JPH04141577A - 酸化チタン半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化チタン半導体薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH04141577A JPH04141577A JP26204890A JP26204890A JPH04141577A JP H04141577 A JPH04141577 A JP H04141577A JP 26204890 A JP26204890 A JP 26204890A JP 26204890 A JP26204890 A JP 26204890A JP H04141577 A JPH04141577 A JP H04141577A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium oxide
- thin film
- oxide semiconductor
- semiconductor thin
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）産業上の利用分野
この発明は、酸素センサや湿度センサ用の材料として用
いられる酸化チタン半導体Ｔｉ１ＷＩ！の製造方法に関
する。
いられる酸化チタン半導体Ｔｉ１ＷＩ！の製造方法に関
する。
（ｂｌ従来の技術
従来より酸化チタン半導体は還元焼成やＮｂＴａ等の不
純物ドープによる原子化制御によって製造されている。
純物ドープによる原子化制御によって製造されている。
しかしこれらは焼結体状でしか得られず薄膜状のものは
得られていない０例えば酸化チタンを感湿材料として使
用する湿度センサを製造する場合には、粉末のＴ ｉ
Ｏｔを蒸溜水でねり、櫛形電極が形成された基板上に筆
塗りまたはスプレーで塗布している。
得られていない０例えば酸化チタンを感湿材料として使
用する湿度センサを製造する場合には、粉末のＴ ｉ
Ｏｔを蒸溜水でねり、櫛形電極が形成された基板上に筆
塗りまたはスプレーで塗布している。
また、いわゆるゾルゲル法によって比較的膜厚の薄い酸
化チタン半導体薄膜が製造可能となっている。
化チタン半導体薄膜が製造可能となっている。
ｆｃ１発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来の単純な塗布法やゾルゲル法によれ
ば、ゲルの性状と粒子径によって膜厚が決定されるが、
膜厚を非常に薄くすることと膜厚をコントロールして均
一な薄膜を形成することは困難であり、センサとしての
良好な特性（変化率等）が得られない。また、粒子径が
小さく揃った酸化チタン半導体の粉末を製造するために
製造コストが嵩むという間邪もあった。
ば、ゲルの性状と粒子径によって膜厚が決定されるが、
膜厚を非常に薄くすることと膜厚をコントロールして均
一な薄膜を形成することは困難であり、センサとしての
良好な特性（変化率等）が得られない。また、粒子径が
小さく揃った酸化チタン半導体の粉末を製造するために
製造コストが嵩むという間邪もあった。
この発明の目的は、センサとして用いた場合に高感度で
安定した特性を得ることのできる酸化チタン半導体薄膜
の製造方法を提供することにある（ｄ）課題を解決する
ための手段 我々は薄膜で大きな格子欠陥を得るためにスパッタリン
グに注目し、特にスパッタリング雰囲気の検討を行った
結果、不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲気下で酸化
チタンセラミックターゲットを用いてスパッタリングす
ることにより、酸化チタン半導体セラミクスよりも大き
な格子欠陥を生み、比抵抗の著しい減少が得られること
を見出した。
安定した特性を得ることのできる酸化チタン半導体薄膜
の製造方法を提供することにある（ｄ）課題を解決する
ための手段 我々は薄膜で大きな格子欠陥を得るためにスパッタリン
グに注目し、特にスパッタリング雰囲気の検討を行った
結果、不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲気下で酸化
チタンセラミックターゲットを用いてスパッタリングす
ることにより、酸化チタン半導体セラミクスよりも大き
な格子欠陥を生み、比抵抗の著しい減少が得られること
を見出した。
酸化チタンは大気焼成下では絶縁体であるが、Ｎｂ等の
不純物をドープするか還元焼成を行うと単導体化する。
不純物をドープするか還元焼成を行うと単導体化する。
しかし熱エスルギーと還元反応だけでは酸化物から大き
な酸素欠陥を得るこはできない。
な酸素欠陥を得るこはできない。
酸化チタンセラミクスに高エスルギーを加えプラズマシ
こした場合、酸化チタン分子プラズマあるいはチタン・
酸素プラズマが住成されると考えられる。この時酸化チ
タンは酸素を遊離するため、必然的に酸素欠陥を形成す
るものと考えられる。
こした場合、酸化チタン分子プラズマあるいはチタン・
酸素プラズマが住成されると考えられる。この時酸化チ
タンは酸素を遊離するため、必然的に酸素欠陥を形成す
るものと考えられる。
また、この時雰囲気が不活性或いは微量酸素下であれば
、雰囲気との反応がないため、酸素欠陥を形成したまま
基板上に薄膜が成長する。仮に雰囲気に多量の酸素を用
いれば、この酸素と反応して絶縁体の酸化チタンＴｉｔ
膜となり、また例えば窒素を用いれば窒化チタン薄膜と
なり目的から外れるまた、酸素欠陥の安定を図るためる
こ不純物が必要である。このため４価のＴｉに対して５
価のＮｂまたはＴａをドープする。
、雰囲気との反応がないため、酸素欠陥を形成したまま
基板上に薄膜が成長する。仮に雰囲気に多量の酸素を用
いれば、この酸素と反応して絶縁体の酸化チタンＴｉｔ
膜となり、また例えば窒素を用いれば窒化チタン薄膜と
なり目的から外れるまた、酸素欠陥の安定を図るためる
こ不純物が必要である。このため４価のＴｉに対して５
価のＮｂまたはＴａをドープする。
この発明の酸化チタン半導体薄膜の製造方法は、不純物
をド−プした酸化チタンセラミック焼結体をターゲット
としてＯ〜２ＶＯ１％の酸素を含む不活性雰囲気下で基
板上にスパッタリングすることを特徴とする。敦た、上
記不純物としてＮｂまたはＴａを０．０１〜３０原子％
ドープすることを特徴とする。
をド−プした酸化チタンセラミック焼結体をターゲット
としてＯ〜２ＶＯ１％の酸素を含む不活性雰囲気下で基
板上にスパッタリングすることを特徴とする。敦た、上
記不純物としてＮｂまたはＴａを０．０１〜３０原子％
ドープすることを特徴とする。
（ｅ）作用
この発明の酸化チタン半導体薄膜の製造方法では、既述
したように不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲気下で
酸化チタンセラミックターゲットを用いたスパッタリン
グが行われるため、基板上には大きな格子欠陥を持った
比抵抗の著しく小さな酸化チタン半導体薄膜が得られる
。しかもターゲットには不純物（ＮｂまたはＴａ）がド
ープさているため酸化チタンに対し原子価制御が行われ
、安定した格子欠陥が得られる。
したように不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲気下で
酸化チタンセラミックターゲットを用いたスパッタリン
グが行われるため、基板上には大きな格子欠陥を持った
比抵抗の著しく小さな酸化チタン半導体薄膜が得られる
。しかもターゲットには不純物（ＮｂまたはＴａ）がド
ープさているため酸化チタンに対し原子価制御が行われ
、安定した格子欠陥が得られる。
（ｆ）実施例
この発明の酸化チタン半導体薄膜の製造方法の一実施例
を以下に示す。
を以下に示す。
まず、酸化チタン９９ｍｏ１％に対して酸化ニオブを１
−０１％ドープした材料を湿式混合した後、脱水し、１
０００°Ｃで仮焼成した後、再び粉砕して、固形分量と
して５ｗｔ％のバインダ（樹脂成分士溶剤）を加え、湿
式混合で１６時間混合した後、直径１００ｍ、厚さＩｏ
ｔｍに成形した。
−０１％ドープした材料を湿式混合した後、脱水し、１
０００°Ｃで仮焼成した後、再び粉砕して、固形分量と
して５ｗｔ％のバインダ（樹脂成分士溶剤）を加え、湿
式混合で１６時間混合した後、直径１００ｍ、厚さＩｏ
ｔｍに成形した。
成形後１０００°Ｃ＝では１°Ｃ／ｒｉｎの速度で焼成
し、その後１３５０°Ｃまでは５℃／ｌ１ｌｎで昇温し
、１３５０°Ｃで２時間の焼成を行った。この例では大
気中で焼成を行ったが、大気中１０００°Ｃで一旦焼成
した後、中性あるい還元雰囲気下で１３５０°Ｃで焼成
しても 酸化チタン半導体セラミクスをを得ることがで
きる。
し、その後１３５０°Ｃまでは５℃／ｌ１ｌｎで昇温し
、１３５０°Ｃで２時間の焼成を行った。この例では大
気中で焼成を行ったが、大気中１０００°Ｃで一旦焼成
した後、中性あるい還元雰囲気下で１３５０°Ｃで焼成
しても 酸化チタン半導体セラミクスをを得ることがで
きる。
焼成後、スパッタリングの効率を高めるために、セラミ
ック焼結体表面を鏡面研磨した。
ック焼結体表面を鏡面研磨した。
その後、５ｃｍ角のアルミナの基板上に上記酸化チタン
セラミックターゲットを用い、Ａｒ雰囲気下でＲＦスパ
ッタリング法によりｎ型の酸化チタン半導体薄膜を製膜
した。
セラミックターゲットを用い、Ａｒ雰囲気下でＲＦスパ
ッタリング法によりｎ型の酸化チタン半導体薄膜を製膜
した。
スパッタリングの条件は、
基板温度 ：１５０″Ｃ〜４００°Ｃ
高周波出カニ １５０Ｗ−１，５ｋＷ
レート ：ｌ〜５μｗｌ／ｈｒ
とすることができる。
基板上に形成された酸化チタン単温体頂膿の比抵抗を測
定したところ、０．５Ωｃａｎであり、この価はターゲ
ットに用いた酸化チタン半導体セラミクスの比抵抗１０
ΩｃＩ１１より２０倍小さな値となった（ｆ）発明の効
果 この発明によれば不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲
気下で不純物のドープされた酸化チタンセラミック焼結
体ターゲットを用いてスパッタリングを行うことによっ
て、従来にない大きな格子欠陥をもつ酸化チタン半導体
薄膜を得ることができ、湿度検知、ガス検知ともに高感
度なセンサ用薄膜が得られる。
定したところ、０．５Ωｃａｎであり、この価はターゲ
ットに用いた酸化チタン半導体セラミクスの比抵抗１０
ΩｃＩ１１より２０倍小さな値となった（ｆ）発明の効
果 この発明によれば不活性雰囲気下あるいは微量酸素雰囲
気下で不純物のドープされた酸化チタンセラミック焼結
体ターゲットを用いてスパッタリングを行うことによっ
て、従来にない大きな格子欠陥をもつ酸化チタン半導体
薄膜を得ることができ、湿度検知、ガス検知ともに高感
度なセンサ用薄膜が得られる。
Claims (2)
- （１）不純物をドープした酸化チタンセラミック焼結体
ターゲットを０〜２ｖｏｌ％の酸素を含む不活性雰囲気
下で基板上にスパッタリングすることを特徴とする酸化
チタン半導体薄膜の製造方法。 - （２）不純物としてＮｂまたはＴａを０．０１〜３０原
子％ドープしたターゲットを用いる請求項（１）記載の
酸化チタン半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26204890A JPH04141577A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 酸化チタン半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26204890A JPH04141577A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 酸化チタン半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141577A true JPH04141577A (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=17370310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26204890A Pending JPH04141577A (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 酸化チタン半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04141577A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6641939B1 (en) | 1998-07-01 | 2003-11-04 | The Morgan Crucible Company Plc | Transition metal oxide doped alumina and methods of making and using |
| JP2005206890A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Tohoku Univ | コバルトドープ二酸化チタン膜の作製方法、コバルトドープ二酸化チタン膜、及び多層膜構造 |
| JP2007290875A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 酸化チタン系焼結体およびその製造方法 |
| JP2008057045A (ja) * | 2007-10-09 | 2008-03-13 | Agc Ceramics Co Ltd | 酸化物焼結体スパッタリングターゲット |
| US7431808B2 (en) | 2001-08-17 | 2008-10-07 | W.C. Heraeus Gmbh & Co., Kg | Sputter target based on titanium dioxide |
-
1990
- 1990-09-29 JP JP26204890A patent/JPH04141577A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6641939B1 (en) | 1998-07-01 | 2003-11-04 | The Morgan Crucible Company Plc | Transition metal oxide doped alumina and methods of making and using |
| US7431808B2 (en) | 2001-08-17 | 2008-10-07 | W.C. Heraeus Gmbh & Co., Kg | Sputter target based on titanium dioxide |
| JP2005206890A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Tohoku Univ | コバルトドープ二酸化チタン膜の作製方法、コバルトドープ二酸化チタン膜、及び多層膜構造 |
| JP2007290875A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-08 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 酸化チタン系焼結体およびその製造方法 |
| JP2008057045A (ja) * | 2007-10-09 | 2008-03-13 | Agc Ceramics Co Ltd | 酸化物焼結体スパッタリングターゲット |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101039951B1 (ko) | 반도체 자기 조성물의 제조 방법 | |
| CN114262228B (zh) | 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法和应用 | |
| Budd et al. | Preparation of strontium titanate ceramics and internal boundary layer capacitors by the Pechini method | |
| JPH04141577A (ja) | 酸化チタン半導体薄膜の製造方法 | |
| CN100358835C (zh) | 高温快速合成掺杂或复合钛酸盐陶瓷粉体的方法 | |
| JPH0353501A (ja) | バリスタ材料及びその製造方法 | |
| CN115286380A (zh) | 一种具有高退极化温度的bnkt-bt基复合陶瓷材料及其制备方法 | |
| JPH0339028B2 (ja) | ||
| WO2020090309A1 (ja) | サーミスタ焼結体および温度センサ素子 | |
| RU2804938C1 (ru) | Способ получения керамического материала на основе оксидов висмута-цинка-ниобия | |
| JP3023920B2 (ja) | 半導体磁器の製造方法 | |
| JPH07297009A (ja) | 正特性サーミスタ及びその製造方法 | |
| JP2000086336A (ja) | 正特性サーミスタの製造方法 | |
| JPH0766008A (ja) | 高温サーミスタ用焼結セラミック及びその製造方法 | |
| CN114507070B (zh) | 一种掺杂改性的铌酸铋钙基陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP2854350B2 (ja) | 導電性金属酸化物の製造方法 | |
| KR100421232B1 (ko) | 반도성 하소분말을 이용한 바리스터용 ＳｒＴｉＯ３산화물의 제조 방법 | |
| Xu et al. | BaRuO3 thin films prepared by pulsed laser deposition | |
| JPH10152372A (ja) | チタン酸バリウム系半導体磁器及びその製造方法 | |
| JPH07335404A (ja) | 正特性サーミスタの製造方法 | |
| JP3428155B2 (ja) | ガスセンサー | |
| JP3193994B2 (ja) | 焦電セラミックス薄膜素子の製造方法 | |
| JPS61191519A (ja) | 誘電体磁器製造用低温焼結性原料粉末の製法 | |
| JPH08337423A (ja) | 酸化物圧電材料の製造方法 | |
| JPH1070009A (ja) | 正特性サーミスタおよびその製造方法 |