of the present invention as described above
Depending on the composition for forming the O 3 thin film, Ba 1-x Sr x Ti y O 3
To form a thin film, Si, Pt / Ti / SiO 2 / Si,
Pt / Ta / SiO 2 / Si, Pt / SiO 2 / Si,
Ru / RuO 2 / SiO 2 / Si, RuO 2 / Si, R
uO 2 / Ru / SiO 2 / Si, Ir / IrO 2 / S
i, Pt / Ir / IrO 2 / Si, Pt / IrO 2 / S
The composition of the present invention is applied onto a substrate such as i, and dried (temporary firing) and main firing. If a desired film thickness cannot be obtained by one application, the application and drying steps are repeated a plurality of times, and then the main firing is performed. Here, the drying (temporary firing) is performed at 150 to 400 ° C., and the main firing is performed at 450 to 400 ° C.
This is performed at 800 ° C. for about 30 minutes to 2 hours.

【0030】[0030]

【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が、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

【0031】実施例1〜4,比較例1〜3 薄膜原料として2−エチルヘキサン酸バリウム、2−エ
チルヘキサン酸ストロンチウム及びチタンイソプロポキ
シドを用い、これらを組成比Ba0.7 Sr0.3TiO3
となるように、かつ、組成物の酸化物換算の合計濃度が
7重量%濃度となるように、2−エチルヘキサン酸及び
酢酸イソアミルの混合溶剤中に溶解させた。なお、この
混合溶剤の2−エチルヘキサン酸量は、チタンイソプロ
ポキシドに対して2倍モル量とした。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 Barium 2-ethylhexanoate, strontium 2-ethylhexanoate and titanium isopropoxide were used as thin film raw materials, and the composition ratio was Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3.
Was dissolved in a mixed solvent of 2-ethylhexanoic acid and isoamyl acetate so that the total concentration in terms of oxide of the composition was 7% by weight. The amount of 2-ethylhexanoic acid in this mixed solvent was twice as much as that of titanium isopropoxide.

【0032】この溶液に更に、2−エチルヘキサン酸カ
ルシウムを表1に示す割合で添加した後(ただし、比較
例1ではカルシウム化合物添加せず)、1時間還流させ
ることによって十分に均一化させて、本発明の薄膜形成
用組成物を調製した。
To this solution, calcium 2-ethylhexanoate was further added at the ratio shown in Table 1 (however, no calcium compound was added in Comparative Example 1), and the mixture was refluxed for 1 hour to sufficiently homogenize. A composition for forming a thin film of the present invention was prepared.

【0033】この薄膜形成用組成物をスピンコート法に
よりチタン白金基板上に塗布し、300℃で10分間乾
燥する塗布、乾燥工程を3回繰り返し、最後に550℃
で1時間焼成して、Ba0.7 Sr0.3 TiO3 薄膜を形
成した。この薄膜に金で上部電極を蒸着し、比誘電率、
リーク電流密度及び誘電損失を測定し、結果を表1に示
した。
This composition for forming a thin film is applied on a titanium platinum substrate by spin coating and dried at 300 ° C. for 10 minutes. The coating and drying steps are repeated three times, and finally 550 ° C.
For 1 hour to form a Ba 0.7 Sr 0.3 TiO 3 thin film. An upper electrode is deposited on this thin film with gold, and the relative dielectric constant,
The leakage current density and the dielectric loss were measured, and the results are shown in Table 1.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】実施例5〜8,比較例4〜6 薄膜原料を組成比Ba0.5 Sr0.5 TiO3 となるよう
に溶解させたこと以外は、それぞれ実施例1〜4及び比
較例1〜3と同様に行って、比誘電率、リーク電流密度
及び誘電損失を測定し、結果を表2に示した。
Examples 5 to 8 and Comparative Examples 4 and 6 The same as Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, except that the thin film raw materials were dissolved so as to have a composition ratio of Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3. The relative dielectric constant, the leakage current density and the dielectric loss were measured, and the results are shown in Table 2.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】実施例9〜12,比較例7〜9 薄膜原料を組成比Ba0.3 Sr0.7 TiO3 となるよう
に溶解させたこと以外は、それぞれ実施例1〜4及び比
較例1〜3と同様に行って、比誘電率、リーク電流密度
及び誘電損失を測定し、結果を表3に示した。
Examples 9 to 12 and Comparative Examples 7 to 9 The same as Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, except that the thin film raw materials were dissolved so as to have a composition ratio of Ba 0.3 Sr 0.7 TiO 3. The relative dielectric constant, the leak current density and the dielectric loss were measured, and the results are shown in Table 3.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】実施例13〜18 カルシウム化合物として、表4に示すものを用いたこと
以外は、実施例2と同様に行って、比誘電率、リーク電
流密度及び誘電損失を測定し、結果を表4に示した。
Examples 13 to 18 The same procedures as in Example 2 were carried out except that the calcium compounds shown in Table 4 were used, and the relative dielectric constant, leak current density and dielectric loss were measured. The results are shown in FIG.

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】実施例19〜21,比較例10〜12 混合溶剤のチタンイソプロポキシドに対する2−エチル
ヘキサン酸量を、表5に示す割合としたこと以外は、実
施例2と同様に行って、比誘電率、リーク電流密度及び
誘電損失を測定し、結果を表4に示した。
Examples 19 to 21, Comparative Examples 10 to 12 The same procedures as in Example 2 were carried out except that the amount of 2-ethylhexanoic acid relative to titanium isopropoxide in the mixed solvent was set to the ratio shown in Table 5, The relative dielectric constant, leak current density and dielectric loss were measured, and the results are shown in Table 4.

【0042】[0042]

【表5】 [Table 5]

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のBa1-x
x Tiy3 薄膜形成用組成物及びBa1-x Srx
y3 薄膜の形成方法によれば、安定性、均一性、塗
布性に優れた薄膜形成用組成物により、450〜800
℃といった比較的低温の焼成により、下地基材の劣化等
の問題を引き起こすことなく、均質で誘電率、絶縁性等
の電気特性が著しく良好なBa1-x Srx Tiy3
膜を形成することができる。
As described in detail above, the Ba 1-x S of the present invention is used.
r x Ti y O 3 thin film forming composition and Ba 1-x Sr x T
According to the method for forming an i y O 3 thin film, a composition for forming a thin film having excellent stability, uniformity and coatability can be used in an amount of 450 to 800.
Forming a Ba 1-x Sr x Ti y O 3 thin film that is homogeneous and has remarkably good electric properties such as dielectric constant and insulation without causing problems such as deterioration of the base material by firing at a relatively low temperature of ℃ can do.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−39313(JP,A) 特開 平7−252664(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 23/00 C04B 35/46 H01B 3/12 303 CA(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-39313 (JP, A) JP-A-7-252664 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C01G 23/00 C04B 35/46 H01B 3/12 303 CA (STN)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 カルボン酸バリウム、カルボン酸ストロ
ンチウム及びチタンアルコキシドを、モル比でBa:S
r:Ti=(1−x):x:y(ただし、0≦x≦1.
0,0.9≦y≦1.1)となるように有機溶剤中に混
合すると共に、カルシウム化合物を溶解させてなるBa
1-x Srx Tiy3 薄膜形成用組成物であって、該有
機溶剤がカルボン酸とエステルとを含む混合溶剤であ
り、組成物中のカルボン酸の含有量がチタンアルコキシ
ドに対して2〜11倍モルであり、かつ、カルシウム化
合物の含有量が組成物中のSr含有量に対してCa換算
で0.5〜10モル%であることを特徴とするBa1-x
Srx Tiy3 薄膜形成用組成物。
1. A barium carboxylate, strontium carboxylate and titanium alkoxide are used in a molar ratio of Ba: S
r: Ti = (1-x): x: y (where 0 ≦ x ≦ 1.
0, 0.9 ≦ y ≦ 1.1) Ba mixed with an organic solvent and a calcium compound dissolved therein.
1-x Sr x Ti y O 3 thin film forming composition, wherein the organic solvent is a mixed solvent containing a carboxylic acid and an ester, and the carboxylic acid content in the composition is 2 to the titanium alkoxide. Ba 1-x , wherein the content of the calcium compound is 0.5 to 10 mol% in terms of Ca with respect to the Sr content in the composition.
A composition for forming a Sr x Ti y O 3 thin film.
【請求項2】 請求項1の組成物において、カルボン酸
バリウム及びカルボン酸ストロンチウムを構成するアシ
ルオキシ基が一般式Cn2n+1COO- (ただし、nは
3〜7の整数)で表され、有機溶剤のカルボン酸は、カ
ルボン酸バリウム及び/又はカルボン酸ストロンチウム
を形成するカルボン酸と同一のカルボン酸であることを
特徴とするBa1-x Srx Tiy3 薄膜形成用組成
物。
2. The composition according to claim 1, wherein the acyloxy group constituting barium carboxylate and strontium carboxylate is represented by the general formula C n H 2n + 1 COO (where n is an integer of 3 to 7). , the carboxylic acid of the organic solvent, Ba 1-x Sr x Ti y O 3 thin film-forming composition, wherein the at least one of a carboxylic acid and a carboxylic acid to form a barium carboxylic acid and / or carboxylic acid strontium.
【請求項3】 請求項1又は2のBa1-x Srx Tiy
3 薄膜形成用組成物を基板に塗布、乾燥して、450
〜800℃で焼成することを特徴とするBa1-x Srx
Tiy3 薄膜の形成方法。
3. The Ba 1-x Sr x Ti y according to claim 1 or 2.
The composition for forming an O 3 thin film is applied to a substrate, dried, and dried at 450 ° C.
Ba 1-x Sr x characterized in that it is fired at up to 800 ° C.
A method for forming a Ti y O 3 thin film.
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