JPH0578103A - 厚膜無機酸化物 - Google Patents
厚膜無機酸化物Info
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- JPH0578103A JPH0578103A JP12443291A JP12443291A JPH0578103A JP H0578103 A JPH0578103 A JP H0578103A JP 12443291 A JP12443291 A JP 12443291A JP 12443291 A JP12443291 A JP 12443291A JP H0578103 A JPH0578103 A JP H0578103A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に膜厚１μｍ以上の結晶化あるいは配
向した無機酸化物が形成されている厚膜無機酸化物及び
その作成方法を提供すること。 【構成】 素子を形成する基板上に無機酸化物の結晶
化、及び配向化を促進する中間層を少なくとも１層以上
設け、その上層に膜厚１μｍ以上の無機酸化物が形成さ
れていることを特徴とする厚膜無機酸化物。
向した無機酸化物が形成されている厚膜無機酸化物及び
その作成方法を提供すること。 【構成】 素子を形成する基板上に無機酸化物の結晶
化、及び配向化を促進する中間層を少なくとも１層以上
設け、その上層に膜厚１μｍ以上の無機酸化物が形成さ
れていることを特徴とする厚膜無機酸化物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子セラミックス及び
オプトエレクトロセラミックスの分野において各種素子
として有用な厚膜無機酸化物及びその形成方法に関す
る。
オプトエレクトロセラミックスの分野において各種素子
として有用な厚膜無機酸化物及びその形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無機酸化物は組成により多方面にわたる
機能性を有しており、特に電子セラミックス、及びオプ
トエレクトロニクスの分野では、誘導性、圧電性、焦電
性、透光性、電気光学効果を利用して多方面で実用化さ
れている。例えば誘電性を利用したものは、低閾値駆動
の不揮発性メモリＦＥＴ素子として、圧電性を利用した
ものは超音波圧電素子やアクチュエーター素子に、焦電
性を利用したものは赤外線センサ等に使用されている。
また、透光性、及び電気光学効果を利用したものには、
光導波路、光スイッチ、空間変調素子や画像メモリ等が
あり実用面の応用範囲は極めて広くなっている。従来こ
れらセラミックスの作製法としては、蒸着法、スパッタ
法（特開昭６３−３０７６０６）、ＭＯＣＶＤ法（特開
昭６２−６７１７５）等の製造方法により薄膜が作成さ
れている。一方バルク体はホットプレス法により形成さ
れ、その原料パウダーは最近均一性の良いＳｏｌ−Ｇｅ
ｌ法で作成することがある。（特開昭６３−３５４４
９）。薄膜のメリットは同一基板上に素子／電子セラミ
ックス、及びオプトエレクトロニクスセラミックスを形
成することができることである。しかし、前述の各種機
能を実現するためには、これらセラミックスの薄膜が１
μｍ以上さらにアクチュエーター素子に応用する場合１
００μｍ以上の厚膜が要求され、これらの場合、蒸着
法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法等の薄膜製造方法では無
理である。またホットプレス法によるバルク体では基板
上に素子を形成した後、形成する場合、その素子を破壊
してしまうため同一基板上に素子／電子セラミックス、
及びオプトエレクトロニクスセラミックスを形成する様
な加工法ができない為、デバイスに制約を受けてしま
う。
機能性を有しており、特に電子セラミックス、及びオプ
トエレクトロニクスの分野では、誘導性、圧電性、焦電
性、透光性、電気光学効果を利用して多方面で実用化さ
れている。例えば誘電性を利用したものは、低閾値駆動
の不揮発性メモリＦＥＴ素子として、圧電性を利用した
ものは超音波圧電素子やアクチュエーター素子に、焦電
性を利用したものは赤外線センサ等に使用されている。
また、透光性、及び電気光学効果を利用したものには、
光導波路、光スイッチ、空間変調素子や画像メモリ等が
あり実用面の応用範囲は極めて広くなっている。従来こ
れらセラミックスの作製法としては、蒸着法、スパッタ
法（特開昭６３−３０７６０６）、ＭＯＣＶＤ法（特開
昭６２−６７１７５）等の製造方法により薄膜が作成さ
れている。一方バルク体はホットプレス法により形成さ
れ、その原料パウダーは最近均一性の良いＳｏｌ−Ｇｅ
ｌ法で作成することがある。（特開昭６３−３５４４
９）。薄膜のメリットは同一基板上に素子／電子セラミ
ックス、及びオプトエレクトロニクスセラミックスを形
成することができることである。しかし、前述の各種機
能を実現するためには、これらセラミックスの薄膜が１
μｍ以上さらにアクチュエーター素子に応用する場合１
００μｍ以上の厚膜が要求され、これらの場合、蒸着
法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法等の薄膜製造方法では無
理である。またホットプレス法によるバルク体では基板
上に素子を形成した後、形成する場合、その素子を破壊
してしまうため同一基板上に素子／電子セラミックス、
及びオプトエレクトロニクスセラミックスを形成する様
な加工法ができない為、デバイスに制約を受けてしま
う。
【０００３】又、種々の機能を有する。これら無機酸化
物及びその厚膜は、特性上、結晶化していなければなら
ない場合、さらには配向してなければならない場合が有
る。例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電
材料は、それが結晶化していることはもとより、Ｃ軸に
配向することで特性を示す。一般にはセラミックス焼結
体をポーリング処理することで、特性をだしている。こ
のポーリングという分極処理は、２００℃程の高温中、
絶縁破壊に近い電界を与えて行われる。この時破壊され
てしまうことも有り、工程数の増加と、歩留まりの低下
が問題になっている。
物及びその厚膜は、特性上、結晶化していなければなら
ない場合、さらには配向してなければならない場合が有
る。例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電
材料は、それが結晶化していることはもとより、Ｃ軸に
配向することで特性を示す。一般にはセラミックス焼結
体をポーリング処理することで、特性をだしている。こ
のポーリングという分極処理は、２００℃程の高温中、
絶縁破壊に近い電界を与えて行われる。この時破壊され
てしまうことも有り、工程数の増加と、歩留まりの低下
が問題になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板上に膜
厚１μｍ以上の結晶化あるいは配向した無機酸化物が形
成されている厚膜無機酸化物及びその作成方法を提供す
ることを目的とするものである。
厚１μｍ以上の結晶化あるいは配向した無機酸化物が形
成されている厚膜無機酸化物及びその作成方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は素子を形成する
様な基板、即ち絶縁基板、Ｓｉウエハ等の単結晶基板上
に無機酸化物の結晶化、及び配向化を促進する中間層を
少なくとも１層以上設け、膜厚１μｍ以上の無機酸化物
が形成されていることを特徴とする厚膜無機酸化物及び
その製造方法である。
様な基板、即ち絶縁基板、Ｓｉウエハ等の単結晶基板上
に無機酸化物の結晶化、及び配向化を促進する中間層を
少なくとも１層以上設け、膜厚１μｍ以上の無機酸化物
が形成されていることを特徴とする厚膜無機酸化物及び
その製造方法である。
【０００６】この厚膜無機酸化物は、電子セラミック
ス、及びオプトエレクトロニクスセラミックスの各種機
能を実行するものである。その厚膜無機酸化物の製造方
法は、金属有機化合物の加水分解、重縮合反応により無
機酸化物を製造する所謂Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により作成さ
れる厚膜無機酸化物の作成方法であり、さらに、Ｓｏｌ
−Ｇｅｌ法により作成される厚膜無機酸化物は、無機酸
化物と同じ組成を有する微粒子を、無機酸化物形成用部
分加水分解ゾルに加えた後、焼成することで厚膜無機酸
化物が得られる。
ス、及びオプトエレクトロニクスセラミックスの各種機
能を実行するものである。その厚膜無機酸化物の製造方
法は、金属有機化合物の加水分解、重縮合反応により無
機酸化物を製造する所謂Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により作成さ
れる厚膜無機酸化物の作成方法であり、さらに、Ｓｏｌ
−Ｇｅｌ法により作成される厚膜無機酸化物は、無機酸
化物と同じ組成を有する微粒子を、無機酸化物形成用部
分加水分解ゾルに加えた後、焼成することで厚膜無機酸
化物が得られる。
【０００７】Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法とは金属アルコキシド等
の金属有機化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金
属−酸素−金属結合を成長させ、最終的に焼結すること
により完成させる無機酸化物の作製方法である。Ｓｏｌ
−Ｇｅｌ法の特徴は低基板温度で均一大面積な膜が得ら
れることである。さらに溶液から製膜するため基板との
密着性に優れる。具体的には基板上に最終的に得られる
複合酸化物に含まれている金属に相当する、金属有機化
合物の混合溶液を塗布し、これら無機酸化物からなる厚
膜を積層したあと焼結を行う。用いられる金属有機化合
物としては、無機酸化物を構成する金属のメトキシド、
エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシ
ドやアセテート化合物等があげられる。硝酸塩、しゅう
酸塩、過塩素酸塩等の無機塩でも良い。これら化合物か
ら無機酸化物を作製するには加水分解および重縮合反応
を進める必要があるため塗布溶液中には水の添加が必要
となる。添加量は系により異なる水の添加量が多すぎる
と反応が速く進むため得られる膜質が不均一となり易
く、また反応速度の制御が難しい。水の添加量が少なす
ぎても反応のコントロールが難しく、適量がある。一般
的には加水分解される結合数に対して等量モルから５倍
等量モルが好ましい。さらに、加水分解溶媒を添加する
と反応速度及び、反応形態の制御ができる。触媒として
は一般の酸および塩基が用いられる。酸触媒は線状重合
体を作りやすく、塩基性触媒は三次元重合体を作りやす
いといわれているが、溶液全体の濃度やｐＨとの兼ね合
いで一概にはいえない。本発明の場合、両者の中間的構
造が望ましい。添加用溶媒としては、相溶性に優れたも
のが望ましい。さらにキレート剤等を添加しても良い。
この様な溶液を塗布し、アニールすることで無機酸化物
は、アモルファスから結晶化がおこる。焼結温度は材料
により異なるが、通常の金属酸化物粉末の焼成にかかる
温度より低温で作製できる。デバイス構成によっては高
温で反応または組成変化、構造変化するものが多いた
め、本方法を用いることにより使用可能性がひろがる。
このような利点がある反面Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法による作成
例は１０００Å程度のコーティング膜のみにしか見られ
なかった。その理由は、湿潤ゲルから乾燥ゲルに仮焼き
する時、及び乾燥ゲルから焼結する時に体積の変化を伴
うために厚膜化をした場合に亀裂を生じる場合があり、
基板上の厚膜化を困難にしている。その亀裂防止法とし
ては、湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの体積変化は
溶剤の毛管力によるひっぱり力より強固なゲル結合を形
成させれば良く、従ってあらかじめ強固な化学結合から
なるところの、微粒子を加えることにより改善できる。
すなわち、湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの亀裂の
防止ができる。この場合、好ましくは湿潤ゲルから乾燥
ゲルに変わるときに生じる溶剤の毛管力によるひっぱり
力を最小にすれば良い。この毛管力の大きさΔＰは式
（１）で示される。
の金属有機化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金
属−酸素−金属結合を成長させ、最終的に焼結すること
により完成させる無機酸化物の作製方法である。Ｓｏｌ
−Ｇｅｌ法の特徴は低基板温度で均一大面積な膜が得ら
れることである。さらに溶液から製膜するため基板との
密着性に優れる。具体的には基板上に最終的に得られる
複合酸化物に含まれている金属に相当する、金属有機化
合物の混合溶液を塗布し、これら無機酸化物からなる厚
膜を積層したあと焼結を行う。用いられる金属有機化合
物としては、無機酸化物を構成する金属のメトキシド、
エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシ
ドやアセテート化合物等があげられる。硝酸塩、しゅう
酸塩、過塩素酸塩等の無機塩でも良い。これら化合物か
ら無機酸化物を作製するには加水分解および重縮合反応
を進める必要があるため塗布溶液中には水の添加が必要
となる。添加量は系により異なる水の添加量が多すぎる
と反応が速く進むため得られる膜質が不均一となり易
く、また反応速度の制御が難しい。水の添加量が少なす
ぎても反応のコントロールが難しく、適量がある。一般
的には加水分解される結合数に対して等量モルから５倍
等量モルが好ましい。さらに、加水分解溶媒を添加する
と反応速度及び、反応形態の制御ができる。触媒として
は一般の酸および塩基が用いられる。酸触媒は線状重合
体を作りやすく、塩基性触媒は三次元重合体を作りやす
いといわれているが、溶液全体の濃度やｐＨとの兼ね合
いで一概にはいえない。本発明の場合、両者の中間的構
造が望ましい。添加用溶媒としては、相溶性に優れたも
のが望ましい。さらにキレート剤等を添加しても良い。
この様な溶液を塗布し、アニールすることで無機酸化物
は、アモルファスから結晶化がおこる。焼結温度は材料
により異なるが、通常の金属酸化物粉末の焼成にかかる
温度より低温で作製できる。デバイス構成によっては高
温で反応または組成変化、構造変化するものが多いた
め、本方法を用いることにより使用可能性がひろがる。
このような利点がある反面Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法による作成
例は１０００Å程度のコーティング膜のみにしか見られ
なかった。その理由は、湿潤ゲルから乾燥ゲルに仮焼き
する時、及び乾燥ゲルから焼結する時に体積の変化を伴
うために厚膜化をした場合に亀裂を生じる場合があり、
基板上の厚膜化を困難にしている。その亀裂防止法とし
ては、湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの体積変化は
溶剤の毛管力によるひっぱり力より強固なゲル結合を形
成させれば良く、従ってあらかじめ強固な化学結合から
なるところの、微粒子を加えることにより改善できる。
すなわち、湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの亀裂の
防止ができる。この場合、好ましくは湿潤ゲルから乾燥
ゲルに変わるときに生じる溶剤の毛管力によるひっぱり
力を最小にすれば良い。この毛管力の大きさΔＰは式
（１）で示される。
【０００８】 ΔＰ＝Ｐｒ＝（２γ・ｃｏｓθ）／ｒ （１） ｒ：毛管の半径 γ：表面張力 θ：接触角
【０００９】従って臨界表面張力が５０ｄｙｎ／ｃｍ以
下で、その平均粒径が１μｍ以下の微粒子を加えること
で、接触角を低下させ毛管力を減少させることができ、
湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの亀裂の防止ができ
る。さらに、乾燥ゲルから焼結する時の体積変化に対し
ても、加えた微粒子の体積変化が無い為、トータルの体
積変化が減少し、亀裂の発生までには至らない。
下で、その平均粒径が１μｍ以下の微粒子を加えること
で、接触角を低下させ毛管力を減少させることができ、
湿潤ゲルから乾燥ゲルに変わるときの亀裂の防止ができ
る。さらに、乾燥ゲルから焼結する時の体積変化に対し
ても、加えた微粒子の体積変化が無い為、トータルの体
積変化が減少し、亀裂の発生までには至らない。
【００１０】この微粒子は無機酸化物と同じ組成を有す
るものが好ましい。部分加水分解ゾルに加えられるとこ
ろの微粒子は、その平均粒径が０．５μｍ以上であり、
やはりＳｏｌ−Ｇｅｌ法より作成したものである。（一
般には、金属有機化合物を用いた、加水分解沈澱法と呼
ばれる。）この手法で作成した場合、微粒子の履歴する
熱により、粒径、空孔率、比表面積等が制御できる。部
分加水分解ゾルと、これら微粒子の分散性は、Ｓｏｌ−
Ｇｅｌ法により作成したものの方が非常に良い分散性を
示した。それは、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により、粒径分布の
良い単分散粒子が得られ、かつ微粒子の熱履歴を５００
℃程度の焼結が進行する温度と同じほどでアニールを施
し、従って空孔率の低い、かつ比表面積の大きな微粒子
が調整できるからである。
るものが好ましい。部分加水分解ゾルに加えられるとこ
ろの微粒子は、その平均粒径が０．５μｍ以上であり、
やはりＳｏｌ−Ｇｅｌ法より作成したものである。（一
般には、金属有機化合物を用いた、加水分解沈澱法と呼
ばれる。）この手法で作成した場合、微粒子の履歴する
熱により、粒径、空孔率、比表面積等が制御できる。部
分加水分解ゾルと、これら微粒子の分散性は、Ｓｏｌ−
Ｇｅｌ法により作成したものの方が非常に良い分散性を
示した。それは、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により、粒径分布の
良い単分散粒子が得られ、かつ微粒子の熱履歴を５００
℃程度の焼結が進行する温度と同じほどでアニールを施
し、従って空孔率の低い、かつ比表面積の大きな微粒子
が調整できるからである。
【００１１】本発明は、無機酸化物の厚膜を作成するこ
とのみならず、無機酸化物の結晶化、及び配向化を促進
する中間層を少なくとも１層以上設け、その上に厚膜無
機酸化物を配向させた状態形成するものであり、従っ
て、ポーリング工程を省略し、かつ歩留まりを向上させ
るものである。
とのみならず、無機酸化物の結晶化、及び配向化を促進
する中間層を少なくとも１層以上設け、その上に厚膜無
機酸化物を配向させた状態形成するものであり、従っ
て、ポーリング工程を省略し、かつ歩留まりを向上させ
るものである。
【００１２】本発明で用いられる厚膜無機酸化物として
は、一般にいわれる無機酸化物であり、特に限定される
ことは無く、例えば、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｎａ2Ｏ，Ｂ
2Ｏ3等の所謂ニューガラスと呼ばれる絶縁性材料ほか、
ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3等の誘電性材料、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ等の圧電性材料、（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ）3Ｏ4，ＢａＴｉＯ3、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3，Ｓｎ
Ｏ2，ＺｎＯ，ＭｇＣｒ2Ｏ4−ＴｉＯ2系等の半導電性材
料、β−アルミナ，ＺｒＯ2，Ｉｎ2Ｏ−ＳｎＯ2等の導
電性（またはイオン導電性）材料、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ
等の超伝導性材料、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）
Ｏ3，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3等の偏光性材料、（Ｐ
ｂ，Ｂａ，Ｌａ）Ｎｂ2Ｏ6，（Ｐｂ，Ｋ）Ｎｂ2Ｏ6、
（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ2Ｏ6さらに（Ｍｎ，Ｚｎ）ＯＦｅ2
Ｏ3，ＢａＦｅ12Ｏ19等の磁性材料等の様な所謂、電子
セラミックス、オプトエレクトロニクスセラミックスが
あげられる。
は、一般にいわれる無機酸化物であり、特に限定される
ことは無く、例えば、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｎａ2Ｏ，Ｂ
2Ｏ3等の所謂ニューガラスと呼ばれる絶縁性材料ほか、
ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3等の誘電性材料、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ等の圧電性材料、（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ）3Ｏ4，ＢａＴｉＯ3、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3，Ｓｎ
Ｏ2，ＺｎＯ，ＭｇＣｒ2Ｏ4−ＴｉＯ2系等の半導電性材
料、β−アルミナ，ＺｒＯ2，Ｉｎ2Ｏ−ＳｎＯ2等の導
電性（またはイオン導電性）材料、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ
等の超伝導性材料、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）
Ｏ3，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3等の偏光性材料、（Ｐ
ｂ，Ｂａ，Ｌａ）Ｎｂ2Ｏ6，（Ｐｂ，Ｋ）Ｎｂ2Ｏ6、
（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ2Ｏ6さらに（Ｍｎ，Ｚｎ）ＯＦｅ2
Ｏ3，ＢａＦｅ12Ｏ19等の磁性材料等の様な所謂、電子
セラミックス、オプトエレクトロニクスセラミックスが
あげられる。
【００１３】また本発明による厚膜無機酸化物の膜厚
は、その機能を実現するに必要な膜厚であり、材料、及
びデバイスにより要求される膜厚は異なってくるが、共
通して１μｍ以上５００μｍ以下を示す。
は、その機能を実現するに必要な膜厚であり、材料、及
びデバイスにより要求される膜厚は異なってくるが、共
通して１μｍ以上５００μｍ以下を示す。
【００１４】本発明で用いる、無機酸化物の結晶化、及
び配向を促進する中間層とは、例えば、作成すべき無機
酸化物の配向面の格子定数に近い値を取る中間層であ
り、さらには、ガラス基板のようなアモルファス上に金
属などの蒸着膜を堆積させ、この金属種を選択すること
で、格子定数を合わせることで、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法での
厚膜配向膜が得られる。これは、蒸着法により、金属配
向薄膜を中間層にしたが、他にも、スパッタ法、ＣＶＤ
法でも作成可能であり、さらに金属以外の、例えば酸化
亜鉛、ＩＴＯ（透明導電膜）、Ａｌ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3
膜の様な酸化物でも良い。以下、具体的に実施例をもっ
て説明する。
び配向を促進する中間層とは、例えば、作成すべき無機
酸化物の配向面の格子定数に近い値を取る中間層であ
り、さらには、ガラス基板のようなアモルファス上に金
属などの蒸着膜を堆積させ、この金属種を選択すること
で、格子定数を合わせることで、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法での
厚膜配向膜が得られる。これは、蒸着法により、金属配
向薄膜を中間層にしたが、他にも、スパッタ法、ＣＶＤ
法でも作成可能であり、さらに金属以外の、例えば酸化
亜鉛、ＩＴＯ（透明導電膜）、Ａｌ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3
膜の様な酸化物でも良い。以下、具体的に実施例をもっ
て説明する。
【００１５】
【実施例】２次元圧力センサにおける、圧電体ＰＺＴの
センサ部の構成を示す。このデバイスの構成図を図１に
示す。ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）を構成し、応力に対して信号を与える、または
駆動させる回路が構成されている。
センサ部の構成を示す。このデバイスの構成図を図１に
示す。ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）を構成し、応力に対して信号を与える、または
駆動させる回路が構成されている。
【００１６】薄膜トランジスタ駆動回路上にＳｉＯ2パ
シベーション膜を形成した後に、基板温度３５０℃で、
ＰｔのＥＢ蒸着を行う。（膜厚１０００Å）この時Ｐｔ
は下地基板がアモルファスであっても配向膜となる。こ
の様にガラス基板上にポリシリコンＴＦＴが構成され
て、その上部に圧電体が組あわさる、いわゆるハイブリ
ットデバイスを形成するには、ホットプレス法ではＴＦ
Ｔが破壊されてしまい、かつスパッタ法などの真空製膜
法では、応力を電気に変換するに必要な１００μｍ程の
厚膜を作成することはできない。そこで本発明のＳｏｌ
−Ｇｅｌ法により作成した。以下、簡略化のためＴＦＴ
工程は省略し、ＳｉＯ2上でのＰＺＴ厚膜の作成をのべ
る。なお、本発明はその要旨を超えないかぎり、以下の
実施例に限定されるものではない。
シベーション膜を形成した後に、基板温度３５０℃で、
ＰｔのＥＢ蒸着を行う。（膜厚１０００Å）この時Ｐｔ
は下地基板がアモルファスであっても配向膜となる。こ
の様にガラス基板上にポリシリコンＴＦＴが構成され
て、その上部に圧電体が組あわさる、いわゆるハイブリ
ットデバイスを形成するには、ホットプレス法ではＴＦ
Ｔが破壊されてしまい、かつスパッタ法などの真空製膜
法では、応力を電気に変換するに必要な１００μｍ程の
厚膜を作成することはできない。そこで本発明のＳｏｌ
−Ｇｅｌ法により作成した。以下、簡略化のためＴＦＴ
工程は省略し、ＳｉＯ2上でのＰＺＴ厚膜の作成をのべ
る。なお、本発明はその要旨を超えないかぎり、以下の
実施例に限定されるものではない。
【００１７】ＳｉＯ2上にチタン５００Å、白金１００
０Åを蒸着した。ここに以下の組成の溶液をスピナーを
用いて塗布した。
０Åを蒸着した。ここに以下の組成の溶液をスピナーを
用いて塗布した。
【００１８】塗布液の組成は、酢酸鉛１モルに対してチ
タニウムテトライソプロポキシドを０．５モル、ジルコ
ニウムテトラプロポキシドを０．５モルとなるように調
整してメトキシエタノールに濃度が０．５ｍｏｌ／ｌと
なるように溶解させ、ここに水を−ＯＲ基と等量、触媒
として硝酸を０．１ｍｏｌ／ｌを添加した。（ここで金
属有機化合物をＭ（ＯＲ）ｎと表わす。）添加速度を制
御することにより、部分加水分解ゾルが得られる。この
部分加水分解ゾルを塗布製膜するとき裂が生じてしまう
ので、本発明では、平均粒径１μｍ以下のＰＺＴ微粒子
を加えた。この微粒子は同様の金属有機化合物の混合溶
液を調整し、加水分解沈澱法により調整したものであ
る。この加水分解沈澱法により調整した微粒子は、最終
熱履歴を焼結温度付近で処理（５００℃）することで、
粒径分布か良く、空孔率の低い、かつ比表面積が大きい
微粒子となる。このような微粒子添加作用は、ゾル−ゲ
ルにより形成された金属−酸素結合骨格を強化すること
である。その後、超音波振動子による分散を行った。粒
径分布が良く、かつ比表面積が大きい為に、短時間の超
音波処理でも十分に均一な部分加水分解ゾルとの混合溶
液が得られた。これを塗布液として使用する。塗布方法
は、スピンコート法、ロールコート法、ディッピング法
等の手法が有るが、ここではスピンコート法により２０
００ｒｐｍ、２０秒の塗布を行った。塗布膜を室温から
１２０℃まで３０分かけて昇温し１時間のホールドを
し、さらに３２０℃で１時間の乾燥後さらに２０時間か
けて６００℃に昇温して、１時間ホールドすることによ
りＰＺＴ厚膜（膜厚５０μｍ）焼結体を作成した。
タニウムテトライソプロポキシドを０．５モル、ジルコ
ニウムテトラプロポキシドを０．５モルとなるように調
整してメトキシエタノールに濃度が０．５ｍｏｌ／ｌと
なるように溶解させ、ここに水を−ＯＲ基と等量、触媒
として硝酸を０．１ｍｏｌ／ｌを添加した。（ここで金
属有機化合物をＭ（ＯＲ）ｎと表わす。）添加速度を制
御することにより、部分加水分解ゾルが得られる。この
部分加水分解ゾルを塗布製膜するとき裂が生じてしまう
ので、本発明では、平均粒径１μｍ以下のＰＺＴ微粒子
を加えた。この微粒子は同様の金属有機化合物の混合溶
液を調整し、加水分解沈澱法により調整したものであ
る。この加水分解沈澱法により調整した微粒子は、最終
熱履歴を焼結温度付近で処理（５００℃）することで、
粒径分布か良く、空孔率の低い、かつ比表面積が大きい
微粒子となる。このような微粒子添加作用は、ゾル−ゲ
ルにより形成された金属−酸素結合骨格を強化すること
である。その後、超音波振動子による分散を行った。粒
径分布が良く、かつ比表面積が大きい為に、短時間の超
音波処理でも十分に均一な部分加水分解ゾルとの混合溶
液が得られた。これを塗布液として使用する。塗布方法
は、スピンコート法、ロールコート法、ディッピング法
等の手法が有るが、ここではスピンコート法により２０
００ｒｐｍ、２０秒の塗布を行った。塗布膜を室温から
１２０℃まで３０分かけて昇温し１時間のホールドを
し、さらに３２０℃で１時間の乾燥後さらに２０時間か
けて６００℃に昇温して、１時間ホールドすることによ
りＰＺＴ厚膜（膜厚５０μｍ）焼結体を作成した。
【００１９】Ｘ線回析の結果、Ｐｔ中間層を採用した場
合に強い配向性が得られた。
合に強い配向性が得られた。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、素子を形成する基板上
に、すなわちガラス基板、Ｓｉウエハ等の様な単結晶基
板上に、厚膜無機酸化物を大面積に、均一かつ高い配向
性膜の形成ができた。
に、すなわちガラス基板、Ｓｉウエハ等の様な単結晶基
板上に、厚膜無機酸化物を大面積に、均一かつ高い配向
性膜の形成ができた。
【図１】２次元圧力センサの構成図
１ ガラス基板 ２ 駆動用ＴＦＴ回路 ３ 応力／電気変換素子 ４ 電極
Claims (5)
- 【請求項１】 素子を形成する基板上に無機酸化物の結
晶化、及び配向化を促進する中間層を少なくとも１層以
上設け、その上層に膜厚１μｍ以上の無機酸化物が形成
されていることを特徴とする厚膜無機酸化物。 - 【請求項２】 厚膜無機酸化物はＳｏｌ−Ｇｅｌ法によ
り作成される請求項１記載の厚膜無機酸化物の作成方
法。 - 【請求項３】 Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により作成される厚膜
無機酸化物は、無機酸化物と同じ組成を有する微粒子
を、無機酸化物形成用部分加水分解ゾルに加えた後、焼
成することを特徴とする請求項２記載の厚膜無機酸化物
形成方法。 - 【請求項４】 部分加水分解ゾルに加えられる微粒子
は、金属有機化合物の加水分解より形成されるものであ
る請求項３記載の厚膜無機酸化物形成方法。 - 【請求項５】 Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法により作成される厚膜
無機酸化物は、無機酸化物と同じ組成を有する微粒子
を、無機酸化物形成用部分加水分解ゾルに加えた後、焼
成することを特徴とし、この部分加水分解ゾルに加えら
れる微粒子は、その臨界表面張力が５０ｄｙｎ／ｃｍ以
下で、その平均粒径が１μｍ以下のものである請求項２
記載の厚膜無機複合酸化物形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443291A JPH0578103A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 厚膜無機酸化物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443291A JPH0578103A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 厚膜無機酸化物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578103A true JPH0578103A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=14885344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12443291A Pending JPH0578103A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 厚膜無機酸化物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578103A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014013A1 (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-16 | Novara Technology S.R.L. | Process for preparing silica or silica-based thick vitreous films according to the sol-gel technique and thick films thereby obtained |
| JP2004149391A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Nippon Shokubai Co Ltd | 金属酸化物膜形成用組成物 |
| JP2005039281A (ja) * | 2004-07-20 | 2005-02-10 | Seiko Epson Corp | セラミックスの製造方法およびその製造装置、ならびに半導体装置および圧電素子 |
| US7018676B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-28 | Seiko Epson Corporation | Method and device for manufacturing ceramics, semiconductor device and piezoelectric device |
| US7419579B2 (en) | 2004-03-22 | 2008-09-02 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing a ferroelectric film |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP12443291A patent/JPH0578103A/ja active Pending
Cited By (7)
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| US7018676B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-28 | Seiko Epson Corporation | Method and device for manufacturing ceramics, semiconductor device and piezoelectric device |
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| JP4557144B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2010-10-06 | セイコーエプソン株式会社 | セラミックスの製造方法 |
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