JPH06340422A - チタン酸化物薄膜の製造方法 - Google Patents
チタン酸化物薄膜の製造方法Info
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- JPH06340422A JPH06340422A JP26251991A JP26251991A JPH06340422A JP H06340422 A JPH06340422 A JP H06340422A JP 26251991 A JP26251991 A JP 26251991A JP 26251991 A JP26251991 A JP 26251991A JP H06340422 A JPH06340422 A JP H06340422A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】結晶性の均一なチタン酸化物薄膜を低い温度で
製造する。 【構成】有機チタン化合物を含むガスを、高周波放電に
よるプラズマ発生下で処理して、酸化マグネシウム基板
上にチタン酸化物薄膜を形成させる。
製造する。 【構成】有機チタン化合物を含むガスを、高周波放電に
よるプラズマ発生下で処理して、酸化マグネシウム基板
上にチタン酸化物薄膜を形成させる。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、いわゆるプラズマＣＶＤ
法でチタン酸化物薄膜を製造する方法に関する。
法でチタン酸化物薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景とその問題点】チタン酸化物薄膜
は、かねてより半導体素子や高誘電体素子、さらには光
電気化学素子などいわゆる機能性薄膜素子として注目さ
れてきているが、近時、機能性薄膜素子の適用分野の急
速な拡大とあいまって、成膜の高性能化や成膜処理プロ
セスの最適化など成膜の品質面、成膜操作や装置面にお
いての種々の改良提案がなされてきている。しかして、
チタン酸化物薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法、
あるいは熱または光励起によるＣＶＤ法、さらにはプラ
ズマ励起ＣＶＤ法などによる成膜方法が種々試みられて
きているが、いずれの方法による場合も未だ得られる薄
膜の品質面においても、また成膜操作面においても、改
善すべき問題点が少なくない。ことに薄膜の結晶化度と
その均一性は、膜質の諸特性にきわめて影響が大きく、
高結晶化度の薄膜を効率よく均一に形成し得る工業的実
施容易な製造方法が強く希求されている。本発明者等
は、かねてより、チタン酸化物の半導体的特性や誘電体
的特性、さらには光化学的特性などに着目した機能性素
材化について種々の提案をおこなってきている。さらに
本発明者等は、前記の機能性特性についてチタン酸化物
の薄膜結晶化による機能性素子材の開発をはかるべく種
々検討を進めている。
は、かねてより半導体素子や高誘電体素子、さらには光
電気化学素子などいわゆる機能性薄膜素子として注目さ
れてきているが、近時、機能性薄膜素子の適用分野の急
速な拡大とあいまって、成膜の高性能化や成膜処理プロ
セスの最適化など成膜の品質面、成膜操作や装置面にお
いての種々の改良提案がなされてきている。しかして、
チタン酸化物薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法、
あるいは熱または光励起によるＣＶＤ法、さらにはプラ
ズマ励起ＣＶＤ法などによる成膜方法が種々試みられて
きているが、いずれの方法による場合も未だ得られる薄
膜の品質面においても、また成膜操作面においても、改
善すべき問題点が少なくない。ことに薄膜の結晶化度と
その均一性は、膜質の諸特性にきわめて影響が大きく、
高結晶化度の薄膜を効率よく均一に形成し得る工業的実
施容易な製造方法が強く希求されている。本発明者等
は、かねてより、チタン酸化物の半導体的特性や誘電体
的特性、さらには光化学的特性などに着目した機能性素
材化について種々の提案をおこなってきている。さらに
本発明者等は、前記の機能性特性についてチタン酸化物
の薄膜結晶化による機能性素子材の開発をはかるべく種
々検討を進めている。
【０００３】ところでチタン酸化物の薄膜は、通常、チ
タン酸化物を原料とした真空蒸着法やチタン酸化物をタ
ーゲットにしたスパッタリング法によって形成する方法
がとられているが、これらの方法は原料融点が高くきわ
めて高温の加熱処理を要したり、また薄膜の形成速度が
遅かったりする。一方、プラズマ励起下でチタン化合物
をＣＶＤ法によって基板上にチタン酸化物薄膜を形成さ
せる方法もよく知られている。この方法は比較的低温下
で成膜速度が大きいところから、近時種々の試みがなさ
れてきている。しかしながら、この方法においても、基
板原子の薄膜中への拡散、常温にしたときの熱応力の発
生などを惹起し易く、このため前記成膜処理のより低温
化とかつ該低温化処理における結晶化度の高い成膜処理
方法が、強く希求されてきている。本発明者等は、前記
課題の改善をはかるべく種々検討を進めた結果、特定の
基板材料を用いて前記プラズマ励起下でＣＶＤ法反応で
成膜結晶化をおこなうことによって、前記問題点を解決
し得ることの知見を得、本発明を完成したものである。
タン酸化物を原料とした真空蒸着法やチタン酸化物をタ
ーゲットにしたスパッタリング法によって形成する方法
がとられているが、これらの方法は原料融点が高くきわ
めて高温の加熱処理を要したり、また薄膜の形成速度が
遅かったりする。一方、プラズマ励起下でチタン化合物
をＣＶＤ法によって基板上にチタン酸化物薄膜を形成さ
せる方法もよく知られている。この方法は比較的低温下
で成膜速度が大きいところから、近時種々の試みがなさ
れてきている。しかしながら、この方法においても、基
板原子の薄膜中への拡散、常温にしたときの熱応力の発
生などを惹起し易く、このため前記成膜処理のより低温
化とかつ該低温化処理における結晶化度の高い成膜処理
方法が、強く希求されてきている。本発明者等は、前記
課題の改善をはかるべく種々検討を進めた結果、特定の
基板材料を用いて前記プラズマ励起下でＣＶＤ法反応で
成膜結晶化をおこなうことによって、前記問題点を解決
し得ることの知見を得、本発明を完成したものである。
【０００４】
【発明の構成】すなわち、本発明は以下のとおりであ
る。
る。
【０００５】（１）有機チタン化合物を含むガスを、高
周波放電によるプラズマ発生下で処理して、酸化マグネ
シウム基板上にチタン酸化物薄膜を形成させることを特
徴とするチタン酸化物薄膜の製造方法。
周波放電によるプラズマ発生下で処理して、酸化マグネ
シウム基板上にチタン酸化物薄膜を形成させることを特
徴とするチタン酸化物薄膜の製造方法。
【０００６】（２）有機チタン化合物がチタンアルコキ
シドであることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄
膜の製造方法。
シドであることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄
膜の製造方法。
【０００７】（３）基板が酸化マグネシウムの単結晶で
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法である。
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法である。
【０００８】本発明において、出発原料として用いる有
機チタン化合物としては、種々のものを使用し得るがテ
トラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラ−
ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタ
ン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラ−ｉ−ブトキ
シチタン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシチタン、テトラ−
ｔ−ブトキシチタン、テトラオクタデロキシチタンなど
のチタンアルコキシド類、ジメチルアミノチタン、ジエ
チルアミノチタンなどのアルキルアミノチタン類、チタ
ンジピバロイルメタン塩類などが挙げられるが、とりわ
けチタンアルコキシド類は最も好ましい。前記有機チタ
ン化合物は所定温度に加熱してガス化して、キャリヤー
ガスとともに高周波プラズマ発生ＣＶＤ反応器へ導入し
高周波プラズマ発生下で処理する。該反応器への有機チ
タン化合物含有ガスの導入量は、そのガス流量として２
〜２００sccmが適当である。なおチタン酸化物薄膜は所
望する機能性特性に応じ、種々の特性付与成分を添加し
て複合系チタン酸化物薄膜とすることもできる。なお、
キャリヤーガスとしては、種々のものを使用し得るが、
たとえば窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、ヘリウム
ガス、ネオンガス、キセノンガスなどを挙げることがで
きる。
機チタン化合物としては、種々のものを使用し得るがテ
トラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラ−
ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタ
ン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラ−ｉ−ブトキ
シチタン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシチタン、テトラ−
ｔ−ブトキシチタン、テトラオクタデロキシチタンなど
のチタンアルコキシド類、ジメチルアミノチタン、ジエ
チルアミノチタンなどのアルキルアミノチタン類、チタ
ンジピバロイルメタン塩類などが挙げられるが、とりわ
けチタンアルコキシド類は最も好ましい。前記有機チタ
ン化合物は所定温度に加熱してガス化して、キャリヤー
ガスとともに高周波プラズマ発生ＣＶＤ反応器へ導入し
高周波プラズマ発生下で処理する。該反応器への有機チ
タン化合物含有ガスの導入量は、そのガス流量として２
〜２００sccmが適当である。なおチタン酸化物薄膜は所
望する機能性特性に応じ、種々の特性付与成分を添加し
て複合系チタン酸化物薄膜とすることもできる。なお、
キャリヤーガスとしては、種々のものを使用し得るが、
たとえば窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、ヘリウム
ガス、ネオンガス、キセノンガスなどを挙げることがで
きる。
【０００９】基板としては、酸化マグネシウムの単結晶
体、多結晶体が望ましく、この他に必要に応じ酸化マグ
ネシウムと異種成分との複合系酸化物なども挙げること
ができる。基板の温度は、２００〜６００℃であり、こ
の温度範囲より低きに過ぎると所望の結晶性薄膜が得ら
れず、また高きに過ぎると急速に成膜化されるため均一
な結晶性薄膜が得られにくい。
体、多結晶体が望ましく、この他に必要に応じ酸化マグ
ネシウムと異種成分との複合系酸化物なども挙げること
ができる。基板の温度は、２００〜６００℃であり、こ
の温度範囲より低きに過ぎると所望の結晶性薄膜が得ら
れず、また高きに過ぎると急速に成膜化されるため均一
な結晶性薄膜が得られにくい。
【００１０】高周波プラズマ発生ＣＶＤ反応器内の圧力
は、通常５０〜１０００ミリトール程度である。本発明
において、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理をおこな
うには、有機チタン化合物含有ガスと必要に応じ酸素ガ
スとを流量を十分制御しながら導入し、一方ヒーター上
の基板と上部電極との間にたとえば１３．５６MHz の高
周波を印加しグロー放電させてプラズマを発生させなが
ら気相反応処理して基板上に所望のチタンの酸化物薄膜
を結晶成長させる。酸素ガスの流量は成膜速度、成膜中
の残存有機物除去などの面から１〜１００sccmが適当で
ある。プラズマ発生時間は、形成させる膜厚によっても
異なるが、通常１０〜３０分間である。また成膜速度は
通常２〜１００nm／分である。
は、通常５０〜１０００ミリトール程度である。本発明
において、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理をおこな
うには、有機チタン化合物含有ガスと必要に応じ酸素ガ
スとを流量を十分制御しながら導入し、一方ヒーター上
の基板と上部電極との間にたとえば１３．５６MHz の高
周波を印加しグロー放電させてプラズマを発生させなが
ら気相反応処理して基板上に所望のチタンの酸化物薄膜
を結晶成長させる。酸素ガスの流量は成膜速度、成膜中
の残存有機物除去などの面から１〜１００sccmが適当で
ある。プラズマ発生時間は、形成させる膜厚によっても
異なるが、通常１０〜３０分間である。また成膜速度は
通常２〜１００nm／分である。
【００１１】
【実施例】 実施例 テトラ−ｉ−プロポキシチタンを加熱してガス化し、キ
ャリヤーガスとしての酸素ガスとともに高周波プラズマ
発生ＣＶＤ反応装置内に導入した。該反応装置内で１
３．５６MHz の高周波を表１に示した放電電力値で印加
したところ、ここにグロー放電が発生し、テトラ−ｉ−
プロポキシチタンはこのグロー放電によるプラズマＣＶ
Ｄ反応で二酸化チタンとなり、これが酸化マグネシウム
単結晶（１００）面よりなる基板上に表１の成膜速度で
薄膜状に形成された。このようにして得られた二酸化チ
タン薄膜の厚みは１５０nmであった。
ャリヤーガスとしての酸素ガスとともに高周波プラズマ
発生ＣＶＤ反応装置内に導入した。該反応装置内で１
３．５６MHz の高周波を表１に示した放電電力値で印加
したところ、ここにグロー放電が発生し、テトラ−ｉ−
プロポキシチタンはこのグロー放電によるプラズマＣＶ
Ｄ反応で二酸化チタンとなり、これが酸化マグネシウム
単結晶（１００）面よりなる基板上に表１の成膜速度で
薄膜状に形成された。このようにして得られた二酸化チ
タン薄膜の厚みは１５０nmであった。
【００１２】
【表１】
【００１３】比較例 実施例１において、基板の酸化マグネシウムを、ガラス
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した。得られた二酸化チタン薄膜の厚み
は６００nmであった。
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した。得られた二酸化チタン薄膜の厚み
は６００nmであった。
【００１４】前記の実施例及び比較例で得られた二酸化
チタン薄膜について、通常のＣｕＫα線によるＸ線回析
の測定をおこなった。
チタン薄膜について、通常のＣｕＫα線によるＸ線回析
の測定をおこなった。
【００１５】第１図のＸ線回析ピークは、実施例の薄膜
についてのものであって、二酸化チタンの高温安定相で
あるルチル型結晶の面指数（１１０）および（２２０）
によるもののみであり、しかも強度が大きい。このこと
は、得られた薄膜がルチル型の結晶であって、（１１
０）方向に完全に配向していることを示している。な
お、ＭｇＯのピークは基板のＸ線回析ピークを示す。
についてのものであって、二酸化チタンの高温安定相で
あるルチル型結晶の面指数（１１０）および（２２０）
によるもののみであり、しかも強度が大きい。このこと
は、得られた薄膜がルチル型の結晶であって、（１１
０）方向に完全に配向していることを示している。な
お、ＭｇＯのピークは基板のＸ線回析ピークを示す。
【００１６】第２図のＸ線回析ピークは、比較例の薄膜
についてのものであって、二酸化チタンのアナターゼ型
結晶の面指数（１０１）および（１１２）によるもので
あり、いずれも強度が小さい。このことは得られた薄膜
がアナターゼ型結晶であって、配向性が弱いことを示し
ている。
についてのものであって、二酸化チタンのアナターゼ型
結晶の面指数（１０１）および（１１２）によるもので
あり、いずれも強度が小さい。このことは得られた薄膜
がアナターゼ型結晶であって、配向性が弱いことを示し
ている。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、結晶性の均一なチタン酸化物
薄膜を低い温度で製造する方法であって、機能性素子材
の展開をはかる上できわめて好適なものである。
薄膜を低い温度で製造する方法であって、機能性素子材
の展開をはかる上できわめて好適なものである。
【図１】実施例で得られた薄膜のＸ線回析図である。Ｒ
は二酸化チタンのルチル型結晶を示す。
は二酸化チタンのルチル型結晶を示す。
【図２】比較例で得られた薄膜のＸ線回析図である。Ａ
は二酸化チタンのアナターゼ型結晶を示す。
は二酸化チタンのアナターゼ型結晶を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】前（１）項の有機チタン化合物がチタンア
ルコキシドであることを特徴とする請求項１のチタン酸
化物薄膜の製造方法。
ルコキシドであることを特徴とする請求項１のチタン酸
化物薄膜の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】前（１）項の基板が酸化マグネシウムの単
結晶であることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄
膜の製造方法である。
結晶であることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄
膜の製造方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【表１】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】比較例 実施例１において、基板の酸化マグネシウムを、ガラス
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した。得られた二酸化チタン薄膜の厚み
は１５０ｎｍであった。
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した。得られた二酸化チタン薄膜の厚み
は１５０ｎｍであった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (3)
- 【請求項１】有機チタン化合物を含むガスを、高周波放
電によるプラズマ発生下で処理して、酸化マグネシウム
基板上にチタン酸化物薄膜を形成させることを特徴とす
るチタン酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項２】有機チタン化合物がチタンアルコキシドで
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法。 - 【請求項３】基板が酸化マグネシウムの単結晶であるこ
とを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26251991A JPH06340422A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26251991A JPH06340422A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340422A true JPH06340422A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=17376937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26251991A Pending JPH06340422A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06340422A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100250598B1 (ko) * | 1997-07-04 | 2000-04-01 | 김충섭 | 티-부틸산티탄을 이용한 이산화티탄의 증착 방법 |
| JP2001219072A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-14 | Kosei Kk | 高配向二酸化チタン結晶配向膜を有する光触媒材料 |
| US6465042B2 (en) | 1997-06-24 | 2002-10-15 | Kousei Co., Ltd. | Material having titanium dioxide crystalline orientation film and method for producing the same |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP26251991A patent/JPH06340422A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6465042B2 (en) | 1997-06-24 | 2002-10-15 | Kousei Co., Ltd. | Material having titanium dioxide crystalline orientation film and method for producing the same |
| KR100250598B1 (ko) * | 1997-07-04 | 2000-04-01 | 김충섭 | 티-부틸산티탄을 이용한 이산화티탄의 증착 방법 |
| JP2001219072A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-14 | Kosei Kk | 高配向二酸化チタン結晶配向膜を有する光触媒材料 |
| JP4573221B2 (ja) * | 2000-02-09 | 2010-11-04 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 高配向二酸化チタン結晶配向膜を有する光触媒材料 |
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