JPH1087304A - 金属酸化物薄膜の製造方法 - Google Patents
金属酸化物薄膜の製造方法Info
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- JPH1087304A JPH1087304A JP29130896A JP29130896A JPH1087304A JP H1087304 A JPH1087304 A JP H1087304A JP 29130896 A JP29130896 A JP 29130896A JP 29130896 A JP29130896 A JP 29130896A JP H1087304 A JPH1087304 A JP H1087304A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゾルゲル法による金属酸化物薄膜の作製にお
いて、低温で緻密化や結晶化が実現できるプロセスを提
供する。 【解決手段】 金属酸化物ゲル膜を４７ｋＰａ以上１Ｍ
Ｐａ以下の水蒸気雰囲気下で、６０℃以上１８０℃以下
の温度で熱処理することによって緻密化が行われる。金
属酸化物ゲル膜は、加水分解性の金属化合物と水との反
応によって作製され、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコ
キシドを用いることができる。
いて、低温で緻密化や結晶化が実現できるプロセスを提
供する。 【解決手段】 金属酸化物ゲル膜を４７ｋＰａ以上１Ｍ
Ｐａ以下の水蒸気雰囲気下で、６０℃以上１８０℃以下
の温度で熱処理することによって緻密化が行われる。金
属酸化物ゲル膜は、加水分解性の金属化合物と水との反
応によって作製され、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコ
キシドを用いることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温で緻密な金属
酸化物薄膜を得る製造方法に関する。
酸化物薄膜を得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上への金属酸化物薄膜形成は、真空
蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法などのＰＶ
Ｄ法や各種ＣＶＤ法などが主流である。しかし、これら
の方法では真空設備などの大型設備が必要であり、生産
性が悪いという欠点がある。近年、ゾルゲル法による薄
膜形成が行われてきている。ゾルゲル法は溶液法であ
り、大気中で作製でき、大面積の基板や複雑な形状のも
のにも適用できる。また、室温付近での化学プロセスで
あり、組成の制御が容易である特長を持つ。
蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法などのＰＶ
Ｄ法や各種ＣＶＤ法などが主流である。しかし、これら
の方法では真空設備などの大型設備が必要であり、生産
性が悪いという欠点がある。近年、ゾルゲル法による薄
膜形成が行われてきている。ゾルゲル法は溶液法であ
り、大気中で作製でき、大面積の基板や複雑な形状のも
のにも適用できる。また、室温付近での化学プロセスで
あり、組成の制御が容易である特長を持つ。
【０００３】ゾルゲル法により形成した薄膜は、多孔質
の膜となる。これを緻密化するには焼成工程が必要であ
る。焼成温度は通常のセラミックスの焼成温度に較べて
低いが、４００℃以上の高温の熱処理が必要である。こ
の温度により、残留有機物を除去することができる。さ
らに緻密化する場合や結晶化のためにはより高い温度で
熱処理が行われている。
の膜となる。これを緻密化するには焼成工程が必要であ
る。焼成温度は通常のセラミックスの焼成温度に較べて
低いが、４００℃以上の高温の熱処理が必要である。こ
の温度により、残留有機物を除去することができる。さ
らに緻密化する場合や結晶化のためにはより高い温度で
熱処理が行われている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】上記のようにゾルゲ
ル法による金属酸化物薄膜の作製はＰＶＤ法や各種ＣＶ
Ｄ法と比較していくつかの利点を有するが、緻密化や結
晶化のためには高温での熱処理が必要であり、簡便な方
法とは言い難い。また、高温処理のため基板の耐熱性も
要求される。
ル法による金属酸化物薄膜の作製はＰＶＤ法や各種ＣＶ
Ｄ法と比較していくつかの利点を有するが、緻密化や結
晶化のためには高温での熱処理が必要であり、簡便な方
法とは言い難い。また、高温処理のため基板の耐熱性も
要求される。
【０００５】そこで本発明は、ゾルゲル法による金属酸
化物薄膜の作製において、低温での緻密化や結晶化が実
現できるプロセスを提供することを目的とする。
化物薄膜の作製において、低温での緻密化や結晶化が実
現できるプロセスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
金属酸化物ゲル膜を水蒸気雰囲気下、４７ｋＰａ以上１
ＭＰａ以下の圧力、６０℃以上１８０℃以下の温度で熱
処理することを特徴とする。
金属酸化物ゲル膜を水蒸気雰囲気下、４７ｋＰａ以上１
ＭＰａ以下の圧力、６０℃以上１８０℃以下の温度で熱
処理することを特徴とする。
【０００７】請求項２に係る発明は、前記金属酸化物ゲ
ル膜が、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコキシドを加水
分解して得られた溶液を塗工し乾燥して得たゲル膜であ
ることを特徴とする。Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコキシド
に含有される金属には、加水分解性アルコキシドを有す
る限り特に限定されず、２価以上の金属が含まれる。Ｒ
はアルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基などを示す。これらの金属アルコキシドは
一種または二種以上混合して使用できる。
ル膜が、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコキシドを加水
分解して得られた溶液を塗工し乾燥して得たゲル膜であ
ることを特徴とする。Ｍ（ＯＲ）ｎの金属アルコキシド
に含有される金属には、加水分解性アルコキシドを有す
る限り特に限定されず、２価以上の金属が含まれる。Ｒ
はアルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基などを示す。これらの金属アルコキシドは
一種または二種以上混合して使用できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て説明する。
て説明する。
【０００９】請求項１に係る発明の製造方法では、金属
酸化物ゲル膜を水蒸気雰囲気下で、４７ｋＰａ以上１Ｍ
Ｐａ以下の圧力、６０℃以上１８０℃以下の温度で熱処
理することによって緻密化が行われる。金属酸化物ゲル
膜は、加水分解性の金属化合物と水との反応によって作
製された金属酸化物ゾルの溶液を基板上に塗工し、乾燥
して得られる。用いる加水分解性金属化合物は一種また
は二種以上混合して使用できる。塗工は、スピンコーテ
ィング、ディップコーティング、バーコーティング、ロ
ールコーティング、スプレーコーティング等によって行
われる。基板は熱処理温度の６０℃以上の耐熱性のある
基板であれば特に限定されず、金属、セラミックス、プ
ラスチック基板が使用できる。
酸化物ゲル膜を水蒸気雰囲気下で、４７ｋＰａ以上１Ｍ
Ｐａ以下の圧力、６０℃以上１８０℃以下の温度で熱処
理することによって緻密化が行われる。金属酸化物ゲル
膜は、加水分解性の金属化合物と水との反応によって作
製された金属酸化物ゾルの溶液を基板上に塗工し、乾燥
して得られる。用いる加水分解性金属化合物は一種また
は二種以上混合して使用できる。塗工は、スピンコーテ
ィング、ディップコーティング、バーコーティング、ロ
ールコーティング、スプレーコーティング等によって行
われる。基板は熱処理温度の６０℃以上の耐熱性のある
基板であれば特に限定されず、金属、セラミックス、プ
ラスチック基板が使用できる。
【００１０】請求項２に係る発明の製造方法では、前記
加水分解性の金属化合物が、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属
アルコキシドであることを特徴とす。Ｍ（ＯＲ）ｎの金
属アルコキシドに含有される金属には、加水分解性アル
コキシドを有する限り特に限定されず、２価以上の金属
が含まれる。このような金属には、例えば、遷移金属、
希土類金属、周期表ＩＩＩ〜Ｖ族の金属が挙げられる。
これらの金属アルコキシドは一種または二種以上混合し
て使用できる。好ましい金属は、周期表ＩＩＩｂ族また
はＩＶ族に属する金属である場合が多い。周期表ＩＩＩ
ｂ族に属する金属には、例えば、Ａｌなどが含まれ、周
期表ＩＶ族に属する金属には、例えば、ＩＶａ族に属す
るＴｉ，Ｚｒなど、ＩＶｂ族に属するＳｉなどが含まれ
る。Ｒはアルキル基を示し、例えばメチル基、エチル
基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソ
ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが含まれる。こ
れら金属アルコキシドに水を反応させることによって、
加水分解、縮合反応が起こり、金属酸化物ゾル溶液が得
られる。この際、加水分解、縮合反応を制御するために
酸や塩基の触媒を水中に添加したものを用いてもよい。
さらに、加水分解反応速度を抑制するために、水との反
応の前に金属アルコキシドにキレート化剤を反応させた
ものを用いてもよい。キレート化剤には、アセチルアセ
トンなどのβジケトン類、エトキシエタノールなどのア
ルコキシエタノールやアミン類、カルボン酸類を用いる
ことができる。
加水分解性の金属化合物が、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎの金属
アルコキシドであることを特徴とす。Ｍ（ＯＲ）ｎの金
属アルコキシドに含有される金属には、加水分解性アル
コキシドを有する限り特に限定されず、２価以上の金属
が含まれる。このような金属には、例えば、遷移金属、
希土類金属、周期表ＩＩＩ〜Ｖ族の金属が挙げられる。
これらの金属アルコキシドは一種または二種以上混合し
て使用できる。好ましい金属は、周期表ＩＩＩｂ族また
はＩＶ族に属する金属である場合が多い。周期表ＩＩＩ
ｂ族に属する金属には、例えば、Ａｌなどが含まれ、周
期表ＩＶ族に属する金属には、例えば、ＩＶａ族に属す
るＴｉ，Ｚｒなど、ＩＶｂ族に属するＳｉなどが含まれ
る。Ｒはアルキル基を示し、例えばメチル基、エチル
基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソ
ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが含まれる。こ
れら金属アルコキシドに水を反応させることによって、
加水分解、縮合反応が起こり、金属酸化物ゾル溶液が得
られる。この際、加水分解、縮合反応を制御するために
酸や塩基の触媒を水中に添加したものを用いてもよい。
さらに、加水分解反応速度を抑制するために、水との反
応の前に金属アルコキシドにキレート化剤を反応させた
ものを用いてもよい。キレート化剤には、アセチルアセ
トンなどのβジケトン類、エトキシエタノールなどのア
ルコキシエタノールやアミン類、カルボン酸類を用いる
ことができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００１２】〔実施例１〕テトラエトキシシラン５．２
ｇを３０ｇのエタノールに溶解し、０．２５Ｍ塩酸を
４．５ｇ添加し、室温で攪拌した。このゾル液をシリコ
ンウェハ上にスピンコートし、６０℃で３０分間乾燥し
てシリカゾル膜を形成した。これを２０ｍＬの水を入れ
たオートクレーブの中に水と直接接触させないように置
き、１８０℃で２４時間加熱しシリカ薄膜を作製した。
ｇを３０ｇのエタノールに溶解し、０．２５Ｍ塩酸を
４．５ｇ添加し、室温で攪拌した。このゾル液をシリコ
ンウェハ上にスピンコートし、６０℃で３０分間乾燥し
てシリカゾル膜を形成した。これを２０ｍＬの水を入れ
たオートクレーブの中に水と直接接触させないように置
き、１８０℃で２４時間加熱しシリカ薄膜を作製した。
【００１３】〔実施例２〕上記実施例１と同様のプロセ
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理温度を１００℃
に変えてシリカ薄膜を作製した。
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理温度を１００℃
に変えてシリカ薄膜を作製した。
【００１４】〔実施例３〕上記実施例１と同様のプロセ
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理温度を６０℃に
変えてシリカ薄膜を作製した。
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理温度を６０℃に
変えてシリカ薄膜を作製した。
【００１５】〔実施例４〕上記実施例１と同様のプロセ
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理時間を４８時間
に変えてシリカ薄膜を作製した。
スによりシリカゾル膜を形成し、熱処理時間を４８時間
に変えてシリカ薄膜を作製した。
【００１６】〔実施例５〕テトライソプロポキシチタン
２．８ｇを６０ｇのエタノールに溶解し、０．５Ｍ塩酸
を０．９ｇ添加し、室温で攪拌した。このゾル液をシリ
コンウェハ上にスピンコートし、６０℃で３０分乾燥し
てチタニアゾル膜を形成した。これを２０ｍＬの水を入
れたオートクレーブの中に水と直接接触させないように
置き、１８０℃で２４時間加熱しチタニア薄膜を作製し
た。
２．８ｇを６０ｇのエタノールに溶解し、０．５Ｍ塩酸
を０．９ｇ添加し、室温で攪拌した。このゾル液をシリ
コンウェハ上にスピンコートし、６０℃で３０分乾燥し
てチタニアゾル膜を形成した。これを２０ｍＬの水を入
れたオートクレーブの中に水と直接接触させないように
置き、１８０℃で２４時間加熱しチタニア薄膜を作製し
た。
【００１７】〔実施例６〕上記実施例５と同様のプロセ
スによりチタニアゾル膜を形成し、熱処理温度を１００
℃に変えてチタニア薄膜を作製した。
スによりチタニアゾル膜を形成し、熱処理温度を１００
℃に変えてチタニア薄膜を作製した。
【００１８】〔比較例１〕上記実施例１と同様のプロセ
スによりシリカゾル膜を形成し、大気中１８０℃で２４
時間熱処理を行いシリカ薄膜を作製した。
スによりシリカゾル膜を形成し、大気中１８０℃で２４
時間熱処理を行いシリカ薄膜を作製した。
【００１９】〔比較例２〕上記実施例５と同様のプロセ
スによりチタニアゾル膜を形成し、大気中１８０℃で２
４時間熱処理を行いチタニア薄膜を作製した。
スによりチタニアゾル膜を形成し、大気中１８０℃で２
４時間熱処理を行いチタニア薄膜を作製した。
【００２０】〔試験例〕実施例１〜６ならびに比較例１
および２において、それぞれ膜厚と屈折率をエリプソメ
ーター（Ｍｉｚｏｊｉｒｉ Ｋｏｇａｋｕ ＤＨＡ−Ｘ
Ａ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ使用）により測定した。
結果を表１および表２に示す。
および２において、それぞれ膜厚と屈折率をエリプソメ
ーター（Ｍｉｚｏｊｉｒｉ Ｋｏｇａｋｕ ＤＨＡ−Ｘ
Ａ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ使用）により測定した。
結果を表１および表２に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】以上の結果より、シリカ膜でもチタニア膜
でも、水蒸気雰囲気下で、６０℃以上１８０℃以下の温
度で熱処理することによって膜厚が薄く、屈折率の高い
膜が得られることがわかった。すなわち、緻密な膜が得
られることがわかった。一方、大気中で熱処理した膜で
は、膜厚が厚く、屈折率の低い膜が得られ、緻密な膜が
得られないことがわかった。
でも、水蒸気雰囲気下で、６０℃以上１８０℃以下の温
度で熱処理することによって膜厚が薄く、屈折率の高い
膜が得られることがわかった。すなわち、緻密な膜が得
られることがわかった。一方、大気中で熱処理した膜で
は、膜厚が厚く、屈折率の低い膜が得られ、緻密な膜が
得られないことがわかった。
【００２４】
【発明の効果】請求項１および請求項２に係る発明の製
造方法を用いることにより、低温の熱処理によって、基
板上に緻密な金属酸化物薄膜を形成することが可能であ
る。
造方法を用いることにより、低温の熱処理によって、基
板上に緻密な金属酸化物薄膜を形成することが可能であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属酸化物ゲル膜を水蒸気雰囲気下、４
７ｋＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力、６０℃以上１８０℃
以下の温度で熱処理することを特徴とする金属酸化物薄
膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記金属酸化物ゲル膜は、一般式Ｍ（Ｏ
Ｒ）ｎの金属アルコキシドを加水分解して得られた溶液
を塗工し乾燥して得たゲル膜であることを特徴とする請
求項１に記載の金属酸化物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29130896A JPH1087304A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 金属酸化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29130896A JPH1087304A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 金属酸化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1087304A true JPH1087304A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17767226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29130896A Pending JPH1087304A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 金属酸化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1087304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1195799A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-10 | Chung-Hsin Lu | High pressure process for the formation of crystallized ceramic films at low temperatures |
| JP2003054950A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-02-26 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 金属酸化物系薄膜の製造方法および有機−無機複合傾斜材料の製造方法 |
| US8883617B2 (en) | 2010-09-13 | 2014-11-11 | Panasonic Corporation | Method for manufacturing a metal oxide semiconductor |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP29130896A patent/JPH1087304A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1195799A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-10 | Chung-Hsin Lu | High pressure process for the formation of crystallized ceramic films at low temperatures |
| JP2003054950A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-02-26 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 金属酸化物系薄膜の製造方法および有機−無機複合傾斜材料の製造方法 |
| US8883617B2 (en) | 2010-09-13 | 2014-11-11 | Panasonic Corporation | Method for manufacturing a metal oxide semiconductor |
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