JP5919956B2 - Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5919956B2 JP5919956B2 JP2012078916A JP2012078916A JP5919956B2 JP 5919956 B2 JP5919956 B2 JP 5919956B2 JP 2012078916 A JP2012078916 A JP 2012078916A JP 2012078916 A JP2012078916 A JP 2012078916A JP 5919956 B2 JP5919956 B2 JP 5919956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- stage
- pzt
- thin film
- holding
- 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.)
- Active
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 95
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 145
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 50
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 46
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 58
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 34
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 6
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 125000003253 isopropoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(O*)C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- -1 organic acid salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQKZRWSUJHVIPE-UHFFFAOYSA-N 2-Pentanol acetate Chemical compound CCCC(C)OC(C)=O GQKZRWSUJHVIPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFRBDWRZVBPBDO-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-2-pentanol Chemical compound CCCC(C)(C)O WFRBDWRZVBPBDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUUSOSLBXVJKL-UHFFFAOYSA-N 3-ethylpentanoic acid Chemical compound CCC(CC)CC(O)=O ATUUSOSLBXVJKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N Acetoin Chemical compound CC(O)C(C)=O ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N isoamyl acetate Chemical compound CC(C)CCOC(C)=O MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-N isocaproic acid Chemical compound CC(C)CCC(O)=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N pentan-2-ol Chemical compound CCCC(C)O JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N pentyl acetate Chemical compound CCCCCOC(C)=O PGMYKACGEOXYJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBETXYAYXDNJHR-SSDOTTSWSA-M (2r)-2-ethylhexanoate Chemical compound CCCC[C@@H](CC)C([O-])=O OBETXYAYXDNJHR-SSDOTTSWSA-M 0.000 description 1
- IGIDLTISMCAULB-YFKPBYRVSA-N (3s)-3-methylpentanoic acid Chemical compound CC[C@H](C)CC(O)=O IGIDLTISMCAULB-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- SHXHPUAKLCCLDV-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoropentane-2,4-dione Chemical compound CC(=O)CC(=O)C(F)(F)F SHXHPUAKLCCLDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CVBUKMMMRLOKQR-UHFFFAOYSA-N 1-phenylbutane-1,3-dione Chemical compound CC(=O)CC(=O)C1=CC=CC=C1 CVBUKMMMRLOKQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dione Chemical compound CC(C)(C)C(=O)CC(=O)C(C)(C)C YRAJNWYBUCUFBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethylbutyric acid Chemical compound CCC(C)(C)C(O)=O VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBUDVZDSWKZABS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylpentanoic acid Chemical compound CCC(C)C(C)C(O)=O LBUDVZDSWKZABS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OXQGTIUCKGYOAA-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylbutanoic acid Chemical compound CCC(CC)C(O)=O OXQGTIUCKGYOAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCCIFDCPHCKATH-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-yl acetate Chemical compound CCC(C)(C)OC(C)=O JCCIFDCPHCKATH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLAMNBDJUVNPJU-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutyric acid Chemical compound CCC(C)C(O)=O WLAMNBDJUVNPJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNOJPWLNAMAYSX-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CC(C)CO.CC(C)CO.CC(C)CO.CC(C)CO SNOJPWLNAMAYSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRWPYGBKJYICOO-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropan-2-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-].CC(C)(C)[O-] GRWPYGBKJYICOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MLMQPDHYNJCQAO-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbutyric acid Chemical compound CC(C)(C)CC(O)=O MLMQPDHYNJCQAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWWDUVVCVCAPNU-UHFFFAOYSA-N 3-ethylhexanoic acid Chemical compound CCCC(CC)CC(O)=O UWWDUVVCVCAPNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXUIDZOMTRMIOE-UHFFFAOYSA-N 3-oxo-3-phenylpropionic acid Chemical compound OC(=O)CC(=O)C1=CC=CC=C1 HXUIDZOMTRMIOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FHSUFDYFOHSYHI-UHFFFAOYSA-N 3-oxopentanoic acid Chemical compound CCC(=O)CC(O)=O FHSUFDYFOHSYHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQNZLBOJCWQLGQ-UHFFFAOYSA-N 6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimethyloctane-3,5-dione Chemical compound CC(C)(C)C(=O)CC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F SQNZLBOJCWQLGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-N Acetoacetic acid Natural products CC(=O)CC(O)=O WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical class O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 159000000021 acetate salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- ZRYCZAWRXHAAPZ-UHFFFAOYSA-N alpha,alpha-dimethyl valeric acid Chemical compound CCCC(C)(C)C(O)=O ZRYCZAWRXHAAPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BAZMYXGARXYAEQ-UHFFFAOYSA-N alpha-ethyl valeric acid Chemical compound CCCC(CC)C(O)=O BAZMYXGARXYAEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N alpha-ethylcaproic acid Natural products CCCCC(CC)C(O)=O OBETXYAYXDNJHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- IGIDLTISMCAULB-UHFFFAOYSA-N anteisohexanoic acid Natural products CCC(C)CC(O)=O IGIDLTISMCAULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- UPURPFNAFBQPON-UHFFFAOYSA-N beta,beta-dimethyl valeric acid Chemical compound CCC(C)(C)CC(O)=O UPURPFNAFBQPON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- WOWBFOBYOAGEEA-UHFFFAOYSA-N diafenthiuron Chemical compound CC(C)C1=C(NC(=S)NC(C)(C)C)C(C(C)C)=CC(OC=2C=CC=CC=2)=C1 WOWBFOBYOAGEEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- AZHSSKPUVBVXLK-UHFFFAOYSA-N ethane-1,1-diol Chemical compound CC(O)O AZHSSKPUVBVXLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N hydroxymethyl propionaldehyde Natural products CCC(=O)CO GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N iso-butyl acetate Natural products CC(C)COC(C)=O GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940117955 isoamyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M isocaproate Chemical compound CC(C)CCC([O-])=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid methyl ester Natural products COC(=O)CC(C)C OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- SORGMJIXNUWMMR-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);propan-2-olate Chemical compound [La+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SORGMJIXNUWMMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);triacetate Chemical compound [La+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O JLRJWBUSTKIQQH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 description 1
- DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N sec-butyl acetate Chemical compound CCC(C)OC(C)=O DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004213 tert-butoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C(O*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- WMOVHXAZOJBABW-UHFFFAOYSA-N tert-butyl acetate Chemical compound CC(=O)OC(C)(C)C WMOVHXAZOJBABW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UAXOELSVPTZZQG-UHFFFAOYSA-N tiglic acid Natural products CC(C)=C(C)C(O)=O UAXOELSVPTZZQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004072 triols Chemical class 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005605 valeric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/06—Insulating conductors or cables
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
- C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
- C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
- C23C18/1216—Metal oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
- C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
- C23C18/1283—Control of temperature, e.g. gradual temperature increase, modulation of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/56—Insulating bodies
- H01B17/62—Insulating-layers or insulating-films on metal bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/10—Metal-oxide dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1236—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on zirconium oxides or zirconates
- H01G4/1245—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on zirconium oxides or zirconates containing also titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
- H10N15/15—Thermoelectric active materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
- H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
- H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
PZT系強誘電体薄膜形成用組成物は、複合金属酸化物を構成するための原料が所望の金属原子比を与えるような割合となるように有機溶媒中に溶解している有機金属化合物溶液により製造される。なお、「PZT系」強誘電体薄膜にはPLZT、PMnZT、PNbZT等のPZT以外の強誘電体組成物を含む。
この塗布段階でPZT系強誘電体薄膜を製造するには、CSD法であって、スピンコータを用いたスピンコート法によることが好ましく、組成物準備段階で作製された溶液をスピンコータ上にセットしたSi基板上にSiO2膜、TiO2膜及びPt膜がこの順に形成された下部電極のPt膜上に滴下し、1500rpm〜2000rpmで60秒間スピンコートを行いPt基板上に塗布膜を形成する。塗布後には、塗布膜が形成された基板を150℃のホットプレート上に配置し3分間加熱し、低沸点溶媒や吸着した水分子を除去して、当該塗布膜をゲル状の膜(以下「ゲル膜」と称する)とする。スピンコート法の代わりに、ディップコート法、LSMCD(Liquid Source Misted Chemical Deposition)法等その他のCSD法を適宜適用してもよい。
この仮焼段階では、ゲル膜中の溶媒や水分を除去するとともに有機金属化合物を熱分解又は加水分解して複合酸化物に転化させる。そのため、空気中、酸化雰囲気中又は含水蒸気雰囲気中で行うようにする。本明細書では<仮焼段階>は、複合酸化物の相としてペロブスカイト相が所望のPZT系強誘電体薄膜中で形成し始める温度未満でゲル膜を焼成するための段階と定義し、一方、後述の<焼成段階>は、PZT系強誘電体薄膜中にペロブスカイト相を形成させるための段階と定義する。
図2は、横軸に仮焼のプロセス時間(秒)、縦軸に仮焼温度(℃)をパラメータとした仮焼段階の温度プロファイルである。図2では、一点鎖線が本実施形態に係る二段階仮焼の温度プロファイルを指し、実線が従来技術の一段仮焼の温度プロファイルを指す。
図2から分かるように、従来技術の一段仮焼では、仮焼温度を保持温度(図2では450℃)まで生産性向上のためRTAにより単調かつ急に上昇する昇温速度17で昇温され、それ以降、一定の保持時間で保持温度18が維持される。一方、本実施形態の仮焼段階に係る二段仮焼では、第1保持段階14と第2保持段階16の二箇所の保持温度領域を設け、室温等の比較的低い一定温度から第1保持段階14までRTAよりかなり遅い昇温速度(第1昇温速度13)で昇温し、更に、第1保持段階14から第2保持段階16までは好ましくは第1昇温速度よりは速い第2昇温速度15で昇温するように仮焼が行われる。本実施形態では、温度の保持段階の数を二箇所としたが、原料の組成や添加物の配合等、必要に応じ三箇所以上設けるようにしてもよい。
加えて、上記の二段仮焼では赤外線を使用する。例えば赤外線を発生するヒータ(不図示)を基板10の下に配置しからゲル膜を加熱すると、残留有機分をゲル膜から除去(脱ガス)することができ、かつ、緩やかにゲル膜を、熱分解、熱膨張、熱収縮させるながら焼成することができる。
更に詳細に、当該二段仮焼するための温度プロファイルの条件、理由を以下説明する。
第1保持段階の主目的は、PZT系強誘電体薄膜組成物の溶液に含まれるポリマーや溶媒などの残留有機物の分解、燃焼、乾燥である。よって第1保持段階の保持温度が高すぎると、残留有機分の燃焼などにより局所的に目的外の酸化物が生成してしまい緻密で均質な膜を得られない。そのため、第1保持段階では200℃〜350℃のいずれかの保持温度(例えば275℃)とし、1〜5分間保持する。この理由は、第1保持段階の保持温度が200℃未満では十分に前駆体の分解が促進しないためであり、350℃を超えると分解が急激に進行しすぎてガス発生由来のボイド生成や膜収縮由来の応力によりクラックが発生するためである。また第1保持段階の保持時間が1分未満では前駆物質の分解が不十分であり、5分を超えると生産性が悪化するためである。
更に、第1保持段階では、好ましくは250℃〜300℃のいずれかの保持温度とし、好ましくは3〜5分間保持する。この理由は、第1保持段階の保持温度が250℃未満では前駆体に含まれるポリマーなどの分解が不十分となりガス発生によるボイドの発生などを誘発するからであり、300℃を超えると熱分解が急激に進行し、クラックやボイドの発生の恐れがあるためである。また第1保持段階の保持時間は1分〜5分とする。この理由は第1保持段階の保持時間が、1分未満では熱分解が不十分であるため、5分を超えると生産性が悪化するためである。
また第2保持段階の保持時間は、PZT系強誘電体薄膜のアモルファス化を十分に促すため3分〜20分とする。この理由は第2保持段階の保持時間が、3分未満では前駆体の熱分解が不十分であり、3分を超えると十分に反応が進行するためである。更に、第2保持段階の保持時間は、好ましくは3分〜10分とする。この理由は、第2保持段階の保持時間が3分未満では前駆体の熱分解が不十分であり、10分を超えると熱分解はほぼ完了し、膜の配向性などに大きな影響がないためである。
この焼成段階は、仮焼成段階で得られたPZT系強誘電体の薄膜を結晶化温度以上の温度で焼成して結晶化させるための段階であり、この段階を経てペロブスカイト相を備えるPZT系強誘電体薄膜が得られる。この結晶化工程の焼成雰囲気はO2、N2、Ar、N2O又はH2等或いはこれらの混合ガス等が好適である。
実施例1では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度1℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度2.5℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例2では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度1℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例3では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度1℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度25℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例4では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度1℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度50℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例5では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度2.5℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例6では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例7では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例8では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度50℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例9では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度10℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度2.5℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例10では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度10℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例11では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度10℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度25℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例12では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度10℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度50℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例13では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例14では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から300℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で450℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例15では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で425℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例16では、塗布段階で得られたゲル膜を、二段仮焼による仮焼段階において赤外線により仮焼した。具体的な仮焼条件は、昇温速度2.5℃/秒で25℃から275℃まで昇温し、3分間保持した後、昇温速度10℃/秒で475℃まで昇温して5分間保持した。次に焼成段階において、仮焼段階で得られたアモルファス膜を昇温速度5℃/秒、700℃で保持時間5分間焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例1では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度10℃/秒、400℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例2では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度10℃/秒、450℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例3では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度10℃/秒、475℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例4では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度10℃/秒、500℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例5では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度2.5℃/秒、450℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
比較例6では、塗布段階で得られたゲル膜を、従来の一段仮焼による仮焼段階で昇温速度50℃/秒、450℃まで昇温し、この温度で8分間保持して仮焼し、次に焼成段階において、仮焼段階で得られた膜を昇温速度10℃/秒、700℃、5分間の条件で焼成しPZT系強誘電体薄膜を得た。
実施例1〜16及び比較例1〜6で得られたPZT系強誘電体薄膜について、以下の手法により、当該薄膜の仮焼後及び焼成後の層厚及び屈折率を求めた。その結果を表1に示す。また、実施例6の断面SEM像(倍率100,000倍)を図4に、比較例6の断面SEM像(倍率100,000倍)を図5にそれぞれ示す。また、実施例6、比較例2のXRDチャートを図6に示す。
(1)層厚測定:得られたPZT系強誘電体薄膜の層厚は、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製;M−2000)によって測定し、測定結果を表1にまとめた。
(2)屈折率測定:同薄膜の屈折率は、同様の分光エリプソメーターによって測定し、測定結果を表2にまとめた。
(3)断面観察:同薄膜の断面を、SEM(日立製作所製;S-4300SE)によって撮影された写真(倍率100,000倍)によって観察した。図4は実施例6の薄膜の断面写真であり、図5は比較例6の断面写真である。
(4)結晶配向:実施例6、比較例2で得られたPZT系強誘電体薄膜の結晶配向、結晶の完成度を調べるために、図6にX線回折装置(Bruker製;MXP-18VAHF)によりXRDチャートを作成した。
11:下部電極
12:強誘電体薄膜
13:第1昇温速度
14:第1保持温度
15:第2昇温速度
16:第2保持温度
17:従来の昇温速度
18:従来の保持温度
Claims (3)
- 結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の前記下部電極上に、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を塗布し、仮焼した後、焼成して結晶化させることにより前記下部電極上にPZT系強誘電体薄膜を製造する方法において、
前記仮焼は、赤外線を用いて行われ、かつ0℃〜150℃の温度範囲内の温度(又は室温)から昇温して200℃〜350℃の温度範囲内の温度に保持する第1保持段階と、前記第1保持段階の保持温度から昇温して前記第1保持段階の保持温度より高い425℃〜500℃の温度範囲内の温度に保持する第2保持段階とを少なくとも含むことを特徴とするPZT系強誘電体薄膜の製造方法。 - 前記第1保持段階に至るまでの第1昇温速度が1℃/秒〜10℃/秒の範囲内にあり、前記第1保持段階から昇温して前記第2保持段階に至るまでの第2昇温速度が1℃/秒〜100℃/秒の範囲内にある請求項1記載のPZT系強誘電体薄膜の製造方法。
- 前記焼成の保持温度が550℃〜800℃の温度範囲内にあり、前記保持温度までの昇温速度が2.5℃/秒〜150℃/秒の範囲内にある請求項1又は2記載のPZT系強誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012078916A JP5919956B2 (ja) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 |
TW102103139A TWI586628B (zh) | 2012-03-30 | 2013-01-28 | Production method of lead zirconium titanate (PZT) based dielectric thin film |
US13/829,507 US20130260142A1 (en) | 2012-03-30 | 2013-03-14 | Method of manufacturing pzt-based ferroelectric thin film |
KR1020130027976A KR101934124B1 (ko) | 2012-03-30 | 2013-03-15 | Pzt 계 강유전체 박막의 제조 방법 |
CN2013100851659A CN103359785A (zh) | 2012-03-30 | 2013-03-18 | Pzt系铁电薄膜的制造方法和pzt系铁电薄膜 |
EP13161001.6A EP2645441B1 (en) | 2012-03-30 | 2013-03-26 | Method of manufacturing PZT-based ferroelectric thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012078916A JP5919956B2 (ja) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013211306A JP2013211306A (ja) | 2013-10-10 |
JP5919956B2 true JP5919956B2 (ja) | 2016-05-18 |
Family
ID=47913302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012078916A Active JP5919956B2 (ja) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130260142A1 (ja) |
EP (1) | EP2645441B1 (ja) |
JP (1) | JP5919956B2 (ja) |
KR (1) | KR101934124B1 (ja) |
CN (1) | CN103359785A (ja) |
TW (1) | TWI586628B (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6119288B2 (ja) * | 2013-02-14 | 2017-04-26 | 株式会社リコー | 強誘電体膜の形成方法 |
US10411183B2 (en) | 2014-03-27 | 2019-09-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for forming Mn-doped PZT-based piezoelectric film and Mn-doped PZT-based piezoelectric film |
JP6459563B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2019-01-30 | 三菱マテリアル株式会社 | Pzt系強誘電体薄膜及びその形成方法 |
JP6237407B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-11-29 | 三菱マテリアル株式会社 | Mn及びNbドープのPZT系圧電体膜の形成方法 |
KR102330630B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2021-11-23 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | Mn 및 Nb 도프의 PZT 계 압전체막 형성용 조성물 |
CN105680718B (zh) * | 2016-04-11 | 2017-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 蛙型一阶纵振直线超声电机 |
CN106518069B (zh) * | 2016-09-29 | 2019-10-29 | 广东工业大学 | 一种掺镧锆钛酸铅铁电厚膜陶瓷材料及其制备方法 |
KR102380663B1 (ko) | 2020-05-11 | 2022-03-29 | 김조희 | 해수수족관 정화용 스키머 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04259380A (ja) * | 1991-02-13 | 1992-09-14 | Mitsubishi Materials Corp | Pzt強誘電体薄膜の結晶配向性制御方法 |
JP4146533B2 (ja) * | 1997-08-21 | 2008-09-10 | ローム株式会社 | 強誘電体膜形成用溶液および強誘電体膜の形成法 |
US6441415B1 (en) * | 1999-06-25 | 2002-08-27 | Texas Instruments Incorporated | Ferroelectric and paraelectric thin film devices using dopants which eliminate ferroelectricity |
JP2001261338A (ja) | 2000-03-15 | 2001-09-26 | Mitsubishi Materials Corp | Tiを含有する金属酸化物薄膜形成用原料溶液、Tiを含有する金属酸化物薄膜の形成方法及びTiを含有する金属酸化物薄膜 |
US6635497B2 (en) | 2001-12-21 | 2003-10-21 | Texas Instruments Incorporated | Methods of preventing reduction of IrOx during PZT formation by metalorganic chemical vapor deposition or other processing |
US6686236B2 (en) | 2001-12-21 | 2004-02-03 | Texas Instruments Incorporated | Methods of preventing reduction of IrOx during PZT formation by metalorganic chemical vapor deposition or other processing |
JP5013035B2 (ja) * | 2003-12-11 | 2012-08-29 | セイコーエプソン株式会社 | 誘電体膜の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 |
JP2009070926A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Tokyo Institute Of Technology | ペロブスカイト型酸化物薄膜の成膜方法および積層体 |
JP5187489B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2013-04-24 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 |
JP5533622B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2014-06-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 |
WO2011135731A1 (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | 株式会社ユーテック | 基板処理装置及び薄膜の製造方法 |
-
2012
- 2012-03-30 JP JP2012078916A patent/JP5919956B2/ja active Active
-
2013
- 2013-01-28 TW TW102103139A patent/TWI586628B/zh active
- 2013-03-14 US US13/829,507 patent/US20130260142A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-15 KR KR1020130027976A patent/KR101934124B1/ko active IP Right Grant
- 2013-03-18 CN CN2013100851659A patent/CN103359785A/zh active Pending
- 2013-03-26 EP EP13161001.6A patent/EP2645441B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2645441A3 (en) | 2015-01-28 |
TW201343602A (zh) | 2013-11-01 |
CN103359785A (zh) | 2013-10-23 |
EP2645441A2 (en) | 2013-10-02 |
TWI586628B (zh) | 2017-06-11 |
KR20130111304A (ko) | 2013-10-10 |
JP2013211306A (ja) | 2013-10-10 |
EP2645441B1 (en) | 2016-12-14 |
US20130260142A1 (en) | 2013-10-03 |
KR101934124B1 (ko) | 2018-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5919956B2 (ja) | Pzt系強誘電体薄膜の製造方法 | |
US8951603B2 (en) | Method for producing ferroelectric thin film | |
JP5613910B2 (ja) | Pzt強誘電体薄膜の製造方法 | |
KR20130111305A (ko) | Pzt 계 강유전체 박막 및 그 제조 방법 | |
KR102019522B1 (ko) | Pzt계 강유전체 박막 형성용 조성물 및 그 제조 방법 그리고 그 조성물을 사용한 pzt계 강유전체 박막의 형성 방법 | |
KR20130111306A (ko) | Pzt 계 강유전체 박막 및 그 제조 방법 | |
JP6036460B2 (ja) | PNbZT強誘電体薄膜の形成方法 | |
JP6075152B2 (ja) | Pzt系強誘電体薄膜形成用組成物の製造方法並びに該組成物を用いたpzt系強誘電体薄膜の形成方法 | |
JP5655272B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 | |
JP5655274B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 | |
JP5526591B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 | |
JP5659457B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 | |
JP6459563B2 (ja) | Pzt系強誘電体薄膜及びその形成方法 | |
JP2015038956A (ja) | Pzt系強誘電体薄膜及びその形成方法 | |
KR102176808B1 (ko) | Ce 도프의 PZT 계 압전체막 형성용 조성물 | |
JP5644975B2 (ja) | Pzt強誘電体薄膜の製造方法 | |
JP5293347B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 | |
JP5417962B2 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜の形成方法並びに該方法により形成された強誘電体薄膜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140926 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150804 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150901 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160328 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5919956 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |