JPH06338222A - 強誘電体膜形成用組成物および形成法 - Google Patents

強誘電体膜形成用組成物および形成法

Info

Publication number
JPH06338222A
JPH06338222A JP5182795A JP18279593A JPH06338222A JP H06338222 A JPH06338222 A JP H06338222A JP 5182795 A JP5182795 A JP 5182795A JP 18279593 A JP18279593 A JP 18279593A JP H06338222 A JPH06338222 A JP H06338222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
composition
forming
heating
ferroelectric film
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
Application number
JP5182795A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Ogi
勝実 小木
Hiroto Uchida
寛人 内田
Nobuyuki Soyama
曽山信幸
Hideki Zen
英喜 善
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP5182795A priority Critical patent/JPH06338222A/ja
Publication of JPH06338222A publication Critical patent/JPH06338222A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属アルコキシドおよび/または有機酸塩を
含有する塗布液を塗布し、加熱・焼成するル−ゲル法に
よるペロブスカイト型強誘電体膜 (PLZT、PZT 、PT膜)
の形成における改良。 【構成】 塗布液中に金属元素の合計グラム原子数に対
して 0.5〜3倍のモル数の酸化剤 (例、過酸化水素) を
加える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Pb1-x Lax (Zry T
i1-y)1-x/4O3(0≦x<1、0≦y≦1)なる組成を有
するペロブスカイト型結晶構造の強誘電体膜(例、PT
膜、PZT膜、PLZT膜)の形成に用いる組成物およ
び強誘電体膜の形成法に関する。本発明の方法で形成さ
れる強誘電体膜は、赤外線センサ、圧電フィルタ、振動
子、レーザの変調素子、光シャッタ、キャパシタ膜、不
揮発性のメモリ等として有用である。
【0002】
【従来の技術】Pb含有ペロブスカイト型強誘電体膜
は、スパッタリング法、CVD法、ゾル−ゲル法によっ
て膜を形成し、これを焼成して結晶化させる方法によっ
て形成されている。このうち、スパッタリング法とCV
D法は、装置が高価で生産性も低く、組成制御が困難で
ある。
【0003】ゾル−ゲル法は、各成分金属の加水分解性
化合物を含有する塗布液を基板に塗布し、塗布後に加水
分解させて酸化物皮膜とした後、焼成することにより強
誘電体膜を得る方法である。原料の加水分解性金属化合
物としては、金属アルコキシドまたは有機酸塩といった
有機物が一般に使用される。
【0004】ゾル−ゲル法による強誘電体膜の形成は、
各金属原料の混合割合を変化させるだけで組成を容易に
目的とする組成に制御でき、装置も安価であるので、上
記のスパッタリング法やCVD法の難点はない。しか
し、原料有機物の残留により、焼成時にピンホール等の
欠陥を生ずるという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゾル
−ゲル法による強誘電体膜の形成において、前記の欠点
を解消することである。具体的には、原料有機物の分解
が完全で、有機物残留に起因する焼成中のピンホールの
発生が防止される、強誘電体膜形成用組成物と強誘電体
膜形成法を提供することである。それにより、強誘電特
性に優れた強誘電体膜が得られる。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題が、例えば過酸
化水素などの酸化剤を塗布液中に共存させておくことに
より解決できることが判明した。
【0007】本発明は、Pb、La、Zr、Tiから選ばれた2
種以上の金属のアルコキシド、その部分加水分解物、お
よび/または有機酸塩を、一般式: Pb1-x Lax (Zry Ti1-y)1-x/4O3 (式中、0≦x<1、
0≦y≦1) で表される組成に相当する比率で溶媒中に含有し、さら
にこれら金属元素の合計グラム原子数に対して 0.5〜3
倍のモル数の酸化剤を含有することを特徴とする、強誘
電体膜形成用組成物を要旨とする。
【0008】この強誘電体膜形成用組成物は、従来のゾ
ル−ゲル法による成膜と同様の方法で、強誘電体膜の形
成に使用できる。即ち、この組成物を耐熱性基板に塗布
し、空気中あるいは含水蒸気雰囲気中で加熱して成膜
し、膜が所望の厚さになるまで塗布と加熱を繰り返し、
前記加熱中または塗布と加熱の繰り返し後に膜を結晶化
温度以上で焼成することにより、所望組成を持った強誘
電体膜を形成することができる。
【0009】本発明により形成する強誘電体は、一般
式:Pb1-x Lax (Zry Ti1-y)1-x/4O3(式中、xは0また
は1より小さい小数、yは0、1、または1より小さい
小数)で示される組成を持つペロブスカイト型結晶構造
の物質である。これには、PT (チタン酸鉛) 、PZT
(チタンジルコン酸鉛) またはPLZT (ランタン含有
チタンジルコン酸鉛) などが包含される。
【0010】このような強誘電体膜を、成分金属のアル
コキシドおよび/または有機酸塩を含有する混合液を用
いて、ゾル−ゲル法により成膜する方法は、この方法に
使用可能な金属化合物の種類や加熱・焼成条件を含め
て、当業者にはよく知られている (例、特開昭60−2364
04号公報参照) 。本発明は、塗布に用いる強誘電体膜形
成用組成物 (即ち、塗布液) 中に一定範囲の量の酸化剤
(例、過酸化水素) を含有させる点を除いて、従来のゾ
ル−ゲル法による成膜方法と同様に実施することができ
る。
【0011】原料として好ましい上記有機金属化合物を
例示すると、鉛化合物およびランタン化合物としては酢
酸塩 (酢酸鉛、酢酸ランタン) などの有機酸塩ならびに
ジイソプロポキシ鉛などのアルコキシドが挙げられる。
チタン化合物としては、テトラエトキシチタン、テトラ
イソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、ジメト
キシジイソプロポキシチタンなどのアルコキシドが挙げ
られる。ジルコニウム化合物としては上記チタン化合物
と同様なアルコキシド類が好ましい。金属アルコキシド
はそのまま使用してもよいが、分解を促進させるために
その部分加水分解物を使用してもよい。
【0012】原料の有機金属化合物を、強誘電体膜の組
成に相当する比率で適当な有機溶媒に溶解して、塗布に
適した濃度の溶液を調製する。本発明によれば、この原
料金属化合物の溶液中に、金属元素の合計グラム原子数
に対して 0.5〜3倍のモル数の酸化剤を添加する。
【0013】酸化剤としては、硝酸、過塩素酸、有機ペ
ルオキシド類およびヒドロペルオキシド類も使用可能で
あるが、経済性と効果の両面からみて好ましい酸化剤は
過酸化水素 (H2O2) である。過酸化水素の添加には、市
販の過酸化水素水を用いてもよく、それにより少量の水
が溶液に添加されることで、塗布後の有機金属化合物の
加水分解が促進される。
【0014】本発明により過酸化水素などの酸化剤を含
有する溶液(強誘電体膜形成用組成物)を基板に塗布す
ると、原料の有機金属化合物から一旦は金属過酸化物が
生成し、この過酸化物を経て金属化合物の加水分解が進
行するため、加水分解による成膜が促進されると考えら
れる。そのため、塗布後の加熱が従来より低温および/
または短時間ですむ。また、加水分解が実質的に完全に
進行するので、その後の結晶のための膜の焼成中に、残
留する未分解の原料有機金属化合物に起因するピンホー
ルの発生が起こらず、強誘電体膜の特性が改善される。
これらの効果は、酸化剤のモル量が金属元素の合計グラ
ム原子数に対して 0.5倍未満では不十分である。一方、
金属元素の合計グラム原子数に対してモル数で3倍を越
える多量の酸化剤を添加すると、反応の促進が大きすぎ
て、かえって均一な膜の形成が阻害される上、溶液の長
期保存性に問題が生じる。
【0015】酸化剤を添加した原料有機金属化合物の溶
液からなる本発明の強誘電体膜形成用組成物を、耐熱性
基板の上に塗布した後、加熱して溶媒を除去すると共に
有機金属化合物を分解して複合酸化物に転化させる。こ
の加熱は、原料有機金属化合物を加水分解させるため
に、空気中または含水蒸気雰囲気中で行う。空気中での
加熱でも、加水分解に必要な水分は空気中の湿気により
十分に確保される。また、この加熱を、溶媒の除去のた
めの低温加熱と、有機化合物の分解のための高温加熱の
2段階で実施してもよい。
【0016】所望の膜厚になるまで塗布と加熱を繰り返
して成膜を完了させた後、得られた膜を結晶化温度以上
の温度で焼成して結晶化させると、目的とする強誘電体
膜が得られる。所望の厚みに成膜した後に焼成する代わ
りに、上記の塗布後の加熱において結晶化温度以上の温
度まで昇温させて、各加熱時に膜の結晶化を行ってもよ
い。
【0017】
【実施例】
【0018】
【実施例1】酢酸鉛3水和物3.45g、酢酸ランタン1.5
水和物0.31gを2−エトキシエタノール20gに溶解し、
共沸脱水を行った。これにジルコニウムテトラターシャ
リーブトキシド2.43g、チタニウムテトライソプロポキ
シド0.97gを加えて加熱還流を1時間行った後、30%過
酸化水素水4.49g(金属の合計グラム原子数に対して2
倍モル量のH2O2含有)を加え、2−エトキシエタノール
で溶液重量を32.34 gに調整して、酸化物換算で10wt%
濃度のPb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)0.9775O3を含有する
被膜形成用塗布液を作製した。
【0019】この溶液をスピンコート法でPt基板上に塗
布し、空気中で400 ℃に10分間加熱した。この塗布と加
熱操作を6回繰り返して、膜厚3200ÅのPLZT膜を得
た。この膜を700 ℃で1時間空気中で焼成を行ったとこ
ろ、ペロブスカイト型結晶構造の膜が得られた。この膜
を電子顕微鏡で観察したところ、ピンホールは全く認め
られなかった。この膜上にスパッタリングによってPt電
極を形成し、電気特性を測定した。試験結果を表1に示
す。なお、表1に示した試験結果は、いずれも20点を測
定した結果の平均値である。
【0020】
【比較例1】過酸化水素水を加えないこと以外は実施例
1と同様にして、酸化物換算で10wt%濃度のPb0.91La
0.09(Zr0.65Ti0.35)0.9775O3を含有する被膜形成用塗布
液を作製した。
【0021】この溶液をスピンコート法でPt基板上に塗
布し、空気中で400 ℃に10分間加熱した。この塗布と加
熱操作を6回繰り返して、膜厚3200ÅのPLZT膜を得
た。この膜を700 ℃で1時間空気中で焼成を行ったとこ
ろ、ペロブスカイト型結晶構造の膜が得られた。この膜
を電子顕微鏡で観察したところ、ピンホールが多数発生
していた。この膜上にスパッタリングによってPt電極を
形成し、電気特性を測定した結果を表1に示す。
【0022】
【実施例2】酢酸鉛3水和物3.79gを2−エトキシエタ
ノール20gに溶解し、共沸脱水を行った。これにジルコ
ニウムテトラターシャリーブトキシド1.99g、チタニウ
ムテトライソプロポキシド1.36gを加えて加熱還流を1
時間行った後、30%過酸化水素水4.53g(金属の合計グ
ラム原子数に対して2倍モル量のH2O2含有)を加え、2
−エトキシエタノールで溶液重量を32.56 gに調整し
て、酸化物換算で10wt%濃度のPbzZr0.52Ti0.48O3 を含
有する被膜形成用塗布液を作製した。
【0023】この溶液をスピンコート法でPt基板上に塗
布し、空気中で400 ℃に10分間加熱した。この操作を6
回繰り返して、膜厚3100ÅのPZT膜を得た。この膜を
700℃で1時間空気中で焼成を行ったところ、ペロブス
カイト型結晶構造の膜が得られた。この膜上にスパッタ
リングによってPt電極を形成し、電気特性を測定した結
果を表1に示す。
【0024】
【比較例2】過酸化水素水を加えないこと以外は実施例
2と同様にして、酸化物換算で10wt%濃度のPbz
Zr0.52Ti0.48を含有する被膜形成用
塗布液を作製した。
【0025】この溶液をスピンコート法でPt基板上に塗
布し、空気中で400 ℃に10分間加熱した。この操作を6
回繰り返して、膜厚3100ÅのPZT膜を得た。この膜を
700℃で1時間空気中で焼成を行ったところ、ペロブス
カイト型結晶構造の膜が得られた。この膜上にスパッタ
リングによってPt電極を形成し、電気特性を測定した結
果を表1に示す。
【0026】
【実施例3】酢酸鉛3水和物3.79gを2−エトキシエタ
ノール20gに溶解し、共沸脱水を行った。これにチタニ
ウムテトライソプロポキシド2.84gを加えて加熱還流を
1時間行った後、30%過酸化水素水3.40g(金属の合計
グラム原子数に対して1.5 倍モル量のH2O2含有)を加
え、2−エトキシエタノールで溶液重量を30.28 gに調
整して、酸化物換算で10wt%濃度のPbTiO3を含有する被
膜形成用塗布液を作製した。
【0027】この溶液をスピンコート法でPt基板上に塗
布し、空気中で400 ℃に10分間加熱した。この操作を6
回繰り返して、膜厚3100ÅのPT膜を得た。この膜を70
0 ℃で1時間空気中で焼成を行ったところ、ペロブスカ
イト型結晶構造の膜が得られた。この膜上にスパッタリ
ングによってPt電極を形成し、電気特性を測定した結果
を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1において、リーク電流密度は2V印加
時の値である。また、電気的歩留率とは、試験した膜の
うち初期耐圧が0.5 V以上である部分の割合 (面積率)
を意味する。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ゾル−ゲル法により強
誘電体膜を従来より低温または短時間の加熱で成膜でき
る。また、酸化剤による加水分解の促進効果により、有
機物の残留が少なく、ピンホール、従って、電気的に欠
陥の少ない膜が得られる。その結果、表1からわかるよ
うに、比誘電率や誘電損失を低下させずに、リーク電流
密度、絶縁耐圧、電気的歩留率を大きく向上させること
ができ、ゾル−ゲル法による強誘電体膜の特性が著しく
改善される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 善 英喜 四日市市塩浜本町2−15 リックスハイツ 102−1−D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb、La、Zr、Tiから選ばれた2種以上の
    金属のアルコキシド、その部分加水分解物、および/ま
    たは有機酸塩を、一般式: Pb1-x Lax (Zry Ti1-y)1-x/4O3 (式中、0≦x<1、
    0≦y≦1) で表される組成に相当する比率で溶媒中に含有し、さら
    にこれら金属元素の合計グラム原子数に対して 0.5〜3
    倍のモル数の酸化剤を含有することを特徴とする、強誘
    電体膜形成用組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の組成物を耐熱性基板に
    塗布し、空気中あるいは含水蒸気雰囲気中で加熱して成
    膜し、膜が所望の厚さになるまで塗布と加熱を繰り返
    し、前記加熱中または塗布と加熱の繰り返し後に膜を結
    晶化温度以上で焼成することからなる、強誘電体膜の形
    成方法。
JP5182795A 1993-04-01 1993-07-23 強誘電体膜形成用組成物および形成法 Pending JPH06338222A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5182795A JPH06338222A (ja) 1993-04-01 1993-07-23 強誘電体膜形成用組成物および形成法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7590993 1993-04-01
JP5-75909 1993-04-01
JP5182795A JPH06338222A (ja) 1993-04-01 1993-07-23 強誘電体膜形成用組成物および形成法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06338222A true JPH06338222A (ja) 1994-12-06

Family

ID=26417066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5182795A Pending JPH06338222A (ja) 1993-04-01 1993-07-23 強誘電体膜形成用組成物および形成法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06338222A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008528425A (ja) * 2005-01-27 2008-07-31 コミツサリア タ レネルジー アトミーク 鉛、チタン、ジルコニウムおよびランタニドに基づいた安定な酸化物セラミック前駆体ゾル−ゲル溶液を調製する方法および前記セラミックを調製する方法
US9293256B2 (en) 2012-04-10 2016-03-22 Epcos Ag Ceramic material and capacitor comprising the ceramic material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008528425A (ja) * 2005-01-27 2008-07-31 コミツサリア タ レネルジー アトミーク 鉛、チタン、ジルコニウムおよびランタニドに基づいた安定な酸化物セラミック前駆体ゾル−ゲル溶液を調製する方法および前記セラミックを調製する方法
US9293256B2 (en) 2012-04-10 2016-03-22 Epcos Ag Ceramic material and capacitor comprising the ceramic material
US10217566B2 (en) 2012-04-10 2019-02-26 Epcos Ag Ceramic material and capacitor comprising the ceramic material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6066581A (en) Sol-gel precursor and method for formation of ferroelectric materials for integrated circuits
KR100453416B1 (ko) 강유전성박막및용액:조성물및가공법
US6485779B1 (en) Solution for forming ferroelectric film and method for forming ferroelectric film
JP2004107179A (ja) 圧電体前駆体ゾル、圧電体膜の製造方法、圧電体素子およびインクジェット記録ヘッド
KR100513724B1 (ko) 강유전성 박막 및 그 제조방법
JP3944917B2 (ja) 酸化物セラミックス薄膜の形成方法
JP2002047011A (ja) 緻密質ペロブスカイト型金属酸化物薄膜の形成方法及び緻密質ペロブスカイト型金属酸化物薄膜
JPH06338222A (ja) 強誘電体膜形成用組成物および形成法
JP3953810B2 (ja) ゾル−ゲル工程を利用した強誘電体薄膜の製造方法
JP5303707B2 (ja) ペロブスカイト酸化物薄膜の製造方法及びペロブスカイト酸化物薄膜
JPH0891841A (ja) 強誘電体膜の製造方法
JP3164849B2 (ja) ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法
JP4042276B2 (ja) Pb系ペロブスカイト型金属酸化物薄膜の形成方法
JPH0585704A (ja) 強誘電体薄膜の製造方法
JP3026310B2 (ja) 強誘電体薄膜形成前駆体溶液の製造方法および強誘電体薄膜の製造方法
US5858451A (en) Process for production of solution-derived (Pb,La)(Nb,Sn,Zr,Ti)O3 thin films and powders
JP2001213624A (ja) 強誘電体薄膜用原料溶液および強誘電体薄膜の作製方法
JPH0737422A (ja) チタン酸系強誘電体膜形成用組成物と形成法
JPH08153854A (ja) 強誘電体薄膜キャパシタの製造方法
JP2003002650A (ja) Sbt強誘電体薄膜、その形成用組成物及び形成方法
JP2007329030A (ja) 高誘電体膜形成用組成物とその製造方法
JP2000351623A (ja) ペロブスカイト型酸化物薄膜形成用原料溶液
JP2856599B2 (ja) ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法
JP3127849B2 (ja) 塗布法による酸化物薄膜の製造方法
JP4407103B2 (ja) 耐疲労特性に優れた強誘電体薄膜とその形成用組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030930