JP2008004269A - Coating composition for forming high dielectric thin film and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】MOD法によるペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその効率的な製造方法を提供する。
【解決手段】特定の混合液を用いてアルカリ土類金属元素の所定濃度の有機酸塩液(A)を調製する工程、特定の有機溶剤を用いてチタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の所定濃度のアルコキシド液(B)を調製する工程、有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)を用いて複合有機酸塩液(C)を合成する工程、及び複合有機酸塩液(C)を所定濃度に濃縮させた後、希釈して、所定濃度に調整する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】なしA high dielectric material capable of forming a dielectric thin film having no cracks, small film shrinkage, and excellent dielectric characteristics in the formation of a high dielectric thin film made of a perovskite type dielectric material by the MOD method. A coating composition for forming a thin film and an efficient production method thereof are provided.
A step of preparing an organic acid salt solution (A) having a predetermined concentration of an alkaline earth metal element using a specific mixed solution, selected from the group consisting of titanium, tin and zirconium using a specific organic solvent. A step of preparing an alkoxide liquid (B) having a predetermined concentration of at least one element, a step of synthesizing a composite organic acid salt liquid (C) using the organic acid salt liquid (A) and the alkoxide liquid (B), and a composite The method includes a step of concentrating the organic acid salt solution (C) to a predetermined concentration and then diluting to adjust to a predetermined concentration.
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Description
本発明は、高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその製造方法に関し、さらに詳しくは、有機酸塩熱分解法(以下、MOD法と呼称する場合がある。)によるペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる塗布液とその効率的な製造方法に関する。これによって、薄膜コンデンサ及び半導体集積回路装置の容量絶縁膜、DRAMのキャパシタ材料等、電子デバイスにおける様々な用途のキャパシタ材料等に有効な、誘電率の高い薄膜を形成する際に塗布液として用いられるが高誘電体薄膜形成用塗布組成物得られる。 The present invention relates to a coating composition for forming a high dielectric thin film and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a coating composition comprising a perovskite type dielectric material obtained by an organic acid salt pyrolysis method (hereinafter sometimes referred to as a MOD method). The present invention relates to a coating liquid capable of forming a dielectric thin film that is free from cracks, has a small film shrinkage, and has excellent dielectric characteristics in forming a dielectric thin film, and an efficient manufacturing method thereof. As a result, it is used as a coating liquid when forming a thin film having a high dielectric constant that is effective for capacitor materials for various applications in electronic devices such as thin film capacitors and capacitive insulating films of semiconductor integrated circuit devices, DRAM capacitor materials, etc. Thus, a coating composition for forming a high dielectric thin film is obtained.
近年、コンデンサ素子の小型化、また半導体集積回路の高集積化に伴い、薄膜コンデンサ及び半導体集積回路装置の容量絶縁膜、DRAMのキャパシタ材料等に使用されるキャパシタ絶縁膜としては、誘電率の高い物質が求められている。このような高誘電率を有する物質としては、ペロブスカイト型の結晶構造を持つ複合酸化物が知られている。例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム((Ba、Sr)TiO3)等、もしくは、前記複合酸化物を主成分とし、さらにBaサイトにマグネシウムを、Tiサイトにスズ、ジルコニウムを置換したペロブスカイト型複合酸化物が注目されている。 In recent years, with the miniaturization of capacitor elements and the high integration of semiconductor integrated circuits, capacitor insulating films used for capacitor insulating films of thin film capacitors and semiconductor integrated circuit devices, capacitor materials of DRAMs, etc. have a high dielectric constant. Substances are sought. As such a material having a high dielectric constant, a composite oxide having a perovskite crystal structure is known. For example, barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), barium strontium titanate ((Ba, Sr) TiO 3 ), or the like, or the composite oxide as a main component Further, perovskite type composite oxides in which magnesium is substituted at the Ba site and tin and zirconium are substituted at the Ti site are attracting attention.
また、このような高誘電率を有する物質の薄膜形成法としては、スパッタリング法、ゾルゲル法、MOD法、CVD法等が行なわれている。しかしながら、スパッタリング法及びCVD法には、いずれも装置が複雑であり、また、膜形成速度が遅いという欠点を有する上に膜を形成することできる面積が小さいため、大面積の膜を得ることができないという問題点がある。これに対して、ゾルゲル法又はMOD法では、熱分解によりペロブスカイト型複合酸化物を形成する化合物を含有する液状材料を基板上に塗布し焼成するという比較的単純なプロセスにより、安価な設備で大面積の薄膜が得られるという利点があり、工業的に量産性に優れた有望な方法である。 Further, as a method for forming a thin film of a substance having such a high dielectric constant, a sputtering method, a sol-gel method, a MOD method, a CVD method or the like is performed. However, both the sputtering method and the CVD method have a complicated apparatus and have a drawback that the film formation speed is slow, and the area on which the film can be formed is small, so that a film with a large area can be obtained. There is a problem that it is not possible. On the other hand, in the sol-gel method or the MOD method, a relatively simple process of applying a liquid material containing a compound that forms a perovskite-type composite oxide by thermal decomposition on a substrate and baking the substrate is large in an inexpensive facility. There is an advantage that a thin film having an area can be obtained, and this is a promising method that is industrially excellent in mass productivity.
従来、ゾルゲル法又はMOD法に用いられる高誘電体薄膜形成用塗布組成物について、例えば、次の(イ)〜(ハ)が提案されている。
(イ)バリウム及びチタンの金属石鹸を使用する(例えば、特許文献1参照。)。
(ロ)酢酸バリウム等のカルボン酸バリウム塩と、チタンイソプロポキシドの原料をエチレングリコールモノメチルエーテルを含む有機溶媒に溶解し、これを加水分解してチタン酸バリウム薄膜形成用組成物とする(例えば、特許文献2参照。)。
(ハ) カルボン酸バリウム塩、カルボン酸ストロンチウム塩、及びチタンイソプロポキシドを原料としてエステルとした有機溶媒に溶解し、チタン酸バリウムストロンチウム薄膜形成用組成物とする(例えば、特許文献3参照。)。
Conventionally, for example, the following (a) to (c) have been proposed for coating compositions for forming a high dielectric thin film used in the sol-gel method or the MOD method.
(A) Barium and titanium metal soap is used (for example, refer to Patent Document 1).
(B) A barium carboxylate salt such as barium acetate and a raw material of titanium isopropoxide are dissolved in an organic solvent containing ethylene glycol monomethyl ether and hydrolyzed to obtain a composition for forming a barium titanate thin film (for example, , See Patent Document 2).
(C) Barium strontium carboxylate, strontium carboxylate, and titanium isopropoxide are dissolved in an organic solvent as an ester to form a composition for forming a barium strontium titanate thin film (see, for example, Patent Document 3). .
しかしながら、これらの提案においては、多くの技術的課題があり、実用上の問題があった。例えば、(イ)では、焼成での金属石鹸の熱分解時にバリウム及びストロンチウムの炭酸塩は生成されないが、有機成分の揮発による重量変化が大きいため、形成される薄膜にクラックが発生したり、膜の収縮が大きくなるという問題が生じる。また、(ロ)では、原料にカルボン酸塩を用いるため、焼成での結晶化の際に800℃を超える高温が必要である。これにより、絶縁性の悪化が避けられず、リーク電流が大きいために実用化には至っていない。この悪化原因は、高温焼成による膜の急激な収縮、或いは下地電極との反応等により、薄膜内に微小なクラック又はボイドが発生するためと考えられる。また、(ハ)では、溶剤にエステルを用いることで、有機成分の揮発による重量変化は小さく、クラックの発生及び膜の収縮は生じにくい。しかしながら、高価なカルボン酸バリウム塩、カルボン酸ストロンチウム塩を用いなければならないこと、下地電極に金属膜を用いた場合に濡れ性が悪く塗膜の均一性が得られにくいこと、さらに溶剤がエステルのみであると外気による保存性が悪化してしまうこと等の問題があった。 However, these proposals have many technical problems and practical problems. For example, in (i), barium and strontium carbonates are not produced during pyrolysis of metal soap during firing, but the weight change due to volatilization of organic components is large, so cracks occur in the formed thin film, There arises a problem that the shrinkage of the resin becomes large. In (b), since a carboxylate is used as a raw material, a high temperature exceeding 800 ° C. is required for crystallization during firing. As a result, deterioration of insulation is unavoidable, and since leakage current is large, it has not been put into practical use. The cause of this deterioration is considered to be that micro cracks or voids are generated in the thin film due to rapid shrinkage of the film due to high-temperature firing or reaction with the base electrode. In (c), by using an ester as the solvent, the change in weight due to the volatilization of the organic component is small, and cracking and film shrinkage are unlikely to occur. However, expensive barium carboxylate and strontium carboxylate must be used, when a metal film is used for the base electrode, the wettability is poor and it is difficult to obtain a uniform coating film, and the solvent is only an ester. When it is, there existed problems, such as that the preservability by external air will deteriorate.
以上のように、ペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成に用いられる塗布液においては、液の保存性、形成される膜のクラックの発生、膜の収縮等の課題をクリアしなければならず、これらを全て満足させ、かつ高い誘電特性を達成することは難しいとされていた。 As described above, in the coating liquid used for forming a high dielectric thin film made of a perovskite-type dielectric material, problems such as liquid storage stability, generation of cracks in the formed film, and film shrinkage must be cleared. However, it was difficult to satisfy all of these requirements and achieve high dielectric properties.
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、MOD法によるペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその効率的な製造方法を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to form a high dielectric thin film made of a perovskite-type dielectric material by the MOD method. Another object of the present invention is to provide a coating composition for forming a high dielectric thin film capable of forming a dielectric thin film and an efficient production method thereof.
本発明者らは、上記目的を達成するために、ペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜を形成する際に用いる高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその製造方法について、鋭意研究を重ねた結果、アルカリ土類金属元素と、チタン、スズ又はジルコニウムから選ばれる少なくとも1種とを含有し、熱分解により上記ペロブスカイト型複合酸化物を形成する複合有機酸塩を含有する有機溶剤(以下、複合有機酸塩液と呼称する場合がある。)を高誘電体薄膜形成用塗布組成物とすること、及び複合アルコキシド液を製造する際に、金属分のソースとして用いるアルカリ土類金属元素、チタン、スズ又はジルコニウム等の原料形態、これらを溶解しかつ生成された金属アルコキシドを安定化させる有機溶剤等の種類の選別、及び複合有機酸塩液の合成条件が重要であることを見出した。
なお、金属アルコキシドは、一般式:M(OR )n(ただし、式中Rは直鎖状又は分岐状アルキル基を、式中Mは金属元素を表す。また、式中nは2又は4である。)で表され、例えば、チタンアルコキシドの化学式はTi(OR )4である。
In order to achieve the above object, the present inventors have conducted extensive research on a coating composition for forming a high dielectric thin film used for forming a high dielectric thin film made of a perovskite dielectric material and a method for producing the same. As a result, an organic solvent containing a complex organic acid salt (hereinafter referred to as a composite) containing an alkaline earth metal element and at least one selected from titanium, tin, or zirconium and forming the perovskite complex oxide by thermal decomposition. An organic acid salt solution)) as a coating composition for forming a high dielectric thin film, and when producing a composite alkoxide solution, an alkaline earth metal element used as a metal source, titanium, Raw material forms such as tin or zirconium, selection of types such as organic solvents that dissolve these and stabilize the generated metal alkoxide, and complex organic acid salt solution Synthesis conditions are found to be important.
The metal alkoxide is represented by the general formula: M (OR 3) n (wherein R represents a linear or branched alkyl group, M represents a metal element, and n is 2 or 4) For example, the chemical formula of titanium alkoxide is Ti (OR 3) 4 .
すなわち、適切な形態の原料をエーテル、アルコール、エステル等の有機溶剤及びカルボン酸中に溶解し、アルカリ土類金属元素有機酸塩を含有する所定濃度の有機酸塩液とチタン、スズ又はジルコニウムから選ばれる少なくとも1種の金属のアルコキシドを含有する所定濃度のアルコキシド液を別途調製した後に、これら金属アルコキシド液を混合してペロブスカイト型誘電物質形成用の複合有機酸塩液を合成し、さらにこの複合有機酸塩液を一旦所定濃度に濃縮した後、所定濃度に再調整する方法によって、塗布液の溶解性、塗膜性、保存性等を満足させることができ、これにより、MOD法による誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物が効率的かつ安定的に製造されることを見出し、本発明を完成した。 That is, a raw material in an appropriate form is dissolved in an organic solvent such as ether, alcohol, ester, and carboxylic acid, and an organic acid salt solution having a predetermined concentration containing an alkaline earth metal element organic acid salt and titanium, tin, or zirconium. After separately preparing an alkoxide liquid having a predetermined concentration containing at least one selected metal alkoxide, these metal alkoxide liquids are mixed to synthesize a composite organic acid salt liquid for forming a perovskite-type dielectric material. The concentration of the organic acid salt solution is once concentrated to a predetermined concentration and then readjusted to the predetermined concentration, so that the solubility of the coating solution, coating properties, storage stability, etc. can be satisfied. In the formation of thin films, high dielectrics that can form dielectric thin films with no cracks, small film shrinkage, and excellent dielectric properties It found that thin film-forming coating composition is prepared efficiently and stably, and completed the present invention.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。
(1)バリウム、ストロンチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素の金属、そのアルコキシド又はカルボン酸塩を、エーテル系溶剤及び/又はアルコール系溶剤と、カルボン酸又はそれを含むエステル系溶剤とからなる混合液に添加した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜110℃の温度で加熱処理して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lの有機酸塩液(A)を調製する工程、
(2)チタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のアルコキシド又はカルボン酸塩を、エステル系溶剤中に添加して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lのアルコキシド液(B)を調製する工程、
(3)有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)とを、前者に含まれる金属元素の合計量と後者に含まれる金属元素の合計量とがモル比で等しくなるような配合割合で混合した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜130℃の温度で加熱処理して複合有機酸塩液(C)を合成する工程、
(4)得られた複合有機酸塩液(C)を、窒素又は不活性ガス雰囲気下80〜125℃の温度で加熱処理し、それにより上記複合アルコキシド化反応を促進させながら、金属元素濃度が1.0〜1.6mol/Lになるように濃縮させた後、さらに、アルコール系溶剤とエステル系溶剤とを添加して、金属元素濃度を0.2〜0.4mol/Lに希釈する工程、
That is, according to the first invention of the present invention, there is provided a method for producing a coating composition for forming a high dielectric thin film, comprising the following steps (1) to (4).
(1) At least one metal of an alkaline earth metal element selected from the group consisting of barium, strontium, magnesium and calcium, an alkoxide or a carboxylate thereof, an ether solvent and / or an alcohol solvent, a carboxylic acid or After being added to a mixed solution comprising an ester solvent containing the same, heat treatment is performed at a temperature of 80 to 110 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. Preparing an organic acid salt solution (A),
(2) An alkoxide or carboxylate of at least one element selected from the group consisting of titanium, tin and zirconium is added to an ester solvent, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. A step of preparing an alkoxide liquid (B),
(3) The organic acid salt solution (A) and the alkoxide solution (B) are mixed in such a proportion that the total amount of metal elements contained in the former and the total amount of metal elements contained in the latter are equal in molar ratio. A step of synthesizing a complex organic acid salt solution (C) by mixing at a temperature of 80 to 130 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere after mixing,
(4) The obtained complex organic acid salt solution (C) is heat-treated at a temperature of 80 to 125 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, thereby promoting the complex alkoxidation reaction, while the metal element concentration is increased. Step of diluting the metal element concentration to 0.2 to 0.4 mol / L by adding an alcohol solvent and an ester solvent after concentrating to 1.0 to 1.6 mol / L ,
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、(1)の工程において、エーテル系溶剤及び/又はアルコール系溶剤と、カルボン酸又はそれを含むエステル系溶剤との配合割合は、容積比で2:3〜3:2であることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to the second invention of the present invention, in the first invention, in the step (1), the blending ratio of the ether solvent and / or alcohol solvent and the carboxylic acid or the ester solvent containing it is used. Provides a method for producing a coating composition for forming a high dielectric thin film, wherein the volume ratio is from 2: 3 to 3: 2.
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、(1)の工程において、エーテル系溶剤は、メチルセロソルブ又はエチルセロソルブであり、アルコール系溶剤は、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール及びメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、カルボン酸は、2−エチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸、及び3−メチルペンタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、さらに、エステル系溶剤は、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、及び酢酸イソペンチルからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to a third invention of the present invention, in the first invention, in the step (1), the ether solvent is methyl cellosolve or ethyl cellosolve, and the alcohol solvent is 1-propanol, 2- And at least one selected from the group consisting of propanol, 1-butanol, 2-butanol and methanol, and the carboxylic acid is selected from the group consisting of 2-ethylhexanoic acid, 3-ethylhexanoic acid, and 3-methylpentanoic acid. And the ester-based solvent is at least one selected from the group consisting of ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, and isopentyl acetate. A method for producing a coating composition is provided.
また、本発明の第4の発明によれば、第3の発明において、エーテル系溶剤は、メチルセロソルブであり、アルコール系溶剤は、2−プロパノール又は1−ブタノールであり、カルボン酸は、2−エチルヘキサン酸であり、さらに、エステル系溶剤は、酢酸n−ブチル又は酢酸イソペンチルであることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to the fourth invention of the present invention, in the third invention, the ether solvent is methyl cellosolve, the alcohol solvent is 2-propanol or 1-butanol, and the carboxylic acid is 2- There is provided a method for producing a coating composition for forming a high dielectric thin film, which is ethylhexanoic acid and the ester solvent is n-butyl acetate or isopentyl acetate.
また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、(2)の工程において、エステル系溶剤は、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル及び酢酸イソペンチルからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, in the first aspect, in the step (2), the ester solvent is selected from the group consisting of ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate and isopentyl acetate. There is provided a method for producing a coating composition for forming a high dielectric thin film, which is at least one kind.
また、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、(3)の工程において、加熱時間は2〜10時間であることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the coating composition for forming a high dielectric thin film according to the first aspect, wherein the heating time is 2 to 10 hours in the step (3). A manufacturing method is provided.
また、本発明の第7の発明によれば、第1の発明において、(4)の工程において、エステル系溶剤は、酢酸n−ブチル又は酢酸イソブチルであり、かつアルコール系溶剤は、2−プロパノール及び/又は1−ブタノールあることを特徴とする高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法が提供される。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, in the step (4), the ester solvent is n-butyl acetate or isobutyl acetate, and the alcohol solvent is 2-propanol. And / or 1-butanol. A method for producing a coating composition for forming a high dielectric thin film is provided.
また、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明の製造方法により得られる高誘電体薄膜形成用塗布組成物が提供される。 Moreover, according to the 8th invention of this invention, the coating composition for high dielectric material thin film formation obtained by the manufacturing method of the invention in any one of the 1st-7th is provided.
本発明の高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその製造方法は、MOD法によるペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物を、効率的かつ安定的に製造することができる方法であるので、その工業的価値は極めて大きい。 The coating composition for forming a high dielectric thin film according to the present invention and the method for producing the same are as follows. In the formation of a high dielectric thin film made of a perovskite type dielectric material by the MOD method, there is no occurrence of cracks, the film shrinkage is small, and the dielectric properties Since the coating composition for forming a high dielectric thin film capable of forming an excellent dielectric thin film can be efficiently and stably produced, its industrial value is extremely large.
以下、本発明の高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその製造方法を詳細に説明する。
本発明の高誘電体薄膜形成用塗布組成物の製造方法は、下記の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする。
(1)バリウム、ストロンチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素の金属、そのアルコキシド又はカルボン酸塩を、エーテル系溶剤及び/又はアルコール系溶剤と、カルボン酸又はそれを含むエステル系溶剤とからなる混合液に添加した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜110℃の温度で加熱処理して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lの有機酸塩液(A)を調製する工程、
(2)チタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のアルコキシド又はカルボン酸塩を、エステル系溶剤中に添加して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lのアルコキシド液(B)を調製する工程、
(3)有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)とを、前者に含まれる金属元素の合計量と後者に含まれる金属元素の合計量とがモル比で等しくなるような配合割合で混合した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜130℃の温度で加熱処理して複合有機酸塩液(C)を合成する工程、
(4)得られた複合有機酸塩液(C)を、窒素又は不活性ガス雰囲気下80〜125℃の温度で加熱処理し、それにより上記複合アルコキシド化反応を促進させながら、金属元素濃度が1.0〜1.6mol/Lになるように濃縮させた後、さらに、アルコール系溶剤とエステル系溶剤とを添加して、金属元素濃度を0.2〜0.4mol/Lに希釈する工程、
Hereinafter, the coating composition for forming a high dielectric thin film of the present invention and the production method thereof will be described in detail.
The manufacturing method of the coating composition for high dielectric thin film formation of this invention is characterized by including the process of following (1)-(4).
(1) At least one metal of an alkaline earth metal element selected from the group consisting of barium, strontium, magnesium and calcium, an alkoxide or a carboxylate thereof, an ether solvent and / or an alcohol solvent, a carboxylic acid or After being added to a mixed solution comprising an ester solvent containing the same, heat treatment is performed at a temperature of 80 to 110 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. Preparing an organic acid salt solution (A),
(2) An alkoxide or carboxylate of at least one element selected from the group consisting of titanium, tin and zirconium is added to an ester solvent, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. A step of preparing an alkoxide liquid (B),
(3) The organic acid salt solution (A) and the alkoxide solution (B) are mixed in such a proportion that the total amount of metal elements contained in the former and the total amount of metal elements contained in the latter are equal in molar ratio. A step of synthesizing a complex organic acid salt solution (C) by mixing at a temperature of 80 to 130 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere after mixing,
(4) The obtained complex organic acid salt solution (C) is heat-treated at a temperature of 80 to 125 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, thereby promoting the complex alkoxidation reaction, while the metal element concentration is increased. Step of diluting the metal element concentration to 0.2 to 0.4 mol / L by adding an alcohol solvent and an ester solvent after concentrating to 1.0 to 1.6 mol / L ,
本発明の製造方法において、上記工程の手順に従って行なうことが重要である。この手順が違うと、得られる塗布液の安定性が劣ったり、膜形成の際の焼成時に構成金属が揮発して膜組成が液組成からずれてしまうことが起こる。 In the production method of the present invention, it is important to carry out according to the procedure of the above steps. If this procedure is different, the stability of the resulting coating solution may be inferior, or the constituent metals may volatilize during firing during film formation, causing the film composition to deviate from the liquid composition.
本発明の製造方法の(1)の工程は、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素の金属、そのアルコキシド又はカルボン酸塩を、エーテル系溶剤(以下、エーテルと略称する場合がある。)及び/又はアルコール系溶剤(以下、アルコールと略称する場合がある。)と、カルボン酸又はそれを含むエステル系溶剤(以下、エステルと略称する場合がある。)とからなる混合液に添加した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜110℃の温度で加熱処理して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lの有機酸塩液(A)を調製する工程である。 The step (1) of the production method of the present invention comprises at least one alkali earth metal element metal selected from the group consisting of barium, strontium, magnesium and calcium, an alkoxide or carboxylate thereof, an ether solvent ( Hereinafter, it may be abbreviated as ether) and / or an alcohol solvent (hereinafter sometimes abbreviated as alcohol) and a carboxylic acid or an ester solvent containing it (hereinafter abbreviated as ester). )), And then heat-treated in a nitrogen or inert gas atmosphere at a temperature of 80 to 110 ° C. to form an organic acid salt solution having a metal element concentration of 0.2 to 0.8 mol / L. This is a process for preparing (A).
上記(1)の工程では、原料形態、並びに有機溶剤等とその配合比を選ぶことにより、有機酸塩液(A)中のの金属の溶解性と保存性、さらに高誘電体薄膜形成用塗布組成物の塗膜性、及び膜欠陥の原因となる揮発又は分解性等を満足させる効果が得られる。
例えば、エステル及びエーテルは加えることで、液の安定性が向上する。特に、エステルは液に加えることで塗膜性を向上させる効果がある。
In the step (1), by selecting the raw material form, the organic solvent, and the blending ratio thereof, the solubility and storage stability of the metal in the organic acid salt solution (A), and the coating for forming a high dielectric thin film The effect of satisfying the coating properties of the composition and the volatility or decomposability that causes film defects can be obtained.
For example, the stability of the liquid is improved by adding an ester and an ether. In particular, the ester has the effect of improving the coating properties by being added to the liquid.
ここで、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム及びカルシウム等のアルカリ土類金属元素の原料として金属を用いて、2−プロパノール又はメチルセロソルブで溶解する場合、溶解度が高く、かつ水混和性の低いカルボン酸又はエステルを適量混合しておけば、その一部は金属アルコキシドのアルキル基と置換反応し安定した有機酸塩液が調製される。 Here, when a metal is used as a raw material for alkaline earth metal elements such as barium, strontium, magnesium and calcium, and is dissolved in 2-propanol or methyl cellosolve, the carboxylic acid or ester having high solubility and low water miscibility If an appropriate amount of is mixed, a part of it will undergo substitution reaction with the alkyl group of the metal alkoxide to prepare a stable organic acid salt solution.
また、カルボン酸塩としては、特に限定されるものではないが、酢酸バリウム、酢酸カルシウム、エチルヘキサン酸カルシウム等の低級カルボン酸塩が好ましい。これらを原料とする場合、その多くは低級アルコールに溶解しにくいため、カルボン酸、又はエステルとカルボン酸で溶解した後、アルコールで希釈して用いる。 Further, the carboxylate is not particularly limited, but a lower carboxylate such as barium acetate, calcium acetate, calcium ethylhexanoate is preferable. When these are used as raw materials, many of them are difficult to dissolve in lower alcohols, so they are dissolved in carboxylic acid or ester and carboxylic acid and then diluted with alcohol.
また、アルコキシドとしては、特に限定されるものではなく、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、ブトキシド等が挙げられるが、特に、適当な反応速度であることから、イソプロポキシド又はブトキシドを用いるのが好ましい。これらを原料とする場合、高級アルコール、カルボン酸、エステル、またはその混合溶媒が好適に使用できる。なお、低級アルコールは水分を含むために不安定化するため好ましくない。 Further, the alkoxide is not particularly limited, and examples thereof include methoxide, ethoxide, isopropoxide, butoxide and the like, but it is particularly preferable to use isopropoxide or butoxide because of an appropriate reaction rate. . When these are used as raw materials, higher alcohols, carboxylic acids, esters, or mixed solvents thereof can be suitably used. In addition, since lower alcohol contains water | moisture content and becomes unstable, it is not preferable.
上記(1)の工程において、混合液中のエーテル及び/又はアルコールと、カルボン酸及びエステルとの配合割合としては、特に限定されるものではなく、容積比で2:3〜3:2であることが好ましい。すなわち、配合割合がこの範囲外になると、溶解が不十分となり、未溶解物が発生しやすくなり、これにより沈殿が生成して液が不安定になるため好ましくない。これにより、液安定性は高まるので、即座にアルコキシド液(B)と混合してペロブスカイト型誘電物質を合成しなくとも、密閉容器に入れておけば3ヶ月間はまったく変化がないものが得られる。ただし、カルボン酸を加えず、例えばアルコールとエステルとの混合溶剤であると、金属の溶解度が低く、かつ液の保存性が劣る。 In the step (1), the blending ratio of the ether and / or alcohol, the carboxylic acid and the ester in the mixed solution is not particularly limited, and the volume ratio is 2: 3 to 3: 2. It is preferable. That is, if the blending ratio is outside this range, dissolution is insufficient and undissolved substances are likely to be generated, which is not preferable because precipitation occurs and the liquid becomes unstable. As a result, the stability of the liquid is increased, and even if it is not immediately mixed with the alkoxide liquid (B) to synthesize the perovskite type dielectric material, it can be obtained in a sealed container without any change for 3 months. . However, when no carboxylic acid is added, for example, a mixed solvent of alcohol and ester, the solubility of the metal is low and the storage stability of the liquid is poor.
これに対して、エーテル、アルコール、カルボン酸又はエステル等の有機溶剤を単独で、或いは本発明の条件以外の任意に組合わせて用いると、上記効果が得られない。
例えば、バリウム、ストロンチウム、マグネシウム、カルシウム等アルカリ土類金属元素の原料として金属を用いた場合、アルコール又はエーテルに容易に溶解するが、得られるアルコキシド液は水に対する安定性が欠けるため、外気に晒すことができず、また保存性が悪いという問題がある。一般的には、これにジケトン類であるアセチルアセトン、アセト酢酸エチル等を金属アルコキシドと等モル量加えることにより、液の安定性を高めることが行なわれるが、誘電体薄膜の下地電極である金属膜とのぬれ性が悪く、また膜焼成時にクラックが生じて膜密度が低下するという問題がある。
On the other hand, when an organic solvent such as ether, alcohol, carboxylic acid or ester is used alone or in any combination other than the conditions of the present invention, the above effects cannot be obtained.
For example, when metals are used as raw materials for alkaline earth metal elements such as barium, strontium, magnesium, calcium, etc., they are easily dissolved in alcohol or ether, but the resulting alkoxide solution lacks stability against water and is therefore exposed to the open air. There is a problem that it cannot be stored and storage stability is poor. In general, by adding an equimolar amount of diketone acetylacetone, ethyl acetoacetate and the like to the metal alkoxide, the stability of the liquid is improved. However, the metal film which is the base electrode of the dielectric thin film There is a problem that the wettability of the film is poor, and cracks are generated during film baking, resulting in a decrease in film density.
また、低級カルボン酸塩を原料とした場合、前述したように、その多くは低級アルコールに溶解しにくいため、一般的には、エステル又はカルボン酸を用いて溶解される。しかしながら、エステルだけを用いると、カルボン酸塩の溶解度が低いため、保存時に粒子が析出する。さらに、誘電体薄膜の下地電極である金属膜とのぬれ性が悪く、均一な膜が得られないという問題がある。一方、カルボン酸は、溶解性が高く、かつ水混和性も低いために保存性を安定させる有用な有機溶剤であるが、加熱により揮発除去されにくい。したがって、カルボン酸を多量に用いると、膜形成時に有機成分が残留する。エステルとカルボン酸の混合溶液にしても同様である。 In addition, when a lower carboxylate is used as a raw material, as described above, many of them are difficult to dissolve in a lower alcohol, so that they are generally dissolved using an ester or a carboxylic acid. However, when only an ester is used, particles are precipitated during storage because of the low solubility of the carboxylate. Furthermore, there is a problem that the wettability with the metal film as the base electrode of the dielectric thin film is poor and a uniform film cannot be obtained. On the other hand, carboxylic acid is a useful organic solvent that stabilizes storage stability because it has high solubility and low water miscibility, but it is difficult to volatilize and remove by heating. Therefore, when a large amount of carboxylic acid is used, an organic component remains during film formation. The same applies to a mixed solution of an ester and a carboxylic acid.
また、上記(1)の工程で用いるエーテル、アルコール、カルボン酸又はエステルとしては、特に限定されるものではないが、原料の溶解性、有機酸塩液の安定性、膜形成時の塗布性、膜熱処理時の揮発又は分解性が良好でないと膜の誘電特性が悪化するため、それらの最適化を図るため選定することできる。 In addition, the ether, alcohol, carboxylic acid or ester used in the step (1) is not particularly limited, but the solubility of the raw material, the stability of the organic acid salt solution, the coatability during film formation, If the volatilization or decomposability at the time of film heat treatment is not good, the dielectric properties of the film will deteriorate, so it can be selected to optimize them.
上記(1)の工程において用いるエーテルとしては、沸点が200℃以下であるメチルセロソルブ又はエチルセロソルブが好ましく、メチルセロソルブがより好ましい。 As the ether used in the step (1), methyl cellosolve or ethyl cellosolve having a boiling point of 200 ° C. or less is preferable, and methyl cellosolve is more preferable.
上記(1)の工程において用いるアルコールとしては、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール及びメタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、2−プロパノール及び1−ブタノールがより好ましい。すなわち、使用するアルコールの沸点としては、80〜160℃が好ましく、80〜130℃がより好ましい。すなわち、沸点が160℃以下のものを混合することで、形成された膜の熱処理時の揮発又は分解性を向上させ、収縮及びクラックの少ない膜が得られる。しかしながら、沸点が80℃未満のアルコール溶剤を用いた場合、金属アルコキシド液を混合し加熱して複合有機酸塩液を合成する際に液濃度が変動して、合成が不安定になる。 The alcohol used in the step (1) is preferably at least one selected from the group consisting of 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and methanol, more preferably 2-propanol and 1-butanol. preferable. That is, the boiling point of the alcohol used is preferably from 80 to 160 ° C, more preferably from 80 to 130 ° C. That is, by mixing those having a boiling point of 160 ° C. or less, volatilization or decomposability at the time of heat treatment of the formed film is improved, and a film with less shrinkage and cracks can be obtained. However, when an alcohol solvent having a boiling point of less than 80 ° C. is used, when the metal alkoxide solution is mixed and heated to synthesize a composite organic acid salt solution, the concentration of the solution fluctuates and the synthesis becomes unstable.
上記(1)の工程において用いるカルボン酸としては、沸点が200℃以下であり、取り扱い性、溶解性及び安定性に優れる2−エチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸、及び3−メチルペンタン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のエチルヘキサン酸類が好ましく、2−エチルヘキサン酸がより好ましい。 The carboxylic acid used in the step (1) has a boiling point of 200 ° C. or lower, and is excellent in handleability, solubility and stability, from 2-ethylhexanoic acid, 3-ethylhexanoic acid, and 3-methylpentanoic acid. At least one ethylhexanoic acid selected from the group consisting of the above is preferred, and 2-ethylhexanoic acid is more preferred.
上記(1)の工程において用いるエステルとしては、沸点が200℃以下である酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、及び酢酸イソペンチルからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、酢酸n−ブチル又は酢酸イソペンチルがより好ましい。 The ester used in the step (1) is preferably at least one selected from the group consisting of ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, and isopentyl acetate having a boiling point of 200 ° C. or less. More preferred is isopentyl acetate.
上記(1)の工程において用いる加熱溶解条件としては、80〜100℃の温度で行なう。すなわち、加熱温度が80℃未満では、有機酸塩の形成が不十分である。一方、加熱温度が100℃を超えると、有機溶剤の揮発が活発になる。また、加熱時間としては、特に限定されるものではなく、2〜10時間が好ましく、有機酸塩の生成が十分に行なわれる時間が選ばれる。 The heating and melting conditions used in the step (1) are performed at a temperature of 80 to 100 ° C. That is, when the heating temperature is less than 80 ° C., the formation of the organic acid salt is insufficient. On the other hand, when heating temperature exceeds 100 degreeC, volatilization of the organic solvent will become active. Moreover, it does not specifically limit as heating time, 2 to 10 hours are preferable, and the time for the production | generation of organic acid salt is fully chosen is selected.
上記(1)の工程において得られる有機酸塩液(A)の金属元素濃度としては、0.2〜0.8mol/Lである。すなわち、金属元素濃度が0.2mol/L未満では、濃度が希薄なため生産性が低下し、一方金属元素濃度が0.8mol/Lを超えると、溶解が不十分になり液が安定しない問題がある。 The metal element concentration of the organic acid salt solution (A) obtained in the step (1) is 0.2 to 0.8 mol / L. That is, when the metal element concentration is less than 0.2 mol / L, the productivity is low because the concentration is dilute. On the other hand, when the metal element concentration exceeds 0.8 mol / L, the solution becomes insufficient and the solution is not stable. There is.
本発明の製造方法の(2)の工程は、チタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のアルコキシド又はカルボン酸塩を、エステル系溶剤中に添加後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に20〜60℃の温度で加熱して溶解し、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lのアルコキシド液(B)を調製する工程である。 The step (2) of the production method of the present invention comprises adding an alkoxide or carboxylate of at least one element selected from the group consisting of titanium, tin and zirconium into an ester solvent, and then adding nitrogen or an inert gas. It is a step of preparing an alkoxide liquid (B) having a metal element concentration of 0.2 to 0.8 mol / L by heating and melting at a temperature of 20 to 60 ° C. in an atmosphere.
上記(2)の工程において用いるアルコキシドとしては、特に限定されるものではなく、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、ブトキシド等が挙げられるが、特に、適当な反応速度であることから、イソプロポキシド又はブトキシドを用いるのが好ましい。
また、上記(2)の工程において用いるカルボン酸塩としては、特に限定されるものではなく、酢酸塩又はエチルヘキサン酸塩を用いることができる。
The alkoxide used in the step (2) is not particularly limited, and examples thereof include methoxide, ethoxide, isopropoxide, butoxide and the like. In particular, since the reaction rate is appropriate, isopropoxide or It is preferable to use butoxide.
In addition, the carboxylate used in the step (2) is not particularly limited, and acetate or ethylhexanoate can be used.
上記(2)の工程において用いる有機溶剤としては、エステル系溶剤、特に酢酸エステルを用いる。すなわち、アルコールを加えた混合溶液であると、徐々に白濁し沈殿する場合がある。 As the organic solvent used in the step (2), an ester solvent, particularly an acetate ester is used. That is, when the mixed solution is added with alcohol, it may gradually become cloudy and precipitate.
上記エステルとしては、沸点が200℃以下である酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、及び酢酸イソペンチルからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、酢酸n−ブチル又は酢酸イソペンチルがより好ましい。 The ester is preferably at least one selected from the group consisting of ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, and isopentyl acetate having a boiling point of 200 ° C. or less, and more preferably n-butyl acetate or isopentyl acetate.
上記(2)の工程において用いる加熱溶解条件としては、20〜60℃の温度で行なう。すなわち、加熱温度が20℃未満では、金属アルコキシドの形成が不十分である。一方、加熱温度が60℃を超えると、有機溶剤の揮発が活発になる。また、加熱時間としては、特に限定されるものではなく、10分〜2時間が好ましく、金属アルコキシドの形成が十分に行なわれる時間が選ばれる。 The heating and melting conditions used in the step (2) are performed at a temperature of 20 to 60 ° C. That is, when the heating temperature is less than 20 ° C., the formation of the metal alkoxide is insufficient. On the other hand, when heating temperature exceeds 60 degreeC, volatilization of the organic solvent will become active. Moreover, it does not specifically limit as heating time, 10 minutes-2 hours are preferable, and time for formation of metal alkoxide fully is chosen.
上記(2)の工程において得られるアルコキシド液(B)の金属元素濃度としては、0.2〜0.8mol/Lである。すなわち、金属元素濃度が0.2mol/L未満では、濃度が希薄になると生産性が低下し、一方、金属元素濃度が0.8mol/Lを超えると、溶解が不十分となり液が安定しない。 The metal element concentration of the alkoxide liquid (B) obtained in the step (2) is 0.2 to 0.8 mol / L. That is, when the metal element concentration is less than 0.2 mol / L, the productivity decreases when the concentration is dilute. On the other hand, when the metal element concentration exceeds 0.8 mol / L, dissolution is insufficient and the liquid is not stable.
本発明の製造方法の(3)の工程は、有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)とを、前者に含まれる金属元素の合計量と後者に含まれる金属元素の合計量とがモル比で等しくなるような配合割合で混合した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜130℃の温度で加熱処理して複合有機酸塩液(C)を合成する工程である。ここで、有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)に含まれる金属アルコキシド等が反応して、熱分解により上記ペロブスカイト型複合酸化物を形成する複合有機酸塩が合成される。 In the step (3) of the production method of the present invention, the organic acid salt solution (A) and the alkoxide solution (B) are obtained by adding the total amount of metal elements contained in the former and the total amount of metal elements contained in the latter. This is a step of synthesizing the composite organic acid salt solution (C) by mixing at a blending ratio such that the molar ratios are equal and then heat-treating at a temperature of 80 to 130 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere. Here, the organic acid salt liquid (A) and the metal alkoxide contained in the alkoxide liquid (B) react to synthesize a complex organic acid salt that forms the perovskite complex oxide by thermal decomposition.
上記(3)の工程において用いる加熱条件としては、80〜130℃の温度で行なう。すなわち、加熱温度が80℃未満では、合成反応が不十分であり構成元素が単独で存在し、加水分解速度に差が生じて膜組成の均一性が劣る。一方、加熱温度が130℃を超えると、有機溶媒の揮発が活発化するだけでなく、金属アルコキシドも同時に揮発して組成ずれが起こる。また、加熱時間としては、特に限定されるものではなく、2〜10時間が好ましく、合成が十分に行なわれる時間が選ばれる。 The heating condition used in the step (3) is a temperature of 80 to 130 ° C. That is, when the heating temperature is less than 80 ° C., the synthesis reaction is insufficient, the constituent elements exist alone, the difference in hydrolysis rate occurs, and the uniformity of the film composition is inferior. On the other hand, when the heating temperature exceeds 130 ° C., not only the volatilization of the organic solvent is activated, but also the metal alkoxide is volatilized at the same time, resulting in a composition shift. Moreover, it does not specifically limit as heating time, 2-10 hours are preferable and the time for which synthesis | combination is fully performed is selected.
本発明の製造方法の(4)の工程は、得られた複合有機酸塩液(C)を、窒素又は不活性ガス雰囲気下80〜125℃の温度で加熱処理し、それにより上記複合有機酸塩化反応を促進させながら、金属元素濃度が1.0〜1.6mol/Lになるように濃縮させた後、さらにアルコール系溶剤とエステル系溶剤とを添加して、金属元素濃度を0.2〜0.4mol/Lに希釈する工程である。これによって、塗膜性と保存性等を満足させ、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物が得られる。 In the step (4) of the production method of the present invention, the obtained complex organic acid salt solution (C) is heat-treated at a temperature of 80 to 125 ° C. in an atmosphere of nitrogen or an inert gas. After concentrating the metal element concentration to 1.0 to 1.6 mol / L while promoting the chlorination reaction, an alcohol solvent and an ester solvent are further added to reduce the metal element concentration to 0.2. This is a step of diluting to ~ 0.4 mol / L. As a result, a coating composition for forming a high dielectric thin film that satisfies the coating properties and storage stability, does not generate cracks, has a small film shrinkage, and has excellent dielectric properties. Is obtained.
ここで、まず、複合有機酸塩液(C)を80〜125℃の不活性ガス雰囲気下で加熱して、溶媒の一部を揮発させ、一旦、金属元素濃度が1.0〜1.6mol/Lの高濃度液を調製する。加熱しながら不活性ガスを導入することにより、有機溶媒が揮発する。この際、揮発する有機溶媒の大部分は、沸点の低い、特にアルコール又はエステルである。これにより濃度が高まることにより、合成反応は一層促進される。ただし、高濃度化しすぎると析出が起こるために、1.6mol/Lが上限となる。一方、1.0mol/L未満では合成効果が期待できない。このときの加熱温度としては、合成反応が進行する80〜125℃が用いられる。なお、温度が125℃を超えると、金属アルコキシの揮発が起こる。 Here, first, the complex organic acid salt solution (C) is heated in an inert gas atmosphere at 80 to 125 ° C. to volatilize a part of the solvent, and once the metal element concentration is 1.0 to 1.6 mol. A high concentration solution of / L is prepared. The organic solvent is volatilized by introducing the inert gas while heating. At this time, most of the volatile organic solvent is a low boiling point, particularly an alcohol or an ester. Thereby, the synthesis reaction is further promoted by increasing the concentration. However, since precipitation occurs when the concentration is too high, 1.6 mol / L is the upper limit. On the other hand, if it is less than 1.0 mol / L, the synthesis effect cannot be expected. As the heating temperature at this time, 80 to 125 ° C. at which the synthesis reaction proceeds is used. In addition, when temperature exceeds 125 degreeC, volatilization of metal alkoxy will occur.
次に、高濃度液に希釈剤としてエステルとアルコールを室温で添加し混合して、金属元素濃度を0.2〜0.4mol/Lに調整する。ここで、希釈剤としては、合成した液の構造が壊れにくいアルコールを主成分として添加を行なう。ただし、高濃度化によりエステルが減少しているので、このままでは塗膜性が劣る。そのため、エステルを加えておくことが必要である。 Next, an ester and alcohol are added to the high concentration liquid as a diluent at room temperature and mixed to adjust the metal element concentration to 0.2 to 0.4 mol / L. Here, as a diluent, the main component is alcohol which does not easily break the structure of the synthesized liquid. However, since the ester is reduced by increasing the concentration, the coating properties are inferior as it is. Therefore, it is necessary to add ester.
上記エステルとしては、特に限定されるものではなく、酢酸n−ブチル又は酢酸イソブチルが好ましく、かつ前記アルコールとしては、2−プロパノール及び/又は1−ブタノールが好ましい。その配合比としては、アルコール:エステル=4:1〜2:1が好ましい。 The ester is not particularly limited, and n-butyl acetate or isobutyl acetate is preferable, and the alcohol is preferably 2-propanol and / or 1-butanol. As the blending ratio, alcohol: ester = 4: 1 to 2: 1 is preferable.
本発明の高誘電体薄膜形成用塗布組成物は、以上の製造方法により得られる高誘電体薄膜形成用塗布組成物であり、塗膜性と保存性等を満足させ、さらに、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができるものである。また、上記高誘電体薄膜形成用塗布組成物中には、塗膜性、保存性、結晶性等の塗布液としての性能を向上させるための各種の添加剤を加えることができる。前記添加剤の添加は、(4)の工程、又はそれ以降において行なわれる。 The coating composition for forming a high dielectric thin film of the present invention is a coating composition for forming a high dielectric thin film obtained by the above-described manufacturing method, satisfies the coating properties and storage stability, and further generates cracks. Therefore, it is possible to form a dielectric thin film having a small film shrinkage and excellent dielectric characteristics. Various additives for improving the performance as a coating solution such as coating properties, storage stability, and crystallinity can be added to the coating composition for forming a high dielectric thin film. The additive is added in the step (4) or thereafter.
本発明の製造方法により得られる高誘電体薄膜形成用塗布組成物を用いる薄膜の形成方法としては、例えば、Si、Pt/Ti/SiO2/Si、Pt/Ta/SiO2/Si、Pt/SiO2/Si、Ru/RuO2/SiO2 /Si、RuO2/Si、RuO2/Ru/SiO2/Si、Ir/IrO2/Si、Pt/Ir/IrO2/Si、Pt/IrO2/Si、Pt/TiO2/SiO2/Si等の基板に、塗布液を滴下した後、スピンコート、ディップコート等により塗布し乾燥する。次に、400〜600℃の温度で10分〜1時間程度の仮焼成する。ここで、所望の膜厚にするために、塗布、乾燥、仮焼成を数回繰り返した後、700〜900℃の温度で20分〜2時間程度本焼成して、高誘電体薄膜を形成する。 As a thin film forming method using the coating composition for forming a high dielectric thin film obtained by the production method of the present invention, for example, Si, Pt / Ti / SiO 2 / Si, Pt / Ta / SiO 2 / Si, Pt / SiO 2 / Si, Ru / RuO 2 / SiO 2 / Si, RuO 2 / Si, RuO 2 / Ru / SiO 2 / Si, Ir / IrO 2 / Si, Pt / Ir / IrO 2 / Si, Pt / IrO 2 After the coating solution is dropped onto a substrate such as / Si, Pt / TiO 2 / SiO 2 / Si, it is applied by spin coating, dip coating or the like and dried. Next, temporary baking is performed at a temperature of 400 to 600 ° C. for about 10 minutes to 1 hour. Here, in order to obtain a desired film thickness, coating, drying, and pre-baking are repeated several times, followed by baking at a temperature of 700 to 900 ° C. for about 20 minutes to 2 hours to form a high dielectric thin film. .
以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた金属の分析及び薄膜の形成方法と評価方法は、以下の通りである。
(1)金属の分析:ICP発光分析法で行った。
(2)薄膜の形成方法と評価方法:塗布液をスピンコート法によりチタン白金基板上に塗布し、200℃で乾燥した後、大気中、または酸化性雰囲気中600℃で10分間の仮焼成した。塗布、乾燥、仮焼成を6回繰り返した後、酸素ガス気流中800℃で1時間本焼成して、ペロブスカイ型誘電物質からなる薄膜を形成した。その後、膜表面のAFM観察して、クラック及び収縮の発生を評価した。さらに、薄膜に直径0.3mmの白金上部電極を蒸着し、25℃に保った室内でAC電圧1.0V、周波数1MHz時の比誘電率及び誘電損失を測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the analysis of the metal used by the Example and the comparative example, and the formation method and evaluation method of a thin film are as follows.
(1) Metal analysis: ICP emission analysis was performed.
(2) Thin film formation method and evaluation method: The coating solution was applied onto a titanium platinum substrate by spin coating, dried at 200 ° C., and then pre-baked in air or in an oxidizing atmosphere at 600 ° C. for 10 minutes. . Coating, drying, and pre-baking were repeated 6 times, followed by main baking at 800 ° C. for 1 hour in an oxygen gas stream to form a thin film made of a perovskite dielectric material. Thereafter, AFM observation of the film surface was performed to evaluate the occurrence of cracks and shrinkage. Further, a platinum upper electrode having a diameter of 0.3 mm was vapor-deposited on the thin film, and the relative dielectric constant and dielectric loss at an AC voltage of 1.0 V and a frequency of 1 MHz were measured in a room kept at 25 ° C.
(実施例1)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
まず、(1)の工程として、金属バリウムを容量比でメチルセロソルブ:2−エチルヘキサン酸:酢酸n−ブチル=2:1:1で配合した混合溶剤80mL中に添加し、窒素気流中80℃で2時間攪拌混合して、Ba濃度0.8mol/Lのバリウム有機酸塩液(A1)を調製した。また、(2)の工程として、チタンイソプロポキシドを酢酸n−ブチル20mLに添加し、室温で10分間攪拌混合して、Ti濃度0.8mol/Lのチタンアルコキシド液(B1)を調製した。
次に、(3)の工程として、モル比でバリウム:チタン=1:1となるようにバリウム有機酸塩液(A1)中にチタンアルコキシド液(B1)を滴下し、窒素気流中110℃で2時間攪拌混合して、合計濃度0.8mol/Lの複合有機酸塩液(C1)を得た。
(Example 1)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
First, as the process of (1), metal barium is added to 80 mL of a mixed solvent in which methyl cellosolve: 2-ethylhexanoic acid: n-butyl acetate = 2: 1: 1 is mixed at a volume ratio, and 80 ° C. in a nitrogen stream. And stirred for 2 hours to prepare a barium organic acid salt solution (A1) having a Ba concentration of 0.8 mol / L. In addition, as the step (2), titanium isopropoxide was added to 20 mL of n-butyl acetate, and the mixture was stirred and mixed at room temperature for 10 minutes to prepare a titanium alkoxide liquid (B1) having a Ti concentration of 0.8 mol / L.
Next, as the step (3), the titanium alkoxide liquid (B1) is dropped into the barium organic acid salt liquid (A1) so that the molar ratio of barium: titanium = 1: 1, and the nitrogen stream is at 110 ° C. The mixture was stirred and mixed for 2 hours to obtain a composite organic acid salt solution (C1) having a total concentration of 0.8 mol / L.
次いで、(4)の工程として、複合有機酸塩液(C1)を窒素気流中で125℃で1時間加熱して有機溶媒の一部を揮発させ、金属元素濃度1.2mol/Lの高濃度液を得た。最後に、高濃度液に2−プロパノールと酢酸n−ブチルを容量比で2:1として得た希釈剤を添加し、金属元素濃度を0.4mol/Lに調整して塗布液を得た。
その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。
Next, as a step of (4), the complex organic acid salt solution (C1) is heated in a nitrogen stream at 125 ° C. for 1 hour to volatilize a part of the organic solvent, and a high concentration of metal element concentration of 1.2 mol / L. A liquid was obtained. Finally, a diluent obtained by adding 2-propanol and n-butyl acetate at a volume ratio of 2: 1 was added to the high-concentration solution, and the metal element concentration was adjusted to 0.4 mol / L to obtain a coating solution.
Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例2)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
(3)の工程において、攪拌混合の温度が100℃であること、(4)の工程において、加熱温度が110℃であること、及び高濃度液の金属元素濃度が1.0mol/Lであること、及び高濃度液に2−プロパノールと酢酸n−ブチルを配合比で4:1として添加したこと以外は実施例1と同様に行なった。その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。
(Example 2)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
In the step (3), the stirring and mixing temperature is 100 ° C., in the step (4), the heating temperature is 110 ° C., and the metal element concentration of the high concentration liquid is 1.0 mol / L. This was performed in the same manner as in Example 1 except that 2-propanol and n-butyl acetate were added to the high-concentration solution at a mixing ratio of 4: 1. Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例3)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
(4)の工程において、加熱時間が2時間であること、及び高濃度液の金属元素濃度が1.6mol/Lであること、及び高濃度液に容量比2−プロパノール:酢酸n−ブチル:酢酸イソペンチル=2:2:1で配合した有機溶剤を添加したこと以外は実施例1と同様に行なった。その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。
(Example 3)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
In the step (4), the heating time is 2 hours, the metal element concentration of the high concentration liquid is 1.6 mol / L, and the volume ratio of 2-propanol: n-butyl acetate: The same procedure as in Example 1 was performed except that an organic solvent blended with isopentyl acetate = 2: 2: 1 was added. Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
(実施例4)
チタン酸バリウムカルシウム((Ba、Ca)TiO3)薄膜を形成し評価した。
まず、(1)の工程として、金属バリウムを容量比で1−ブタノール:2−エチルヘキサン酸:酢酸n−ブチル=2:1:1で配合した混合溶剤100mL中に添加し、窒素気流中100℃で2時間攪拌混合して、Ba濃度0.4mol/Lのバリウム有機酸塩液(A1)を調製した。さらに、市販のCa濃度0.4mol/Lの2−エチルヘキサン酸カルシウムを用いることにより、カルシウムアルコキシド液(A2)を準備した。(A1)と(A2)を容量比で9:1に配合して、バリウムカルシウム有機酸塩液(A12)を調製した後、その50mLを採取した。また、(2)の工程として、チタンイソプロポキシドを酢酸n−ブチル添加し、大気中室温で10分間攪拌混合し、Ti濃度0.4mol/Lのチタンアルコキシド液(B1)を調製した後、その50mLを採取した。
次に、(3)の工程として、モル比でバリウム+カルシウム:チタン=1:1となるようにバリウムカルシウム有機酸塩液(A12)中にチタンアルコキシド液(B1)を滴下し、窒素気流中110℃で2時間攪拌混合して、金属元素濃度0.4mol/Lの複合有機酸塩液(C2)を得た。
Example 4
A barium calcium titanate ((Ba, Ca) TiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
First, as step (1), metal barium is added to 100 mL of a mixed solvent containing 1-butanol: 2-ethylhexanoic acid: n-butyl acetate = 2: 1: 1 in a volume ratio, and 100 in a nitrogen stream. A barium organic acid salt solution (A1) with a Ba concentration of 0.4 mol / L was prepared by stirring and mixing at 2 ° C. for 2 hours. Furthermore, the calcium alkoxide liquid (A2) was prepared by using commercially available calcium 2-ethylhexanoate having a Ca concentration of 0.4 mol / L. (A1) and (A2) were mixed at a volume ratio of 9: 1 to prepare a barium calcium organic acid salt solution (A12), and 50 mL thereof was collected. Further, as the step (2), after adding titanium isopropoxide to n-butyl acetate and stirring and mixing at room temperature in air for 10 minutes to prepare a titanium alkoxide liquid (B1) having a Ti concentration of 0.4 mol / L, 50 mL of this was collected.
Next, as the step (3), the titanium alkoxide solution (B1) is dropped into the barium calcium organic acid salt solution (A12) so that the molar ratio of barium + calcium: titanium = 1: 1, and in a nitrogen stream The mixture was stirred and mixed at 110 ° C. for 2 hours to obtain a complex organic acid salt solution (C2) having a metal element concentration of 0.4 mol / L.
次いで、(4)の工程として、複合有機酸塩液(C2)を窒素気流中で125℃で3時間加熱して有機溶媒の一部を揮発させ、金属元素濃度1.1mol/Lの高濃度液を得た。最後に、高濃度液に2−プロパノールと酢酸n−ブチルを容量比で3:1として添加し、金属元素濃度を0.4mol/Lに調整して塗布液を得た。
その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。
Next, as a step of (4), the composite organic acid salt solution (C2) is heated in a nitrogen stream at 125 ° C. for 3 hours to volatilize a part of the organic solvent, and a high concentration of metal element concentration of 1.1 mol / L. A liquid was obtained. Finally, 2-propanol and n-butyl acetate were added to the high concentration solution at a volume ratio of 3: 1 to adjust the metal element concentration to 0.4 mol / L to obtain a coating solution.
Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例1)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
まず、(1)の工程として、2−エチルヘキサン酸バリウムを2−エチルヘキサン酸中に添加し、窒素気流中室温で2時間攪拌混合して、Ba濃度0.8mol/Lのバリウム有機酸塩液(A3)を調製した後、その50mLを採取した。また、(2)の工程として、チタンイソプロポキシドを酢酸n−ブチルに添加し、大気中室温で10分間攪拌混合し、Ti濃度0.8mol/Lのチタンアルコキシド液(B2)を調製した後、その50mLを採取した。
次に、(3)の工程として、モル比でバリウム:チタン=1:1となるようにバリウム有機酸塩液(A3)中にチタンアルコキシド液(B2)を滴下し、窒素気流中80℃で2時間攪拌混合して、金属元素濃度0.8mol/Lの複合有機酸塩液(C3)を得て、塗布液とした。
その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。なお、上記薄膜の形成方法において、仮焼成温度が500℃である点、及び塗布、乾燥、仮焼成の繰り返し回数が3回である点で異なる。
(Comparative Example 1)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
First, as the step (1), barium 2-ethylhexanoate is added to 2-ethylhexanoic acid and stirred and mixed in a nitrogen stream at room temperature for 2 hours to obtain a barium organic acid salt having a Ba concentration of 0.8 mol / L. After preparing the liquid (A3), 50 mL thereof was collected. Moreover, after adding titanium isopropoxide to n-butyl acetate and stirring and mixing at room temperature in the atmosphere for 10 minutes as a step (2), a titanium alkoxide liquid (B2) having a Ti concentration of 0.8 mol / L is prepared. 50 mL thereof was collected.
Next, as the step (3), the titanium alkoxide liquid (B2) is dropped into the barium organic acid salt liquid (A3) so that the molar ratio of barium: titanium = 1: 1 is obtained, and the mixture is heated at 80 ° C. in a nitrogen stream. By stirring and mixing for 2 hours, a composite organic acid salt solution (C3) having a metal element concentration of 0.8 mol / L was obtained and used as a coating solution.
Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2. The thin film forming method is different in that the pre-baking temperature is 500 ° C. and the number of repetitions of coating, drying, and pre-baking is three.
(比較例2)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
(4)の工程において、複合有機酸塩液(C1)の濃縮を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様に行なった。なお、高濃度液に2−プロパノールと酢酸n−ブチルを容量比で2:1として得た希釈剤を添加し、金属元素濃度を0.4mol/Lに調整して塗布液を得た。
その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。
(Comparative Example 2)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
The same procedure as in Example 1 was performed except that the concentration of the complex organic acid salt solution (C1) was not performed in the step (4). A diluent obtained by adding 2-propanol and n-butyl acetate at a volume ratio of 2: 1 was added to the high-concentration solution, and the metal element concentration was adjusted to 0.4 mol / L to obtain a coating solution.
Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
(比較例3)
チタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜を形成し評価した。
(4)の工程において、加熱時間が3時間であること、及び高濃度液の金属元素濃度が1.9mol/Lであること以外は、実施例1と同様に行なった。その後、上記薄膜の形成方法と評価方法に従って薄膜を形成し、膜表面の観察及び誘電特性の評価を行なった。結果を表1、表2に示す。なお、塗布液を観察すると、やや白濁沈殿が見られた。
(Comparative Example 3)
A barium titanate (BaTiO 3 ) thin film was formed and evaluated.
In the step (4), the same procedure as in Example 1 was performed except that the heating time was 3 hours and that the metal element concentration of the high-concentration liquid was 1.9 mol / L. Thereafter, the thin film was formed according to the above-described thin film formation method and evaluation method, and the film surface was observed and the dielectric properties were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2. When the coating solution was observed, a slightly cloudy precipitate was observed.
表1、表2より、実施例1〜4では、特定の混合液を用いてアルカリ土類金属元素の有機酸塩液(A)を調製する工程、特定の有機溶剤を用いてチタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のアルコキシド液(B)を調製する工程、有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)を用いて複合有機酸塩液(C)を合成する工程、及び複合有機酸塩液(C)を濃縮させた後、希釈して、金属元素濃度を調整する工程を順次行ない、本発明の方法に従って行われたので、MOD法によるペロブスカイト型誘電物質からなる高誘電体薄膜の形成において、クラックの発生がなく、膜の収縮が小さく、かつ誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物が効率的に得られることが分かる。 From Tables 1 and 2, in Examples 1 to 4, a step of preparing an organic acid salt solution (A) of an alkaline earth metal element using a specific mixed solution, titanium, tin and a specific organic solvent. A step of preparing an alkoxide liquid (B) of at least one element selected from the group consisting of zirconium, and a composite organic acid salt liquid (C) is synthesized using the organic acid salt liquid (A) and the alkoxide liquid (B). The process and the step of concentrating the complex organic acid salt solution (C) and then diluting to adjust the concentration of the metal element were sequentially performed according to the method of the present invention, so that the perovskite type dielectric material by the MOD method was used. In the formation of a high dielectric thin film, a coating composition for forming a high dielectric thin film capable of forming a dielectric thin film that is free from cracks, has a small film shrinkage, and has excellent dielectric properties can be efficiently obtained. You know .
これに対して、比較例1〜3では、(1)の工程において特定の混合液を用いていないこと、(4)の工程において複合有機酸塩液(C)の濃縮を行なわなかったこと、及び高濃度液の金属元素濃度が所定濃度から外れていることのいずれかで本発明の条件に合わないので、誘電特性において比誘電率が低く、また誘電損失が高く満足すべき結果が得られないことが分かる。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the specific mixed solution was not used in the step (1), the concentration of the complex organic acid salt solution (C) was not performed in the step (4), In addition, the metal element concentration of the high-concentration liquid does not meet the conditions of the present invention due to any deviation from the predetermined concentration, so that a satisfactory dielectric constant is obtained with a low relative dielectric constant and a high dielectric loss. I understand that there is no.
以上より明らかなように、本発明の高誘電体薄膜形成用塗布組成物とその製造方法は、誘電特性に優れた誘電体薄膜を形成することができる高誘電体薄膜形成用塗布組成物であり、その効率的な製造方法であるので、薄膜コンデンサ及び半導体集積回路装置の容量絶縁膜、DRAMのキャパシタ材料等に使用されるキャパシタ絶縁膜に用いられる。 As is apparent from the above, the coating composition for forming a high dielectric thin film and the method for producing the same according to the present invention are coating compositions for forming a high dielectric thin film capable of forming a dielectric thin film having excellent dielectric properties. Since this is an efficient manufacturing method, it is used for capacitor insulating films used for thin film capacitors and capacitive insulating films of semiconductor integrated circuit devices, DRAM capacitor materials, and the like.
Claims (8)
(1)バリウム、ストロンチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素の金属、そのアルコキシド又はカルボン酸塩を、エーテル系溶剤及び/又はアルコール系溶剤と、カルボン酸又はそれを含むエステル系溶剤とからなる混合液に添加した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜110℃の温度で加熱処理して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lの有機酸塩液(A)を調製する工程、
(2)チタン、スズ及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素のアルコキシド又はカルボン酸塩を、エステル系溶剤中に添加して、金属元素濃度が0.2〜0.8mol/Lのアルコキシド液(B)を調製する工程、
(3)有機酸塩液(A)とアルコキシド液(B)とを、前者に含まれる金属元素の合計量と後者に含まれる金属元素の合計量とがモル比で等しくなるような配合割合で混合した後、窒素又は不活性ガス雰囲気下に80〜130℃の温度で加熱処理して複合有機酸塩液(C)を合成する工程、
(4)得られた複合有機酸塩液(C)を、窒素又は不活性ガス雰囲気下80〜125℃の温度で加熱処理し、それにより上記複合アルコキシド化反応を促進させながら、金属元素濃度が1.0〜1.6mol/Lになるように濃縮させた後、さらに、アルコール系溶剤とエステル系溶剤とを添加して、金属元素濃度を0.2〜0.4mol/Lに希釈する工程、 The manufacturing method of the coating composition for high dielectric material thin film formation including the process of following (1)-(4).
(1) At least one metal of an alkaline earth metal element selected from the group consisting of barium, strontium, magnesium and calcium, an alkoxide or a carboxylate thereof, an ether solvent and / or an alcohol solvent, a carboxylic acid or After being added to a mixed solution comprising an ester solvent containing the same, heat treatment is performed at a temperature of 80 to 110 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. Preparing an organic acid salt solution (A),
(2) An alkoxide or carboxylate of at least one element selected from the group consisting of titanium, tin and zirconium is added to an ester solvent, and the metal element concentration is 0.2 to 0.8 mol / L. A step of preparing an alkoxide liquid (B),
(3) The organic acid salt solution (A) and the alkoxide solution (B) are mixed in such a proportion that the total amount of metal elements contained in the former and the total amount of metal elements contained in the latter are equal in molar ratio. A step of synthesizing a complex organic acid salt solution (C) by mixing at a temperature of 80 to 130 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere after mixing,
(4) The obtained complex organic acid salt solution (C) is heat-treated at a temperature of 80 to 125 ° C. in a nitrogen or inert gas atmosphere, thereby promoting the complex alkoxidation reaction, while the metal element concentration is increased. Step of diluting the metal element concentration to 0.2 to 0.4 mol / L by adding an alcohol solvent and an ester solvent after concentrating to 1.0 to 1.6 mol / L ,
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